初中第2节 电功率课时训练

这是一份初中第2节 电功率课时训练，文件包含专项06电功率实验和计算专题重难点训练原卷版docx、专项06电功率实验和计算专题重难点训练解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共75页， 欢迎下载使用。
二．电功率P＝UI的简单计算（共7小题）
三．电功率多档位问题（共7小题）
四．电功率范围值问题（共7小题）
五．动态电路中电功率的变化（共5小题）
六．结合图像计算电功率（共7小题）
七．电功率的综合计算（共8小题）
八．伏安法测量小灯泡的电功率（共6小题）
一．电功率P＝W/t的简单计算（共4小题）
1．老王的手机正常使用时功率为2W，手机电池的铭牌上标有“5V 4000mA•h”的字样。如果他在电池电量剩余30%时，立刻插上30W的充电器，并持续正常使用，直到电量充满。他这次给手机充电的时间是（ ）
A．0.5hB．0.47hC．0.4hD．0.52h
【答案】A
【解答】解：手机充满电储存的电能为：W＝UIt＝5V×4000×10﹣3A×1h＝20W•h，
需要充的电能W﹣30%W＝W充﹣W用＝P1t﹣P2t，
充满需要的时间t=W−30%WP1−P2=20W⋅ℎ−30%×20W⋅ℎ30W−2W=0.5h。
故选：A。
2．如图所示，用来测量电能的仪表，这只电表此时的读数是 5218.1 kW•h，当电路中只有一个电饭煲接入电路，正常工作10min，发现此电能表的指示灯闪烁了500次，则这个电饭煲的额定功率是 1000 W。
【答案】5218.1；1000。
【解答】解：（1）由图可知，电能表此时的读数为5218.1kW•h，
（2）已知每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3000次，则电能表的指示灯闪烁了500次，电饭煲消耗的电能：W=5003000kW•h=16kW•h，
电饭煲正常工作t＝10min=16h，则该电饭煲的额定功率：P=Wt=16kW⋅ℎ16ℎ=1kW＝1000W。
故答案为：5218.1；1000。
3．冬季用来暖手的“电暖宝”是广大居民喜爱的暖手工具，如图所示。若“电暖宝”中水的质量为0.5kg，将其从20℃加热到70℃，请你计算：
（1）水吸收的热量是多少？【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】
（2）该“电暖宝”铭牌上标有“220V 200W”的字样，若它正常工作时，完成上述加热要求需多长时间？（不计热损失）
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（70℃﹣20℃）＝1.05×105J；
（2）不计热损失，完成上述加热需要消耗的电能W＝Q吸＝1.05×105J，
电暖宝正常工作时的电功率P＝P额＝200W，
由P=Wt可得需要的时间：
t=WP=1.05×105J200W=525s。
答：（1）水吸收的热量是1.05×105J；
（2）完成上述加热要求需要525s。
4．如表为某电热水器的铭牌，根据铭牌参数，当该电热水器装满水正常使用时：
（1）该电热水器贮水的质量为多少？
（2）将该电热水器中的水从20℃加热到42℃水吸收的热量为多少？
（3）该电热水器正常工作时将满箱水从20℃加热到42℃需要35min，则该电热水器的加热效率为多少？[水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
【解答】解：（1）由ρ=mV可知，该电热水器贮水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3＝50kg；
（2）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（42℃﹣20℃）＝4.62×106J；
（3）电热水器消耗的电能：W＝Pt＝2500W×35×60s＝5.25×106J，
该电热水器的加热效率：η=Q吸W×100%=4.62×106J5.25×106J×100%＝88%。
答：（1）该电热水器贮水的质量为50kg；
（2）水吸收的热量为4.62×106J；
（3）该电热水器的加热效率为88%。
二．电功率P＝UI的简单计算（共7小题）
5．如图是电阻甲和乙的U﹣I图象，下列说法中正确的是（ ）
A．甲和乙的阻值都是不变的
B．当乙两端电压为2V时，R乙＝5Ω
C．甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，电源电压为2V
D．甲、乙并联在电路中，当电源电压为2V时，电路总功率为1.2W
【答案】D
【解答】解：A、由图象可知，甲对应的电流与电压成正比，而乙对应的电流与电压不成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变，乙电阻的阻值变化，故A错误；
B、由图象可知，当乙两端电压为2V时，通过乙的电流为0.2A，由欧姆定律，则
R乙=U乙I乙=2V0.2A=10Ω，故B错误；
C、甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，通过甲、乙的电流均为0.2A，由图象可知，U甲＝1V，U乙＝2V，串联电路中总电压等于各分电压之和，此时电源的电压
U＝U甲+U乙＝1V+2V＝3V
故C错误；
D、甲、乙并联在2V电源时，根据并联电路的电压特点可知两灯泡两端的电压为2V，由图象可知，I甲＝0.4A，I乙＝0.2A，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，干路电流
I＝I甲+I乙＝0.4A+0.2A＝0.6A
电路总功率
P＝UI＝2V×0.6A＝1.2W
故D正确；
故选：D。
6．图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像，将它们按图乙所示接入电路中。已知该电路中电源电压是2V，则下列结论错误的是（ ）
A．只闭合开关S，电路消耗的功率是1W
B．闭合开关S后，再闭合开关S1，电流表示数变化了0.2A
C．闭合开关S后，再闭合开关S1，电路消耗的总功率为1.2W
D．闭合开关S后，再闭合开关S1，电路消耗的功率将增大0.4W
【答案】C
【解答】解：A、由图知，只闭合S时，电路为只有L的简单电路，电流表测电流；电源的电压是2V，由图像可知，通过灯泡的电流为0.5A，则电路消耗的功率为：P＝UIL＝2V×0.5A＝1W，故A正确；
B、当再闭合开关S1时，灯泡L与定值电阻R并联，电流表测干路电流；由图像可知电压为2V时，通过电阻的电流为：IR＝0.2A，干路电流等于支路电流之和，则电流表示数的变化量：ΔI＝IR＝0.2A，故B正确；
C、干路电流等于支路电流之和，所以干路电流为：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A，电路消耗的总功率：P′＝UI＝2V×0.7A＝1.4W，故C错误；
D、电路消耗功率的增加量：ΔP＝P′﹣P＝1.4W﹣1W＝0.4W，故D正确。
故选：C。
7．近几年，随着电动汽车的普及，为电动汽车提供电能的充电桩数量在全国迅猛增加；如图所示为充电桩给某电动汽车充电时充电功率P随充电时间t的变化图象。若充电过程的前18min充电电流不变，充电18min时充电电压升至500V，则充电9min时，充电电压为 400 V。若充电18min至30min的时间内，充电电压保持500V不变，则该过程中充电电流逐渐 变小 （填“变大”或“变小”）。
【答案】400；变小。
【解答】解：充电过程的前18min充电电流不变，充电18min时充电电压升至500V，可知充电9min时和充电18min时电流相等；由图象可知充电18min时对应的电功率P＝100kW，充电18min时充电电压U＝500V，根据P＝UI可得第18分钟时，充电电流I=PU=100×103W500V=200A，则9min时，充电电流为200A；由图象可知图象是一次函数关系，第9min电功率为80kW，根据P＝UI可知第9min充电电压U′=P′I=80×103W200A=400V；充电18min至30min的时间内，充电电压保持500V不变，根据P＝UI可得，该过程中充电电流I=PU，在充电电压U一定时，由图看出电功率P在逐渐减小，故充电电流I也在逐渐变小。
故答案为：400；变小。
8．某市为了创建生态文明城市，市某科研小组为了检测空气质量指数（AQI），设计了如图甲所示的检测电路，R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量指数（AQI）的关系如图乙所示，已知电源电压12V保持不变，R0＝5Ω，当电压表示数为8V时，则通过R的电流为 0.8 A；此时气敏电阻R的电功率为 6.4 W；此时的空气质量指数（AQI）为 25 。
【答案】0.8；6.4；25。
【解答】解：由图甲可知，闭合开关，R和R0串联，电压表测R两端的电压；
当电压表示数为8V时，即R两端的电压为UR＝8V，根据串联电路的电压特点可知R0两端的电压U0＝U﹣UR＝12V﹣8V＝4V，
根据欧姆定律可知通过R0的电流为：I=U0R0=4V5Ω=0.8A；
此时气敏电阻R的电功率为：P＝IUR＝0.8A×8V＝6.4W；
根据欧姆定律可知R=URI=8V0.8A=10Ω，
则1R=110Ω=0.1Ω﹣1，
由图乙可知空气指数为25。
故答案为：0.8；6.4；25。
9．图甲是一款养生壶，图乙是其简化电路图，部分参数如下表所示，R1、R2是电热丝（阻值不随温度的变化而变化）。[粥的比热容取4.0×103J/（kg•℃）]求：
（1）加热挡正常工作时，电路中的电流。
（2）电热丝R2的阻值。
（3）将1.1kg的粥从20℃加热到100℃，需要加热挡正常工作500s，此养生壶的加热效率。
【解答】解：（1）由表格参数可知，养生壶加热挡功率P加热＝880W，
由P＝UI可知，加热挡正常工作时，电路中的电流：I加热=P加热U=880W220V=4A；
（2）由图乙可知，当开关接a时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，电路中的总功率最小，养生壶处于保温挡，当开关接b时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，养生壶处于加热挡；
由P=U2R可知，R1的阻值：R1=U2P加热=(220V)2880W=55Ω；
由图乙可知，当开关接a时，R1、R2串联，养生壶处于保温挡，
R1、R2串联的总电阻：R总=U2P保温=(220V)2176W=275Ω，
根据串联电路电阻规律可得，R2的阻值：R2＝R总﹣R1＝275Ω﹣55Ω＝220Ω；
（3）粥吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg•℃）×1.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.52×105J，
养生壶正常加热500s消耗的电能：W＝P加t′＝880W×500s＝4.4×105J，
此养生壶的加热效率：η=Q吸W=3.52×105J4.4×105J=80%。
答：（1）保温挡正常工作时，电路中的电流为4A；
（2）电热丝R2的阻值为220Ω；
（3）此养生壶的加热效率为80%。
10．如图所示，电源电压和灯泡电阻不变，R1＝6Ω，灯L标有“6V 3W”字样，电流表量程为0～3A，电压表的量程为0～15V，滑动变阻器R2标有“60Ω 1A”字样；只闭合S1时，小灯泡正常发光。求：
（1）求灯泡“6V 3W”的额定电流和灯泡的电阻
（2）只闭合S1时，求电源电压
（3）只闭合S2时，移动变阻器的滑片，当电压表示数为6V时，求变阻器连入电路中的阻值；
（4）保证电路安全情况下均通电10s。请计算出电路消耗的最大电能和最小电能。
【解答】解：（1）灯泡的额定电流为：
I额=P额U额=3W6V=0.5A
灯泡的电阻：
RL=U额I额=6V0.5A=12Ω
（2）只闭合S1时，灯泡L和电阻R1串联，因为只闭合S1时，小灯泡正常发光，此时电路中电流为额定电流0.5A，电源电压为U＝UL+UR＝6V+0.5A×6Ω＝9V；
（3）只闭合S2时，灯泡L和电阻R2串联，电压表测量变阻器R2两端电压，当电压表示数为6V时，灯两端的电压为UL＝U﹣U2＝9V﹣6V＝3V；
此时电路中电流为：
I=U′LRL=3V12Ω=0.25A
变阻器连入电路中的阻值：R=U′RI=6V0.25A=24Ω；
（4）只闭合S2时，灯泡L与滑动变阻器R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总电阻最大，电路中的电流最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的最小电流
I小=UR总=URL+R2大=9V12Ω+60Ω=0.125A
当开关都闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，电压表测电源两端的电压，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过R1的电流
I1=UR1=9V6Ω=1.5A由滑动变阻器的铭牌可知，通过滑动变阻器的最大电流为1A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电路的最大电流I最大＝I1+I2最大＝1.5A+1A＝2.5A＜3A
电路安全，则保证电路安全情况下通电10s，电路消耗的最大电能为：W大＝UI最大t＝9V×2.5A×10s＝225J
电路消耗的最小电能为：W最小＝UI最小t＝9V×0.125A×10s＝11.25J
答：（1）灯泡“6V 3W”的额定电流和灯泡的电阻分别为0.5A和12Ω；
（2）只闭合S1时，电源电压为9V；
（3）只闭合S2时，移动变阻器的滑片，当电压表示数为6V时，变阻器连入电路中的阻值24Ω；
（4）电路消耗的最大电能w和最小电能分别为225J和11.25J。
11．如图所示，电源两端电压U保持不变，电阻R1的阻值为40Ω。闭合开关S，断开开关S1，电压表示数为4V。闭合开关S、S1，电压表示数为12V。求：
（1）电源两端的电压U；
（2）电阻R2的阻值；
（3）开关都闭合时电路中总功率P。
【解答】解：（1）由图可知，当闭合开关S、S1时，R2被短路，只有R1接入电路中，电压表测其两端电压，此时电压表示数为12V，故电源电压为12V。
（2）只闭合开关S，断开开关S1，两电阻串联，电压表测R1两端电压，此时电压表示数为4V，
则电路中电流为：I=U1R1=4V40Ω=0.1A；
因串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和，
所以此时电阻R2两端的电压：U2＝U﹣U1＝12V﹣4V＝8V；
由I=UR可得，电阻R2的阻值：
R2=U2I=8V0.1A=80Ω。
（3）开关都闭合时电路为只有R1的简单电路，此时电路中总功率为：P=U2R1=(12V)240Ω=3.6W。
答：（1）电源两端的电压U为12V；
（2）电阻R2的阻值为80Ω；
（3）开关都闭合时电路中总功率P为3.6W。
三．电功率多档位问题（共7小题）
12．如图甲是一款电加热眼罩，对缓解眼疲劳有一定的效果。它的额定充电（放电）电压为6V，电池容量为1000mAh，充电电流为400mA。图乙是手动调节高、中、低三挡加热的简化原理图。已知电热丝R1的阻值为8Ω，电热丝R2的阻值为12Ω，开关S3只接a或b，由此可以得到以下结论正确的（ ）
A．低温挡功率为4.5W
B．充满电，最多能在高温挡正常工作0.6h
C．乙图中电路S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为中温挡
D．当该款眼罩还剩20%的电量时，在额定电压下，将电池充满至少需2小时
【答案】D
【解答】解：AC、由图乙可知，当开关S1、S2闭合、S3j接b时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P=U2R可知，电路的总功率最大，电加热眼罩处于高温挡；
当开关S1闭合、S2断开，S3接a时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，总功率最小，电加热眼罩处于低温挡；
当开关S1、S2闭合、S3接a时，只有R1工作，电加热眼罩处于中温挡；
根据串联电路的电阻特点可知，R1、R2的串联总电阻：R＝R1+R2＝2Ω+12Ω＝20Ω，
低温挡的功率：P低=U2R=(6V)220Ω=1.8W，故AC错误；
B、电池充满电储存的能量：W＝UIt＝6V×1000×10﹣3A×1×3600s＝21600J，
高温挡的电功率：P高=U2R1+U2R2=(6V)28Ω+(6V)212Ω=7.5W，
由P=Wt可知，充满电，最多能在高温挡正常工作的时间：t′=WP高=21600J7.5W=2880s＝0.8h，故B错误
D、当该款眼罩还剩20%的电量时，充满电需要的电能：W′＝（1﹣20%）W＝80%×21600J＝17280J，
由W＝UIt可知，将电池充满电需要的时间：t″=W′UI′=172800J6V×1×400−3A=7200s＝2h，故D正确。
故选：D。
13．如图甲所示为某品牌电热水壶的简化电路，有加热和保温两挡，R1和R2均为阻值不变的发热电阻丝。某次将质量为2kg、初温为20℃的水加热了4min，电热水壶的加热效率为87.5%，电功率与时间的关系图像如图乙所示[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。下列说法正确的是（ ）
A．当开关S接2时，电热水壶处于加热状态
B．R2的阻值为110Ω
C．加热4min后，水的末温为70℃
D．水吸收的热量为4.2×104J
【答案】C
【解答】解：A、由右图知，加热功率为P1＝2000W，保温功率为P2＝440W，
当开关S接1时，为R1的简单电路；当开关S接2时，两电阻串联，由串联电路总电阻大于其中任一分电阻，根据P=U2R可知，S接2时总功率最小，此时为保温挡，则S接1时为加热挡，故A错误；
B、P=U2R可得，加热状态时电路中的电阻：
R1=U2P1=(220V)22000W=24.2Ω；
保温时电路的总电阻为：
R串联=U2P2=(220V)2440W=110Ω；
由串联电阻的规律可得R2的阻值：
R2＝R串联﹣R1＝110Ω﹣24.2Ω＝85.8Ω，故B错误；
CD、由P=Wt可得，电热水壶消耗的电能：
W＝P1t＝2000W×4×60s＝4.8×105J，
由η=QW可得，水需要吸收的热量：
Q＝ηW＝87.5%×4.8×105J＝4.2×105J，
由Q＝cmΔt可得，4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（t末﹣20℃）＝4.2×105J，
解得t末＝70℃，故D错误，C正确。
故选：C。
14．如图所示是一款电热水器内部简化电路图。R1和R2为阻值相同的加热电阻，开关S2可分别与触点a、b接触，电热水器有低、中、高三个挡位的加热功率。已知低温挡的功率为1000W，电阻R1的阻值为 24.2 Ω，高温挡时的功率为 4000 W；若热水器高温挡加热时的效率为84%，使用高温挡时每分钟流出2kg的水，加热1分钟能使水温升高 24 ℃。
【答案】24.2；4000；24。
【解答】解：当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路的总电阻最大，由P=U2R可知，此时电路总功率最小，电热水器处于低温挡；
当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路总电阻最小，总功率最大，电热水器处于高温挡；
当S1闭合，S2接b时，R2被短路，电路中只有R1，电热水器处于中温挡；
由P=U2R可知，R1、R2的串联总电阻：R串=U2P低=(220V)21000W=48.4Ω，
因R1和R2为阻值相同的加热电阻，则R1的阻值：R1=12R串=48.4Ω2=24.2Ω，
所以R2的阻值：R2＝R1＝24.2Ω；
高温挡时热水器的功率：P高＝P1+P2=U2R1+U2R2=(220V)224.2Ω+(220V)224.2Ω=4000W；
热水器高温挡加热时每分钟消耗的电能：W=P高t=4000W×60s=2.4×105J，
水吸收的热量：Q吸=84%W=84%×2.4×105J=2.016×105J，
由Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度：Δt=Q吸cm=2.016×105J4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg=24℃。
故答案为：24.2；4000；24。
15．小明研究了家里的智能电热马桶（马桶盖如图甲），设计出如图乙所示的便座加热电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能（如表所示）。图丙是坐便器的结构示意图，求：
（1）求出R2的阻值；
（2）求出表中的“Px”；
（3）老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的，假设小明想让马桶圈的温度升高6℃，则用“高温挡”加热的方式需要多长时间。[设马桶圈吸热效率为60%，马桶圈的质量m＝600g，马桶圈材料的比热容c＝0.44×103J/（kg•℃）]。
【解答】解：（1）由表格信息和电路图可知，当开关S1闭合、S2接a时，电路为R1的简单电路，此时P1＝44W，
由P＝UI=U2R可知，R1的阻值：R1=U2P1=(220V)244W=1100Ω，
当开关S1闭合、S2接b时，R1与R2并联，此时P2＝88W，
因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，R2的电功率：PR2＝P2﹣P1＝88W﹣44W＝44W，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R2的阻值：R2=U2P2=(220V)244W=1100Ω，；
（2）当开关S1断开、S2接a时，R1和R2串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时的电功率：Px=U2R1+R2=(220V)21100Ω+1100Ω=22W；
（3）马桶圈吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝0.44×103J/（kg•℃）×600×10﹣3kg×6℃＝1584J，
由η=Q吸W可知，消耗的电能：W=Q吸η=1584J60%=2640J，
高温挡加热功率P高温＝P2＝88W，
由P=Wt可知，用“高温挡”加热的方式需要的时间：t=WP2=2640J88W=30s。
答：（1）R2的阻值为1100W；
（2）表中的“Px”为22W；
（3）用“高温挡”加热的方式需要的时间为30s。
16．图甲是某款3D打印笔，利用电加热使塑料条熔化，手动挤出热熔的塑料，最后凝固成型。该款3D打印笔内部的加热电路简化如图乙，定值电阻R1、R2为加热电阻，有高、中、低温三挡加热功能，部分技术参数如表，高温挡加热效率为80%，塑料条的比热容为1.5×103J/（kg•℃）。求：
（1）打印笔处于低温挡工作时，电路的总电流。
（2）电阻R1的阻值。
（3）用高温挡将质量为20g的塑料条从初温为20℃加热到220℃所需的时间。（结果保留一位小数）
【解答】解：（1）由P＝UI可知，打印笔处于低温挡工作时，电路的总电流：I低=P低U=22W220V=0.1A；
（2）由图乙可知，当开关S1闭合、S2接b时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，由P=U2R可知，电路的总功率最大，打印笔处于高温挡；
当开关S1断开、S2接a时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，总功率最小，打印笔处于低温挡；
当开关S1闭合、S2接a时，只有R1工作，打印笔处于中温挡；
由P=U2R可知，电阻R1的阻值：R1=U2P中=(220V)244W=1100Ω；
（3）塑料条吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝1.5×103J/（kg•℃）×20×10﹣3kg×（220℃﹣20℃）＝6000J，
由η=Q吸W可知，打印笔消耗的电能：W=Q吸η=6000J80%=7500J，
由P=Wt可知，高温挡加热需要的时间：t=WP高=7500J88W≈85.2s。
答：（1）打印笔处于低温挡工作时，电路的总电流为0.1A。
（2）电阻R1的阻值为1100Ω；
（3）用高温挡将质量为20g的塑料条从初温为20℃加热到220℃所需的时间为85.2s。
17．小明家新买一个电蒸锅，如图所示为其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位。R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W。已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）电蒸锅正常工作时，保温挡的功率；
（2）电蒸锅正常工作时，电阻R2的阻值；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要多少时间？
【解答】解：只闭合S1时，电路为R1的简单电路；S1、S2都闭合时，R1、R2并联，
因并联电路的总电阻小于任一分电阻，所以由P＝UI=U2R可知，只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电路中电阻最大，电功率最小，电蒸锅为保温挡；
当S1、S2都闭合，R1、R2并联，电路中电阻最小，电功率最大，电蒸锅为加热挡；
（1）只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，
由P＝UI=U2R可得保温挡功率：P保=U2R1=(220V)2484Ω=100W；
（2）当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电蒸锅处于加热挡，
则电阻R2的电功率P2＝P热﹣P保＝1200W﹣100W＝1100W，
由P＝UI=U2R可知，电阻R2的阻值：R2=U2P2=(220V)21100W=44Ω；
（3）要使1.2kg的水温度升高75℃，水需要吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×75℃＝3.78×105J；
由η=Q吸W×100%可知，消耗的电能：W电=Q吸η=3.78×105J84%=4.5×105J，
由P=Wt可知，加热需要的时间：t=W电P加=4.5×105J1200W=375s。
答：（1）电蒸锅正常工作时，保温挡的功率为100W；
（2）电蒸锅正常工作时，电阻R2的阻值为44Ω；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要的时间为375s。
18．小王观察教室里的饮水机时看到饮水机的简化电路如图所示S是温控开关，R2的阻值为198Ω，R1是供加热的电阻丝，饮水机的铭牌如表所示。
（1）每次将质量为1.5kg，初温为12℃的水在一标准大气压下烧开需要吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）若饮水机正常工作的加热效率为90%，烧开一次需要多长时间？
（3）当饮水机处于保温状态时，R1的实际功率是多少？
【解答】解：（1）水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×1.5kg×(100℃−12℃)=5.544×105J
（2）由η=Q吸W电×100%可得，消耗的电能
W电=Q吸η=5.544×105J90%=6.16×105J
由P=Wt可得，加热时间
t=WP=6.16×105J2200W=280s
（3）由P=U2R可得，加热电阻R1的阻值
R1=U2P=(220V)22200W=22Ω
当饮水机处于保温状态时，两电阻串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流
I=UR1+R2=220V22Ω+198Ω=1A
则R1的实际功率
P1=I2R1=(1A)2×22Ω=22W。
答：（1）每次将质量为1.5kg，初温为12℃的水在一标准大气压下烧开需要吸收的热量是5.544×105J；
（2）若饮水机正常工作的加热效率为90%，烧开一次需要280s；
（3）当饮水机处于保温状态时，R1的实际功率是22W。
四．电功率范围值问题（共7小题）
19．如图所示，电源电压恒为6V，R0＝20Ω，滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”，电流表的量程为“0～0.6A”，小灯泡上标有“4V 2W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全，则（ ）
A．当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器接入电路的阻值范围是2Ω～30Ω
B．当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗最大功率是3W
C．当S、S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率最小值为2.4W
D．当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是6Ω
【答案】B
【解答】解：AB、当S闭合，S1、S2都断开时，小灯泡与滑动变阻器串联接入电路；由电功率公式可知：小灯泡正常发光时电流I灯=P额U额=2W4V=0.5A；为保证电路安全，该串联电路最大电流Imax＝I灯＝0.5A，此时滑动变阻器接入电路阻值最小；由串联电路电压规律可知：滑动变阻器两端电压UP＝U﹣U灯＝6V﹣4V＝2V；由欧姆定律可知：滑动变阻器接入电路最小阻值Rmin=UPImax=2V0.5A=4Ω；电源电压恒为6V，当滑动变阻器接入电路阻值变大时，串联电路电流变小且小于0.5A，满足电路安全要求，即滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω～30Ω，故A错误；因电源电压恒为6V，当通过该串联电路的电流达到最大值Imax时，电路消耗功率最大；由电功率公式可知：电路消耗最大功率Pmax＝UImax＝6V×0.5A＝3W，故B正确；
CD、当S、S1、S2都闭合时，小灯泡被短路，定值电阻R0与滑动变阻器并联接入电路；由并联电路电压规律可知：定值电阻R0两端电压U0＝UP＝U＝6V；由欧姆定律可知：通过电阻R0的电流I0=U0R0=6V20Ω=0.3A；为保证电路安全，并联电路最大电流不应超过电流表最大测量值0.6A，由并联电路电流特点可知：通过滑动变阻器的最大电流I最大＝IA﹣I0＝0.6A﹣0.3A＝0.3A；由欧姆定律可知：滑动变阻器接入并联电路的最小阻值RP最小=UPI最大=6V0.3A=20Ω，故D错误；当滑动变阻器阻值为30Ω时，由欧姆定律可知：通过滑动变阻器的电流最小IP=UPRP=6V30Ω=0.2A，此时通过并联电路电流最小，由并联电路电流特点可知：I最小＝IP+I0＝0.2A+0.3A＝0.5A；由电功率公式可知：电路消耗最小功率P最小＝UI最小＝6V×0.5A＝3W，故C错误。
故选：B。
20．如图所示的电路，电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V，1.6W”的字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，滑动变阻器R1标有“50Ω，1A“的字样，电阻R2阻值为10Ω，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～3A。将变阻器的滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3，R2消耗的电功率为3.6W。改变开关的通断和滑片P的位置，在保证各元件安全的情况下最大范围移动滑片的过程中，下列选项正确的是（ ）
A．闭合S、S1，小灯泡的功率范围是0.1W～1.6W
B．闭合S、S1，滑动变阻器接入电路的阻值范围是5Ω～50Ω
C．闭合S、S2和S3，电路总功率的范围是4.32W～18W
D．闭合S、S2和S3，滑动变阻器的功率范围是0.72W～6W
【答案】D
【解答】解：A.将滑动变阻器滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3，电阻R2和滑动变阻器并联，电源电压U=P2R2=3.6W×10Ω=6V，
小灯泡的电阻RL=U额2P额=(4V)21.6W=10Ω，
闭合S、S1时，小灯泡和滑动变阻器串联，小灯泡最小功率PL小=UL小2RL=(6V−3V)210Ω=0.9W，小灯泡的最大功率为额定功率1.6W，
所以闭闭合S、S1时，小灯泡的功率范围为：0.9W～1.6W，
故A错误；
B.闭合S、S1时，滑动变阻器两端的最大电压为3V，最小电压U滑小＝U﹣U额＝6V﹣4V＝2V
由串联电路中电压的分配规律得：U滑小U额=R滑小RL，U滑大U−U滑大=R滑大RL
2V4V=R滑小10Ω，R滑小＝5Ω，
3V6V−3VR滑大10Ω，R滑大＝10Ω，
所以滑动变阻器接入电阻的范围为5Ω～10Ω，
故B错误；
C.闭合S、S2和S3时，R2支路电流I2=UR2=6V10Ω=0.6A
滑动变阻器支路的最小电流I滑小=UR1=6V50Ω=0.12A，
电路中电流的最小值I小＝I2+I滑小＝0.6A+0.12A＝0.72A
最小功率P小＝I小U＝0.72A×6V＝4.32W
滑动变阻器的最大电流为1A，
故电路中电路的最大值为I大＝0.6A+1A＝1.6A，
最大功率P大＝I大U＝1.6A×6V＝9.6W，
所以闭合S、S2和S3时，电路消耗的总功率范围：4.3，2W～9.6W，
故C错误；
D.闭合S、S2和S3时，滑动变阻器和R2并联，滑动变阻器接入电阻最大为50Ω，滑动变阻器功率最小值为P滑小=U2R1=(6V)250Ω=0.72W，
滑动变阻器支路的最大电流I滑大＝I大﹣I2＝3A﹣0.6A＝2.4A，
滑动变阻器功率最大值为P滑大＝I滑大U＝1A×6V＝6W，
故D正确；
故选：D。
21．如图甲所示，电源电压保持不变。电流表A的量程为0～0.6A，电压表V1、V2的量程均为0～3V，滑动变阻器R的规格为“50Ω，2A”，某一特种小灯泡的额定电压为2.5V。滑动变阻器的滑片P在某点时，小灯泡正常发光，此时电压表V2的示数为1.5V。在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片P，其中一只电压表与电流表示数的变化图象如图乙所示。则电源的电压U＝ 4 V，滑动变阻器的取值范围是 3～30 Ω，小灯泡的功率范围为 0.1～1.25 W。
【答案】4；3～30；0.1～1.25。
【解答】解：（1）由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电压表V2测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。由题意可知，滑动变阻器的滑片P在某点时，小灯泡正常发光，此时变阻器两端的电压UP＝1.5V，灯泡两端的电压UL＝UL额＝2.5V，根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知电源电压为：
U＝UL+UP＝2.5V+1.5V＝4V；
（2）由图乙可知，当电压表的示数增大时，电流表的示数减小，则图像为滑动变阻器的I﹣U图像，当变阻器电阻最大时，其两端电压UP大＝3V时，电路中的电流I小＝0.1A，根据欧姆定律可得滑动变阻器接入电路中的最大阻值为：
R大=UP大I小=3V0.1A=30Ω；
当变阻器接入电路的阻值最小时，其两端电压UP小＝1.5V，电路中的电流I大＝0.5A，根据欧姆定律可得滑动变阻器接入电路中的最小阻值为：
R小=UP小I大=Ω；
所以滑动变阻器的取值范围是3Ω～30Ω；
（3）当电路中的电流I小＝0.1A，根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知灯泡两端的电压为：
U'L＝U﹣UP大＝4V﹣3V＝1V；
根据P＝UI可得灯泡的最小功率为：
PL小＝U'L×I小＝1V×0.1A＝0.1W；
当电路中的电流I大＝0.5A时，灯泡正常发光，灯泡两端的电压UL＝2.5V，根据P＝UI可得灯泡的最大功率为：
PL大＝UL×I大＝2.5V×0.5A＝1.25W；
所以小灯泡的功率范围为0.1W～1.25W。
故答案为：4；3～30；0.1～1.25。
22．如图所示，电源电压保持不变。灯泡L上标有“6V，3W”字样（灯丝电阻不随温度变化而变化），R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω，求：
（1）灯泡L正常发光时的电阻；
（2）闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片移至最左端时，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为多少？
（3）闭合开关S，断开开关S1，求电路消耗的电功率范围。
【解答】解：（1）灯泡正常发光时的电阻：RL=U额2P额=(6V)23W=12Ω；
（2）由图可知，闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片移至最左端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，此时L与R1并联，电流表测干路中的电流，电压表测电源电压，
此时灯泡L恰好正常发光，则灯泡两端的实际电压：UL＝U额＝6V，
由于并联电路各支路两端的电压相等，且等于电源电压，所以电源电压：U＝U1＝UL＝6V，
通过L和R1的电流分别为：IL=ULRL=6V12Ω=0.5A、I1=U1R1=6V10Ω=0.6A，
由于并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和，
所以电流表的示数，即干路中的电流：I＝IL+I1＝0.5A+0.6A＝1.1A；
（3）闭合开关S，断开开关S1，R1断路，L与R2串联，当R2的滑片P位于左端时，
滑动变阻器接入电路的电阻为零，电路的总电阻最小，功率最大，
此时电路为L的简单电路，灯泡的实际电压等于电源电压，即等于额定电压，
故灯泡正常发光，电路的最大功率等于灯泡的额定功率，为P大＝P额＝3W，
当R2的滑片P位于右端时，R2接入电路的电阻最大，电路的总电阻最大，功率最小，
根据串联电路的电阻规律和P=U2R可得，电路的最小功率：P小=U2R=U2RL+R2=(6V)212Ω+20Ω=1.125W，
所以电路消耗的电功率范围为1.125W～3W。
答：（1）灯泡L正常发光时的电阻为12Ω；
（2）闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片移至最左端时，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为1.1A；
（3）闭合开关S，断开开关S1，电路消耗的电功率范围为1.125W～3W。
23．如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30Ω；1A”，定值电阻R0的阻值为10Ω，小灯泡L标有“6V 3.6W”（设电阻保持不变），电流表的量程为0～3A，电压表量程为0～15V，当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光。求：
（1）灯泡正常发光时的电阻；
（2）电源电压；
（3）当S、S1、S2都闭合时，在保证电路安全的前提下，电路消耗总功率的范围。
【解答】解：（1）结合小灯泡的铭牌可知小灯泡正常工作时的电阻
RL=ULPL2=(6V)23.6W=10Ω；
（2）当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时，L与滑动变阻器串联，电流表测干路电流，
变阻器接入电路的阻值为
R1=12×R=12×30Ω=15Ω，
因小灯泡恰好正常发光，故电路的电流为
IL=ULRL=6V10Ω=0.6A，
变阻器两端的电压U1＝I1R1＝0.6A×15Ω＝9V，
电源电压U＝UL+U1＝6V+9V＝15V；
（3）当S、S1、S2都闭合时，小灯泡被短路，变阻器与R0并联，电流表测干路中的电流；
变阻器允许通过的最大电流为1A，定值电阻R0的电流为I0=UR0=15V10Ω=1.5A，
由并联电路的电流规律可得干路电流的最大值：I大＝I滑大+I0＝1A+1.5A＝2.5A＜3A，
则电路消耗的最大总功率：P大＝UI大＝15V×2.5A＝37.5W；
当变阻器接入电路的阻值最大，通过变阻器的电流最小，
则I滑小=UR滑大=15V30Ω=0.5A，
由并联电路的电流规律可得干路电流的最小值：I小＝I滑小+I0＝0.5A+1.5A＝2A，
则电路消耗的最小总功率：P小＝UI小＝15V×2A＝30W，
由此可知，当S、S1、S2都闭合时，在保证电路安全的前提下，电路消耗总功率的范围为30W～37.5W。
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为10Ω；
（2）电源电压为15V；
（3）当S、S1、S2都闭合时，在保证电路安全的前提下，电路消耗总功率的范围为30W～37.5W。
24．如甲图所示电路中，电源电压不变，R1＝20Ω，滑动变阻器R2的最大电阻为50Ω，电流表使用的量程为0～0.6A。小灯泡L的额定电压为3.8V，其电流随电压的变化规律如乙图所示。当只闭合S2时，电流表的示数为0.25A。求：
（1）电源电压；
（2）当只闭合S3时，要使小灯泡L正常发光，滑动变阻器R2连入电路的电阻；
（3）当闭合S1、S2、S3时，为保证不损坏电流表，滑动变阻器R2的电阻可调范围和电路消耗的总电功率的变化范围。
【解答】解：（1）由图甲可知，当只闭合S2时，小灯泡L与定值电阻R1串联，电流表测量电路中的电流。已知此时电流表的示数为I＝0.25A，根据串联电路的电流规律可知，
通过小灯泡和定值电阻R1的电流为：IL＝I1＝I＝0.25A，
根据图乙可知小灯泡L两端的电压：UL＝3V，
此时R1两端的电压：U1＝I1R1＝0.25A×20Ω＝5V，
根据串联电路的电压规律可得，电源电压U＝U1+UL＝5V+3V＝8V；
（2）当只闭合S3时，小灯泡L与滑动变阻器R2串联，已知小灯泡的额定电压为U额＝3.8V，
由图乙可知小灯泡正常发光时的电流为IL′＝0.3A，
则通过R2的电流：I2＝IL′＝0.3A，
R2两端的电压：U2＝U﹣U额＝8V﹣3.8V＝4.2V，
此时R2接入电路的阻值：R2=U2I2=Ω；
（3）当闭合S1、S2、S3时，小灯泡L被短路，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联，
根据电流表量程可知，电路中的最大总电流为I大＝0.6A，
根据并联电路的电压规律可知，R1和R2两端的电压：U1′＝U2′＝8V，
此时通过R1的电流：I1′=U1′R1=8V20Ω=0.4A，
根据并联电路的电流规律可得，通过R2的最大电流：I2大＝I大﹣I1′＝0.6A﹣0.4A，
则R2接入电路的最小阻值：R2小=U2′I2大=8V0.2A=40Ω，
此时电路消耗的最大总功率：P大＝UI大＝8V×0.6A＝4.8W；
当滑动变阻器接入电路的阻值最大R2大＝50Ω时，电路中的电流最小，电路安全，
此时通过R2的最小电流：I2小=U2′R2大=8V50Ω=0.16A，
根据并联电路的电流规律可得，电路的最小总电流：I小＝I1′+I2小＝0.4A+0.16A＝0.56A，
此时电路消耗的最小总功率：P小＝UI小＝8V×0.56A＝4.48W，
综上可知，滑动变阻器R2的电阻可调范围为40Ω～50Ω，电路消耗的总电功率的变化范围是4.8W～4.48W。
答：（1）电源电压为8V；
（2）当只闭合S2时，要使小灯泡L正常发光，滑动变阻器R2连入电路的电阻为14Ω；
（3）当闭合S1、S2、S3时，为保证不损坏电流表，滑动变阻器R2的电阻可调范围为40Ω～50Ω，电路消耗的总电功率的变化范围是4.8W～4.48W。
25．如图甲所示的电路中，R2为定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V。在开关S1、S2都闭合或都断开两种情况中，在保证所有元件都安全的前提下，移动变阻器滑片得到了两次电流表示数与电压表示数变化关系的图像如图乙所示。
求：（1）R2的阻值；
（2）灯泡L的功率变化范围。
【解答】解：（1）开关S1、S2都闭合时，灯泡被短路，电阻R1、R2并联，电流表测的是干路电流，电压表测的是电源电压，在保证所有元件都安全的前提下，移动变阻器滑片，变阻器接入的电阻发生变化，电路的总电阻发生了变化，电路电流也发生变化，由于电压表测的是电源电压，因此电压表示数不变，所以图乙中平行于横轴的线段即为开关S1、S2都闭合时，电流表示数与电压表示数变化关系的图像；当开关S1、S2都断开时，灯泡和R1串联，电压表测的是R1的两端电压，电流表测的是电路电流，在保证所有元件都安全的前提下，移动变阻器滑片使得变阻器连入电路的电阻变小，电路总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路电流变大，电流表示数变大，变阻器的两端电压变小，电压表示数变小，所以图乙中曲线是开关S1、S2都断开时，电流表示数与电压表示数变化关系的图像。
当开关S1、S2都闭合时，由图乙可知，电源电压为U＝6V，当变阻器接入电路的电阻最大时，干路电流为0.32A，
UR1大+UR2=0.32A
即6V50Ω+6VR2=0.32A
解得，R2＝30Ω。
（2）由图乙可知，当开关S1、S2都断开时，灯泡和R1串联，当变阻器连入电路的电阻最大时，电路的总电阻最大，电路电流最小为0.1A，所有元件都安全，灯泡的两端电压最小，灯泡的电功率最小，灯泡的两端电压为UL小＝U﹣U滑大＝6V﹣5V＝1V，
灯泡的电功率最小为PL小＝UL小I小＝1V×0.1A＝0.1W，
由图乙可知，当电压表示数为0时，变阻器接入电路的电阻为0，电路电流最大为0.5A，灯泡的电功率最大为PL大＝UL大I大＝UI大＝6V×0.5A＝3W，
所以灯泡L的功率变化范围是0.1W～3W。
答：（1）R2的阻值为30Ω；
（2）灯泡L的功率变化范围为0.1W～3W。
五．动态电路中电功率的变化（共5小题）
26．如图所示，电源电压为U保持不变，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，a、b为电压表或电流表，只闭合开关S1、S3，滑动变阻器的滑片从图示位置向下移动，灯泡L发光且亮度不变（灯丝电阻不随温度变化），下列说法正确的是（ ）
A．a为电压表、b为电流表
B．只闭合开关S1、S2，滑动变阻器滑片向下滑动，灯泡L亮度变暗
C．滑片保持图示位置不变，依次闭合开关S1、S2、S3，电流表a的示数不变
D．滑片保持图示位置不变，依次闭合开关S1、S2、S3，电路的总功率逐渐变大
【答案】D
【解答】解：A．只闭合开关S1、S3时，滑动变阻器的滑片从图示位置向下移动，灯泡L发光且亮度不变，说明电路中电流不变，电流表把电阻将R1、R2短路，只有小灯泡L接入电路，因此a为电流表，b为电压表，故A错误；
B．只闭合开关S1、S2，灯泡L与滑动变阻器R1并联，由于并联电路各个支路互不影响，所以滑动变阻器滑片向下滑动，灯泡L亮度不变，故B错误；
C．滑片保持图示位置不变，只闭合开关S1时，电路是小灯泡L的简单电路，电流表a测量通过小灯泡的电流；再闭合开关S2时，小灯泡L与滑动变阻器R1并联，电流表a测量通过小灯泡和滑动变阻器R1的总电流，电流表示数变大；再闭合开关S3时，小灯泡、滑动变阻器R1、定值电阻R2并联，电流表a仍测量通过小灯泡和滑动变阻器R1的总电流，电流表a的示数不变，所以滑片保持图示位置不变，依次闭合开关S1、S2、S3，电流表a的示数会发生变化，故C错误；
D．滑片保持图示位置不变，只闭合开关S1时，电路是小灯泡L的简单电路，电流表A测量通过小灯泡的电流；再闭合开关S2时，小灯泡L与滑动变阻器R1并联，电流表A测量通过小灯泡和滑动变阻器R1的总电流，电流表示数变大；再闭合开关S3时，小灯泡、滑动变阻器R1、定值电阻R2并联，电流表A测量通过小灯泡、滑动变阻器R1、定值电阻R2的总电流，电流表示数变大，所以滑片保持图示位置不变，依次闭合开关S1、S2、S3，电路中的总电流逐渐变大，电源电压不变，由P＝UI可知，电路的总功率逐渐变大，故D正确。
故选：D。
27．小嘉同学设计了一款身高测量仪，其工作原理如图所示。已知电压表、电流表示数分别为U、I，电压表、电流表示数变化量分别为ΔU、ΔI（ ）
A．被测人员身高越高，整个电路中的总电阻越小
B．被测人员身高越高，整个电路中的电功率越大
C．无论被测人员身高如何，UI的值不变
D．无论被测人员身高如何，|ΔUΔI|的值不变
【答案】D
【解答】解：由图可知，闭合开关S，R与弹簧串联，电压表测弹簧两端的电压，电流表测电路中的电流；
AB、由电路图可知，身高越高时，变阻器接入电路中的电阻越大，根据欧姆定律可知电路中的电流的越小，由P＝UI可知整个电路消耗的电功率越小，故AB错误；
C、身高越高，滑动变阻器的滑片向上移动的距离越大，变阻器接入电路中的电阻越大，由R=UI可知电压表示数与电流表示数的比值等于变阻器的阻值，所以电压表示数与电流表示数的比值越大，故C错误；
D、由于电源电压不变，所以变阻器两端电压的变化量等于定值电阻R两端电压的变化量，所以|ΔUΔI|的值等于R的阻值，不变，故D正确。
故选：D。
28．2023年10月26日，神舟十七号载人飞船发射成功。小明通过查阅资料了解到，飞船在发射前，科技人员要检验飞船舱体的气密性。他设计了如图甲所示的模拟检测电路，电源电压保持不变，R0为50Ω的定值电阻，R为压力传感器，其阻值随环境气压的变化规律如图乙所示。将R置于舱体中，舱体置于真空室中，舱体不漏气时，电压表的示数为10V，舱体内气压为1.0×105Pa，以下说法正确的是（ ）
A．随着舱体气压的变大，压力传感器R的阻值增大
B．舱体气压减小时，电压表示数变大
C．舱体气压减小时，电路中的总功率变大
D．舱体不漏气时，电流表的示数为0.2A
【答案】D
【解答】解：由图甲可知，定值电阻R0与压敏电阻R串联，电压表测R0两端的电压，
A．由图乙知道，随着舱体气压的变大，压力传感器R的阻值变小，故A错误；
B．由图乙知道，舱体气压减小时，压力传感器R的阻值增大，根据串联电路的分压原理知道，压力传感器R两端的变大，R0两端的电压变小，即电压表的示数变小，故B错误；
C．由图乙知道，舱体气压减小时，压力传感器R的阻值增大，电路的总电阻增大，由欧姆定律知道，电路的电流变小，电源电压保持不变，由P＝UI知道，电路中的总功率变小，故C错误；
D．由图甲知道，定值电阻R0与压敏电阻R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测量电路的电流。根据题意知道，舱体不漏气时，电压表的示数为10V，由欧姆定律知道，电路的电流
I=UR0=10V50Ω=0.2A，故D正确。
故选：D。
29．如图所示，当开关S、S1闭合时，滑动变阻器的滑片P向右移动，灯泡L的亮度 变亮 （选填“变亮”“变暗”或“不变”）；当开关S闭合、S1断开时，滑动变阻器的滑片P向右移动，电压表的示数 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。灯泡的实际电功率 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】变亮；变小；不变。
【解答】解：（1）由图可知，当开关S、S1闭合时，滑动变阻器与灯泡L串联，电压表测电源两端的电压；
当滑动变阻器的滑片P向右移动时，变阻器接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，由I=UR可知，电路中的电流变大，灯泡的实际功率变大，因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，灯泡变亮；
（2）由图可知，当开关S闭合、S1断开时，滑动变阻器和灯泡L串联，电压表测滑片右侧电阻丝和灯泡L两端电压之和；
滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变，电路中的总电阻不变，由I=UR可知，电路中的电流不变，则灯泡的实际功率不变；
当滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑片右侧电阻丝的阻值变小，由U＝IR可知，滑片右侧电阻丝两端的电压变小，灯泡两端的电压不变，则滑片右侧电阻丝和灯泡L两端电压之和变小，即电压表的示数变小。
故答案为：变亮；变小；不变。
30．如图所示，电源电压保持不变，R0是定值电阻，R是滑动变阻器。闭合开关S后，滑片P向b端移动时，电流表的示数将 变小 ，电压表V1的示数与电流表的示数的比值将 不变 ，R0消耗的功率将 变小 （以上均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】变小；不变；变小
【解答】解：由电路图可知，R0与R串联，电压表V1测R0两端的电压，电压表V2测滑动变阻器R两端的电压，电流表测电路中的电流；
闭合开关S后，滑动变阻器滑片P向b端移动时，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由I=UR可知，电路中的电流变小，电流表的示数变小；
由U＝IR可知，R0两端的电压变小，由P＝UI可知，电阻R0消耗的功率变小；
而电压表V1的示数与电流表的示数的比值，即R0两端的电压与通过R0的电流的比值，等于R0的大小，R0为定值电阻，大小不变，则电压表V1的示数与电流表的示数的比值大小不变。
故答案为：变小；不变；变小。
六．结合图像计算电功率（共7小题）
31．如图甲所示电路中，电源电压不变，R1是阻值为10Ω的定值电阻，R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成，其中一段是铜导体，其电阻可忽略不计，另两段导体的阻值与自身长度成正比，P是与R2接触良好并能移动的滑动触头，闭合开关S，将P从H端移到E端时，电流表示数I与P向左移动距离x之间的关系如图乙所示。以下判断正确的是（ ）
A．电源电压为12V
B．EF段导体的电阻为20Ω
C．当x＝10cm时，R2功率为0.9W
D．当电流表示数为0.5A时，x的值为4cm
【答案】C
【解答】解：A．将P移到E端时，R2接入电路的电阻为0，电阻的总电阻最小，由欧姆定律可知，此时电路中的电流最大，由图乙可知最大电流为0.6A，由欧姆定律可知，电源电压为U＝IR＝0.6A×10Ω＝6V，故A错误；
B．当P移到F端时，R2的电阻减小，电流增大，由图乙可知，此时电路中电流为0.4A，由欧姆定律可知，电路中的总电阻为R总1=R1+REF=UI=6V0.4A=15Ω，
则此时REF＝R总1﹣REF＝5Ω，故B错误；
C．由图乙可知，当x＝10 cm时，滑片在GH之间，当电路电路最小时，电阻最大，由欧姆定律可知，此时电路的总电阻：R总=UI=6V0.2A=30Ω，
则REH＝R总﹣REF＝20Ω，GH段导体的电阻为RGH＝REH﹣REF＝15Ω，
由导体的阻值与自身长度成正比可知，当x＝10 cm时，R2减小的电阻为ΔR2=15Ω15cm×10cm=10Ω，
此时R2的电阻为R2＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，则此时电路中的电流为I=UR1+R2=6V10Ω+10Ω=0.3A，
当x＝10 cm时，R2功率为P＝I2R＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W，故C正确；
D．由图乙可知，当电流表示数为0.5A时，x的值在25cm到35cm之间，故D错误。
故选：C。
32．为了测量某电热暖手器提示灯L的额定功率，小明设计了如图甲所示的电路图，变阻器的规格为“20Ω 1A”，当开关S接a时，移动滑动变阻器的滑片P，根据测出的电流、电压值，画出了定值电阻R0的U﹣I图象；当开关S接b时，同样根据测出的电流、电压值，画出了灯泡L的U﹣I图象，如图乙所示，则下列结论错误的是（ ）
A．将R0与灯L并联接入电路并调节电源电压，当R0消耗的功率为4.9W时，灯L恰好正常发光，灯L的额定功率为5W
B．定值电阻R0的阻值是10Ω
C．将R0与灯L串联在6V的电源两端时，灯丝的实际电阻为5Ω
D．当S接a且电源电压为8V时，滑动变阻器的最大功率为1.6W
【答案】A
【解答】解：A、将R0与灯L并联接入电路，当R0消耗的电功率为4.9W时，灯L恰好正常发光，
由P=U2R可得，灯泡的额定电压：UL额＝U0′=P0R0=4.9W×10Ω=7V，
由图象可知，通过灯泡的电流IL额＝0.75A，
则灯泡的实际功率即额定功率：PL额＝UL额IL额＝7V×0.75A＝5.25W，故A错误。
B、由图象可知：当U0＝2V时，I0＝0.2A
由I=UR可得，定值电阻的阻值：R0=U0I0=2V0.2A=10Ω，故B正确；
C、将R0与灯L串联在6V的电源两端时，通过定值电阻的电流和通过灯泡的电流相同；
由图象可知，当电流为0.4A时，UL′＝2V，UR0=4V，即UL′+UR0=2V+4V＝6V
由I=UR可得，所以灯丝的实际电阻值：RL′=UL′IL′=2V0.4A=5Ω，故C正确；
D、当S接a，R0与变阻器器串联，根据电阻的串联和欧姆定律，电路中的电流：I=UR0+R滑，
滑动变阻器的功率：P滑＝I2R滑＝（UR0+R滑）2R滑=U2(R0+R滑)2R滑=U2(R0−R滑)2R滑+4R0
由上式知，当R0＝R滑＝10Ω，变阻器的功率最大，
则最大功率：P滑大=U24R0=(8V)24×10Ω=1.6W，故D正确.
故选：A。
33．如图甲电源电压为3V且保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I关系图象如图乙所示，下列判断不正确的是（ ）
A．R1的电阻为5Ω
B．滑动变阻器的最大电阻为20Ω
C．电路消耗的最小功率为0.6W
D．电路消耗的最大功率为1.8W
【答案】B
【解答】解：ABC、两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图乙可知I1＝0.6A，
电源的电压：
U＝I1R1＝0.6A×R1，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图2可知，I2＝0.2A，U2＝2V，
则滑动变阻器的最大阻值：
R2=U2I2=2V0.2A=10Ω，故B错误；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U＝I2R1+U2＝0.2A×R1+2V，
因电源的电压不变，
所以，0.6A×R1＝0.2A×R1+2V，
解得：R1＝5Ω，故A正确；
电路消耗的最小功率：
P2＝UI2＝3V×0.2A＝0.6W，故C正确；
D、电源的电压U＝0.6A×R1＝0.6A×5Ω＝3V，
电路消耗的最大功率：
P1＝UI1＝3V×0.6A＝1.8W，故D正确。
故选：B。
34．如图甲所示，电源电压不变，R1是定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中，R2消耗的电功率P与其两端U的关系图象如图乙所示。则滑动变阻器的最大阻值为 50 Ω，电源电压为 6 V。
【答案】50；6。
【解答】解：由图可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；
根据串联分压规律可知，当滑动变阻器接入电路阻值最大时分得的电压最大，由R2消耗的电功率P与其两端U的关系图像可知，当变阻器两端电压最大为5V时，滑动变阻器全部接入电路中，其电阻最大，根据P＝UI得此时电流最小为：
I1=P1U1=0.5W5V=0.1A，
由欧姆定律得滑动变阻器的最大阻值为：
R1=U1I1=5V0.1A=50Ω；
当滑动变阻器消耗的功率为0.8W时，其两端电压为2V，此时电路中的电流为：
I2=P2U2=0.8W2V=0.4A，
电源的电压：
U＝I2R1+U2＝0.4A×R1+2V，
当滑动变阻器消耗的功率为0.5W时，其两端电压为5V，此时电路中的电流为I1＝0.1A，由欧姆定律及串联电路的电压规律可得，电源的电压：
U＝I1R1+U2＝0.1A×R1+5V，
电源电压不变，则0.4A×R1+2V＝0.1A×R1+5V
解得R1＝10Ω；电源电压为U＝6V。
故答案为：50；6。
35．如图，当开关接1时灯泡L1正常发光，接2时灯泡L2正常发光，已知S由接1到接2时，电压表、电流表示数变化如乙图所示，则电源电压是 6 V，L2的额定功率是 0.8 W。
【答案】6；0.8。
【解答】解：由电路图可知，当S接1时，电路为L1的简单电路，电压表测电源电压，由图乙可知，电源电压U＝6V，I＝0.6A；
当S接2时，两灯泡串联，电压表测L1两端的电压，由图乙可知，U1＝2V，I′＝0.2A，
L2两端的电压：U2＝U﹣U1＝6V﹣2V＝4V；
灯泡L2正常发光，L2的额定功率：
P2额＝U2I′＝4V×0.2A＝0.8W。
故答案为：6；0.8。
36．为研究定值电阻消耗功率的情况，小明按照图甲连接了实验电路，闭合开关S，记录了滑动变阻器的滑片P在几个不同位置时，电流表和电压表的示数。他利用实验数据作出U—I图像，如图乙所示。电路中的最大电流为1A，最小电流为0.2A。
求：
（1）当电流表示数为1A时，定值电阻消耗功率P1；
（2）定值电阻的阻值R1；
（3）滑动变阻器的最大阻值R2；
（4）当电压表示数为8V时，滑动变阻器消耗功率P2。
【解答】解：闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量定值电阻两端的电压。
（1）当电流表示数为1A时，从图中可知定值电阻两端的电压为20V，
定值电阻消耗功率P1＝U1I1＝20V×1A＝20W；
（2）根据欧姆定律可知定值电阻的阻值R1=U1I1=20V1A=20Ω；
（3）滑动变阻器接入电路的阻值为0时，电压表的示数最大，从图中可知为20V，则电源电压为20V；
滑动变阻器接入电路的阻值最大时，总电阻最大，电源电压不变，根据欧姆定律可知总电流最小，从图中可知，此时电路中的电流为0.2A，定值电阻两端的电压为4V，
根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压U滑＝U﹣U定＝20V﹣4V＝16V，
根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值R2=U滑I2=16V0.2A=80Ω；
（4）当电压表示数为8V时，从图中可知电路电流为0.4A，根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压U2＝U﹣U10＝20V﹣8V＝12V，
根据P＝UI可知滑动变阻器消耗功率P2＝U2I＝12V×0.4A＝4.8W。
答：（1）当电流表示数为1A时，定值电阻消耗功率P1为20W；
（2）定值电阻的阻值R1为20Ω；
（3）滑动变阻器的最大阻值R2为80Ω；
（4）当电压表示数为8V时，滑动变阻器消耗功率P2为4.8W。
37．如图所示（甲）电路，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图（乙）中的AC、BC两直线表示。求：
（1）定值电阻R0与变阻器的最大阻值。
（2）电源的电压和电阻r阻值。
（3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率。
【解答】解：由电路图可知，R0与R、r串联，电压表V1测R0和R两端的电压之和，电压表V2测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）滑片右移时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，
由I=UR可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小，
由U＝IR可知，r和R0两端的电压变小，则电压表V2的示数变小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且r两端的电压变小，
所以，R0和R两端的电压之和变大，即电压表V1的示数变大，
所以，图乙中，AC表示电压表V2与电流表A示数的关系，BC表示电压表V1与电流表A示数的关系，
则当滑片位于右端时，总电阻最大，电路中电流最小，由图象可知，电流表A的示数I小＝0.5A，电压表V1的示数UV1＝7.5V，电压表V2的示数UV2＝1.5V，
此时R两端的电压：UR＝UV1﹣UV2＝7.5V﹣1.5V＝6V，
由I=UR可得，定值电阻R0与变阻器的最大阻值分别为：
R0=UV2I小=Ω，R大=URI小=6V0.5A=12Ω；
（2）当R接入电路中的电阻最大时，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：U＝UV1+I小r＝7.5V+0.5A×r，
当滑片位于左端时，总电阻最小，电路中的电流最大，
由图乙可知，UV1′＝UV2′＝6V，电路中的电流I大＝2A，
则电源的电压：U＝UV1′+I大r＝6V+2A×r，
因电源的电压不变，
所以，7.5V+0.5A×r＝6V+2A×r，
解得：r＝1Ω，
电源的电压：U＝UV1+I小r＝7.5V+0.5A×1Ω＝8V；
（3）设R1＝R0+r＝3Ω+1Ω＝4Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：I=UR1+R，
则变阻器消耗的电功率：
PR＝I2R＝（UR1+R）2R=U2(R1+R)2R=U2R12+2RR1+R2R=U2R12−2RR1+R2+4RR1R=U2(R1−R)2R+4R1，
当R＝R1＝4Ω时，变阻器消耗的电功率最大，
则PR大=U24R1=(8V)24×4Ω=4W。
答：（1）定值电阻R0的阻值为3Ω，变阻器的最大电阻为12Ω；
（2）电源的电压为8V，电阻r阻值为1Ω；
（3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率为4W。
七．电功率的综合计算（共8小题）
38．随着科技发展，电子元件得到广泛应用，图甲所示就是一种用热敏电阻来检测环境温度的电路图，电路中电源电压为6V且保持不变，R为阻值为100Ω的定值电阻，热敏电阻Rt的阻值随环境温度变化的关系如图乙所示，电流表的量程为0﹣0.03A。关于此电路，下列说法正确的是（ ）
A．当环境温度升高时，电路中的电流减小
B．当Rt两端电压为4V时，电流表的示数为0.1A
C．为保证电流表安全，允许测量的最高温度为40℃
D．当环境温度为10℃时，电路中的总功率为0.06W
【答案】D
【解答】解：A、图甲电路中R与Rt串联，串联电路中总电阻等于各个电阻之和，所以总电阻R总＝R+Rt，由图乙可知，环境温度升高时，热敏电阻Rt的阻值减小，所以电路的总电阻变小，电源电压U＝6V不变，根据I=UR，可知总电阻减小，电流增大，故A错误；
B、R与Rt串联，电流处处相等。当Rt两端电压Ut＝4V时，R两端电压UR＝U﹣Ut＝6V﹣4V＝2V，
电路中电流I=URR=2V100Ω=0.02A，故B错误；
C、电流表量程为0～0.03A，则电路最大电流Imax＝0.03A。此时总电阻R总min=UImax=6V0.03A=200Ω，
热敏电阻最小阻值Rtmin＝R总min﹣R＝200Ω﹣100Ω＝100Ω，
由图乙可知，当Rt＝100Ω时，对应的温度为50℃，所以允许测量的最高温度为50℃，故C错误；
D、当环境温度为10℃时，由图乙可知Rt＝500Ω，总电阻R总＝R+Rt＝100Ω+500Ω＝600Ω，
电路中的总功率：P=U2R总=(6V)2600Ω=0.06W，故D正确。
故选：D。
39．图甲是小明设计的测量教室温度的电路，R0是定值电阻，R是热敏电阻，它的阻值与温度的关系如图乙所示。电源电压恒为6V，电流表的量程为0～0.6A，电压表V1的量程为0～3V。当教室温度变化时，测得电压表V2的示数变化了1.2V，电流表的示数变化了0.2A。若要求电表的示数均不能超过其选定的量程，下列说法正确的是（ ）
A．该电路能测量的最低温度为5℃
B．当V1的示数为1V时，教室的温度为30℃
C．当室温为11℃时，R消耗的功率为2W
D．若使R0的阻值变小，测温范围也变小
【答案】A
【解答】解：如图甲所示，定值电阻R0和热敏电阻R串联，电压表V1测R0两端的电压，当教室温度变化时，电压表V2测R两端的电压；乙图是热敏电阻阻值与温度的关系，由图可知R与t的关系式为：R＝kt+b，代入两点（10，11）和（20，21）可得R＝t+1。
当教室温度变化时，测得电压表V2的示数变化了1.2V，电流表的示数变化了0.2A，可得定值电阻阻值为：R0=ΔUΔI=Ω；
A.电路的温度越低，热敏电阻越小，电路中的电流越大，电压表V1的示数越大；电压表V1的量程为0～3V，当定值电阻R0两端的最大电压U0＝3V时，电路的温度最低。电路中的最大电流为：I=U0R0=3V6Ω=0.5A，热敏电阻两端的电压为：U＝U总﹣U0＝6V﹣3V＝3V，热敏电阻R的阻值为：R=UI=3V0.5A=6Ω，
最低温度为：t＝R﹣1＝6﹣1＝5℃，故A正确；
B.当V1的示数为1V时，定值电阻R0两端的电压U1＝1V，电路中的电流为：I1=U1R0=1V6Ω=16A，热敏电阻两端的电压为：U2＝U总﹣U1＝6V﹣1V＝4V，热敏电阻R的阻值为：R1=U2I1=4V16A=24Ω，此时教室的温度为：t1＝R1﹣1＝24﹣1＝23℃，故B错误；
C.当室温t2＝11℃时，热敏电阻R的阻值为：R2＝t2+1＝11+1＝12Ω，电路中的电流为：I2=UR0+R2=6V6Ω+12Ω=13A，
R消耗的功率为：P=I22•R2=(13A)2×12Ω≈1.33Ω，故C错误；
D.根据串联电路分压特点可知，定值电阻R0两端的电压最大为3V，若定值电阻R0的阻值变小，电路中的最大电流变大，热敏电阻R也变小，由R＝t+1可知，能测量的最低温度会降低；当热敏电阻的阻值最大时，电路中的电流最小，电压表V1的示数最小，不会超过量程，而能测量的最高温度升高，所以测温范围会变大，故D错误。
故选：A。
40．图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图象，将它们按图乙所示接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为1W；则小灯泡两端的电压为 2 V，再闭合开关S1，电流表示数变化了 0.2 A，此时电路消耗的总功率为 1.4 W。
【答案】2；0.2；1.4。
【解答】解：（1）只闭合开关S时，电路为L的简单电路，
由图中可知，当小灯泡两端的电压UL＝2V，通过的电流IL＝0.5A时，
灯泡的实际功率PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W，
所以，小灯泡两端的电压为2V，电源的电压为2V；
（2）闭合开关S、S1时，L与R并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，它们两端的电压UL＝UR＝U＝2V，
由图象可知，通过它们的电流分别为IL＝0.5A，IR＝0.2A，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，电流表示数的变化量即为通过R的电流，其大小为0.2A，
因串联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流：
I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A，
此时电路消耗的总功率：
P＝UI＝2V×0.7A＝1.4W。
故答案为：2；0.2；1.4。
41．如图甲所示电路中，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V，3W”字样，其电阻随温度的变化而变化，滑动变阻器RP规格为“？Ω，2A”。小灯泡正常工作时的电阻是 12 Ω。只闭合S1，将滑片从最右端向左移，滑动变阻器两端的电压随电流变化关系如图乙所示，滑动变阻器的阻值调节至图乙中M点时，滑动变阻器的功率为0.224W，电路的电流为 0.07 A。断开S1、闭合S2，在保证电路安全的前提下，先将滑片P滑至某一位置，小灯泡恰好正常发光，再将滑片P滑至某一端点，小灯泡电功率变化了2.9W，小灯泡L最暗时的滑动变阻器的功率为 1.2 W。
【答案】12；0.07；1.2。
【解答】解：（1）由于小灯泡标有“6V 3W”字样，即额定电压为6V，额定功率为3W，根据公式P=U2R可知，小灯泡正常工作时的电阻为
RL=UL2PL=(6V)23W=12Ω；
只闭合 S1，电阻R与滑动变阻器串联，将滑片从最右端向左移，滑动变阻器的阻值调节至图乙中M点时，滑动变阻器的功率为0.224W，由乙图可知，这时滑动变阻器的电压为3.2V；
根据P＝UI可知，这时通过变阻器的电流为：
IM=PMUM=；
只闭合 S1，电阻R与滑动变阻器串联，设电源电压为U，电阻R的阻值为R，由图乙可知，当电路的电流为0.05A时，滑动变阻器两端的电压为6V，根据串联电路的电压规律和欧姆定律可知电源电压为：
U＝6V+0.05A×R﹣﹣﹣﹣﹣①
滑片位于M点时，电路的电流为0.07A，而变阻器两端的电压为3.2V，根据串联电路的电压规律和欧姆定律可知电源电压为；
U＝3.2V+0.07A×R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立上面两式解得电源电压为：U＝13V，定值电阻R＝140Ω；
由I=UR得滑动变阻器的最大阻值为：
R滑大=U滑I小=6V0.05A=120Ω；
断开S1、闭合S2，在保证电路安全的前提下，先将滑片 P滑至某一位置，小灯泡恰好正常发光，此时的功率为3W；再将滑片 P滑至某一端点，小灯泡电功率变化了 2.9W，可知小灯泡的电功率应该是减小，所以当小灯泡的实际功率为0.1W时，这时小灯泡最暗，设这时滑动变阻器的电压为U滑，小灯泡两端的电压为：
UL＝13V﹣U滑，
串联电路的电流处处相等，小灯泡的电流等于变阻器的电流，即
IL=I滑=U滑R滑=U滑120Ω；
由题意可知：
Pmin=ULIL=(13V−U滑)×U滑120Ω=0.1W；
最后解得U滑为1V或12V，当为1V的时候，小灯泡两端的电压为12V，已经大于小灯泡的额定电压，所以1V是不可能的，则只能为12V，这时滑动变阻器的功率为：
P1=U滑2R滑=(12V)2120Ω=1.2W，
即小灯泡L最暗时的滑动变阻器的功率为1.2W。
故答案为：12；0.07；1.2。
42．如图甲所示的电路中，电源电压不变，闭合开关后，滑片由b端向a端移动的过程中，电阻R的电流I与电压U的关系如图乙，则电源电压U＝ 6 V，电阻R＝ 10 Ω，滑片移动过程中，电路中消耗的总功率 一直增大 （选填“一直增大”“一直减小”或“先增大后减小”）。
【答案】6；10；一直增大。
【解答】解：（1）①当滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路电阻为零，此时电源电压只加在R上，此时电压表示数即为电源电压，故由图b知电源电压U总＝6V；
②当滑片在a端时，滑动变阻器接入电路电阻为零，电压表测R两端电压表示数为6V，电流表测通过R的电流表示数为0.6A，
所以电阻R的阻值：R=U总I1=6V0.6A=10Ω；
（2）滑片由b端向a端移动的过程中，电路中的总电阻减小，利用P=U2R可知电路中消耗的总功率一直增大。
故答案为：6；10；一直增大。
43．如图甲所示，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。当滑片P由滑动变阻器b端移动到a端的过程中，分别测出几组对应的电压值和电流值，通过计算得出滑动变阻器对应的电功率P，并画出滑动变阻器的电功率P和电流I的关系图象，如图乙所示。求：
（1）滑动变阻器的最大阻值；
（2）R0的阻值和电源电压；
（3）整个电路消耗的最大电功率。
【解答】解：由图甲可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；
（1）由乙图可知，当滑片P在b端时，电路中的电流最小，且Ib＝0.2A，Pb＝2W，
由P＝UI＝I2R可知，滑动变阻器的最大阻值为：Rb=PbIb2=2W(0.2A)2=50Ω；
（2）由乙图可知，当滑片P在某点c处时，电路中的电流Ic＝0.4A，Pc＝3.2W，所以滑动变阻器接入电路的阻值Rc=PcIc2=3.2W(0.4A)2=20Ω；
当滑片P在b端时，电源电压：U＝Ib（R0+Rb）＝0.2A×（R+50Ω）……①
当滑片P在某点c处时，电源电压：U＝Ic（R0+Rc）＝0.4A×（R+20Ω）……②
由①②解得：R0＝10Ω，U＝12V；
（3）当滑片P在a端时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，电路消耗的电功率最大，最大电功率：P最大=U2R0=(12V)210Ω=14.4W。
答：（1）滑动变阻器的最大阻值为50Ω；
（2）R0的阻值为10Ω，电源电压为12V；
（3）整个电路消耗的最大电功率为14.4W。
44．健身使用的电子握力计模拟电路如图甲所示。将电流表（量程为0﹣0.6A）改装成握力计。电源电压为18V，定值电阻R1为10Ω，握力计手柄A端与滑动变阻器R2的滑片P连接，B端与R2的b端固定在绝缘支架上。测握力F大小时，滑片在ab之间滑动，握力为零时滑片F处于a端，手柄弹簧处于原长。经过检测与推算，滑动变阻器接入电路的阻值与握力F的大小关系如图乙所示。
（1）握力为0N时电路中的电流是多少？
（2）握力为100N时，R2消耗的电功率是多少？
（3）若想增大握力计的测量范围。电路中增加一个阻值为10Ω定值电阻R3，请判断分析应该将R3与R1串联还是并联？在电路安全的情况下，计算改进后握力计测量握力的范围。
【解答】解：（1）由甲图可知：定值电阻R1和滑动变阻器R2组成串联电路，电源电压为18V不变；
由乙图可知：当握力为0N时，R2＝50Ω；由串联电路电阻特点可知：串联电路总电阻R总＝R1+R2＝10Ω+50Ω＝60Ω；
由欧姆定律可知：此时电路中的电流I1=UR总=18V60Ω=0.3A；
（2）由乙图可知：当握力为100N时，滑动变阻器R2的阻值为R21＝30Ω；串联电路总电阻R总1＝R1+R21＝10Ω+30Ω＝40Ω；
由欧姆定律可知：此时电路电流I2=UR总1=18V40Ω=0.45A；
由公式P＝I2R可知：R2消耗的电功率P2=I22R21=(0.45A)2×30Ω=6.075W；
（3）由乙图可知：当握力增大时，R2阻值减小，电路总电阻减小，因电源电压不变，由欧姆定律可知：电路总电流将增大，存在超过电流表最大测量值的风险，因此应使定值电阻阻值增大，使电路总电流不超过电流表量程，即若想增大握力计的测量范围，电路中增加一个阻值为10Ω定值电阻R3，应该将R3与R1串联；
改进后的握力计，由R3与R1串联成新的定值电阻R定值，R定值＝R1+R3＝10Ω+10Ω＝20Ω；在电路安全的情况下，达到最大握力时，R2电阻最小，电路总电阻最小，此时电路电流最大，最大电流值为Imax＝0.6A；
由欧姆定律可知：电路总电阻Rmin=UImax=18V0.6A=30Ω，则R2＝Rmin﹣R定值＝30Ω﹣20Ω＝10Ω；由乙图可知：当R2＝10Ω时，握力F＝200N，即改进后握力计测量握力的范围为0～200N。
答：（1）握力为0N时电路中的电流是0.3A；（2）握力为100N时，R2消耗的电功率是6.075W；（3）若想增大握力计的测量范围，应该将R3与R1串联；在电路安全的情况下，改进后握力计测量握力的范围为0～200N。
45．轩轩设计了一款高、中、低三个挡位的迷你多功能电锅，其部分设计参数如表所示，简化电路如图所示，R0、R1、R2为电热丝，其中R1＝15Ω，电锅在高温挡、中温挡工作时，开关S2均处于闭合状态；在低温挡工作时，开关S1、S2均处于断开状态，闭合开关S，移动滑片，可调节低温挡的功率。
（1）求电锅在高温挡正常工作1小时消耗电能多少J；
（2）求R2的阻值；
（3）R0现有30Ω 3A、40Ω 2A、50Ω 1.5A三种规格，为了达到轩轩设计的低温挡功率范围，请通过计算说明他选择的哪一种。
【解答】解：（1）由表中数据可知，该电锅高温挡的额定功率为150W，
则电锅在高温挡正常工作1小时消耗电能：W＝P高温t＝150W×3600s＝5.4×105J；
（2）由图可知，当开关S、S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路的总电阻最小，由P=U2R可知此时电路的总功率最大，则电锅处于高温挡；
当开关S、S2闭合，S1断开时，只有R2工作，此时电路的总电阻较小，总功率较大，则电锅处于中温挡；
高温挡时R1消耗的电功率：P1=U2R1=(30V)215Ω=60W，
因高温挡时总功率等于R1、R2消耗电功率之和，且R2在高温挡和中温挡消耗的电功率不变，即P高＝P1+P2＝P1+P中，
所以电锅的中温挡功率：P中＝P高﹣P1＝150W﹣60W＝90W；
根据P=U2R可得，R2的阻值：R2=U2P中=(30V)290W=10Ω；
（3）由题意和电路图可知，在低温挡工作时，开关S1、S2均处于断开状态，开关S闭合，此时R0、R2串联，移动滑片，通过改变R0接入电路的阻值可调节低温挡的功率；
当低温挡的功率最小为20W时，由P=U2R可得电路的最大总电阻：R总大=U2P低小=(30V)220W=45Ω，
由串联电路的电阻特点可知，R0接入电路的最大阻值：R0大＝R总大﹣R2＝45Ω﹣10Ω＝35Ω，则规格为“30Ω 3A”的R0不符合要求；
当低温挡功率最大为50W时，由P＝UI可知，此时电路中的电流：I低大=P低大U=50W30V≈1.67A，则规格为“50Ω 1.5A”的R0不符合要求；
所以他应该选择滑动变阻器R0的规格为“40Ω 2A”。
答：（1）电锅在高温挡正常工作1小时消耗电能为5.4×105J；
（2）R2的阻值为10Ω；
（3）为了达到轩轩设计的低温挡功率范围，通过计算可知他选择滑动变阻器R0的规格为“40Ω 2A”。
八．伏安法测量小灯泡的电功率（共6小题）
46．如图为测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率，所用电源由两节新干电池串联组成。
（1）小明发现电路连接有错，如果闭合图甲所示电路的开关，电压表的示数约为 3 V，小灯泡的发光情况为 不发光 （选填“正常发光”“亮度较暗”或“不发光”）；
（2）在如图甲电路中改变了某根导线一端的接点位置，电路就能测量小灯泡额定功率。请在图甲中“×”掉原导线，并画出改动后的导线；
（3）排除故障后继续实验，进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在表格中，在第1次实验中小灯泡不亮的原因是： 小灯泡的实际电功率太小 ；
（4）分析表中信息，可知小灯泡的额定功率为 0.75 W。实验得出的结论是：小灯泡的实际电功率 越大 ，灯泡越亮；
（5）实验结束后，小明尝试不用电流表，只增加一个阻值为R0的定值电阻，用图乙所示的电路测量小灯泡的额定功率。实验步骤如下：
①闭合开关S、S1，移动滑片P使电压表的示数为2.5V；
②保持滑片P位置不动， 闭合开关S、S2，断开S1 ，记下电压表的示数为U；
③小灯泡的额定功率表达式为P＝ 。
【答案】（1）3；不发光；（2）；（3）小灯泡的实际电功率太小；（4）0.75；越大；（5）②闭合开关S、S2，断开S1；③2.5V×U−2.5VR0。
【解答】解：（1）原电路图中，电流表和灯泡并联，电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，电路中几乎没有电流通过，故灯泡不发光；此时电压表测电源电压，电源由两节新干电池串联组成，电源电压为3V，故电压表的示数约为3V；
（2）原电路图中，电流表和灯泡并联，电压表串联在电路中，这是错误的；在测小灯泡的电功率实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，如下图所示：
；
（3）在第1次实验中，小灯泡的实际功率P1＝U1I1＝0.12A×0.5V＝0.06W，实际功率太小，所以小灯泡不亮；
（4）小灯泡的额定电压为2.5V，由表格可知，此时电流为0.30A，则小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.30A＝0.75W；
由表中数据可知，灯泡实际功率越大，灯泡亮度越亮，故实验得出的结论是：小灯泡的实际电功率越大，灯泡越亮；
（5）实验步骤：
①闭合开关S、S1，移动滑片P使电压表的示数为2.5V；
②保持滑片P位置不动，闭合开关S、S2，断开S1，记下电压表的示数为U；
③在步骤①中，灯与定值电阻串联后再与变阻器串联，电压表测灯的电压，调节滑动变阻器的滑片，使电压表读数为小灯泡额定电压2.5V，灯正常发光；
在步骤②中，电压表测灯与R0两端的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻两端的电压为U0＝U﹣2.5V，
由串联电路电流特点和欧姆定律可知，电路中的电流为：
I额=I0=U0R0=U−2.5VR0，
小灯泡的额定功率表达式为：
P=U额I额=2.5V×U−2.5VR0。
故答案为：（1）3；不发光；（2）；（3）小灯泡的实际电功率太小；（4）0.75；越大；（5）②闭合开关S、S2，断开S1；③2.5V×U−2.5VR0。
47．在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有两节新干电池、待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和若干导线。
（1）连接的实验电路如图1所示，检查电路时发现有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上画“×”并补画出正确的连线。
（2）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该移动到最 左 （选填“左”或“右”）端。
（3）正确连线后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是 B （选填序号）。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路 C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
（4）排除电路故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图2所示，则此时通过小灯泡的电流是 0.14 A。
（5）根据记录的多组I﹣U数据，画出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像，如图3所示，分析图像可知：①小灯泡的额定功率为 0.625 W；②小灯泡的电阻随两端电压的增大而 增大 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】（1）见解答图；（2）左；（3）B；（4）0.14；（5）0.625；（6）增大。
【解答】解：（1）电流表应与小灯泡串联，电压表应与小灯泡并联，如图所示：
（2）开关闭合前，滑动变阻器滑片应该移动到阻值最大处，即最左端；
（3）正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电路的故障可能是灯泡断路，故选：B；
（4）电路故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.14A；
（5）①由图丙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则小灯泡额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；
②由图丙可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡功率变大，温度升高，灯丝电阻随温度的升高而增大，故小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大。
故答案为：（1）见解答图；（2）左；（3）B；（4）0.14；（5）0.625；（6）增大。
48．小宇同学利用如图甲所示的电路，测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率。
（1）正确连接电路后闭合开关，小宇发现小灯泡不发光，且电流表和电压表有示数但都很小，其原因可能是 小灯泡实际功率太小 。
（2）当变阻器滑片P移到某一位置时，电压表的示数为2.2V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 B 端移动。
（3）小宇通过实验绘制出小灯泡的U﹣I图象如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 0.625 W；同时发现小灯泡的电阻受 温度 影响，并非一个定值。
（4）小华发现实验室还有一只仅能看得清“0.3A”小灯泡。经过小组讨论，他们用电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻，设计出如图丙所示的电路图，测出这个了小灯泡正常发光时的电阻。方法如下：
①闭合开关S、S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 0.3A×R0 ；
②滑动变阻器的滑片 不动 ，断开开关S1、闭合开关S2，读出此时电压表示数为U；
③小灯泡正常发光时电阻表达式RL＝ U0.3A−R0 （用已知量和所测物理量符号表示结果）。
【答案】（1）小灯泡实际功率太小；（2）B；（3）0.625；温度；（4）①0.3A×R0；②不动；③U0.3A−R0。
【解答】解：（1）正确连接电路后闭合开关，小宇发现电流表和电压表有示数但都很小，说明电路是通路，且灯泡没有短路，小灯泡不发光，说明小灯泡实际功率太小；
（2）当变阻器滑片P移到某一位置时，电压表的示数为2.2V，小于灯泡额定电压2.5V，若想测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片P向B端移动；
（3）由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；
由图乙可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡实际功率变大，温度升高，灯丝电阻随温度的升高而增大，故小灯泡的电阻受温度影响，并非一个定值；
（4）实验步骤：
①闭合开关S、S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为0.3A×R0；
②滑动变阻器的滑片不动，断开开关S1、闭合开关S2，读出此时电压表示数为U；
③在步骤①中，灯与定值电阻串联后再与滑动变阻器串联，电压表测R0两端的电压，调节滑动变阻器的滑片，使电压表读数为U0＝0.3A×R0，根据欧姆定律可知，此时通过灯泡的电流为额定电流，灯正常发光；
在步骤②中，电压表测灯与R0两端的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时灯泡两端额定电压为：
U额＝U﹣U0＝U﹣0.3A×R0，
则小灯泡正常发光时电阻表达式为：
RL=U额I额=U−0.3A×R00.3A=U0.3A−R0。
故答案为：（1）小灯泡实际功率太小；（2）B；（3）0.625；温度；（4）①0.3A×R0；②不动；③U0.3A−R0。
49．如图甲所示，小明用电压为3V的电源、标有“20Ω，0.5A”的滑动变阻器，以及电流表、电压表、开关、导线等器材，测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。
（1）用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整。
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表示数为3V，则产生该现象的原因是 小灯泡断路 。
（3）排除故障，闭合开关，移动滑片P到某位置时，电压表的示数为2.2V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 B （选填“A”或“B”）端移动，直至灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 0.65 W。
（4）小明对记录的几组实验数据进行分析，绘制出了滑动变阻器的I﹣U图像，如图丙所示，根据图像可知其中 E 点（填写字母）的数据有误。
【拓展】小红利用一个阻值为20Ω的定值电阻R0，替换了小明电路中的电流表（其他元件不换），也要测量小灯泡的额定功率，其设计的电路如图丁所示，预设的实验步骤如下：
①闭合开关，移动滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压。
②保持滑片位置不变，电压表所接的b接点不动，只断开接点a，改接到c接点上，测得定值电阻R0两端的电压U0，计算通过R0的电流。
③计算小灯泡的额定功率。小明仔细分析发现此方案无法测出小灯泡的额定功率，其原因是：
i 小灯泡无法达到额定电压 。
ii 更换位置后，电压表正负接线柱接反了 。
【答案】（1）；（2）小灯泡断路；（3）0.65；（4）E；【拓展】小灯泡无法达到额定电压；更换位置后，电压表正负接线柱接反了。
【解答】解：（1）实验中，小灯泡应与电流表及滑动变阻器串联，因为滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，所以电流表应接0～0.6A量程，且电压表并联在小灯泡两端，测量小灯泡两端电压，如图所示：
（2）由电路图可知，电压表与小灯泡并联。闭合开关后，发现小灯泡不亮，说明电路中存在断路，而电压表示数为3V，等于电源电压，因此与电压表并联之外的电路是正常的，故产生该现象的原因是与电压表并联的小灯泡断路了。
（3）检查电路无误后，闭合开关，移动滑片P至某位置时，电压表的示数为2.2V，小于灯泡额定电压2.5V，若想测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片P向B端移动；
当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时，小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电路电流为I＝0.26A，小灯泡的功率：P额＝U额I＝2.5V×0.26A＝0.65W；
（4）E点表示滑动变阻器两端电压为2.5V，此时通过滑动变阻器的电流为0.1A，则此时滑动变阻器接入电路的阻值大小为：R滑=U滑I′=Ω，由题意可知滑动变阻器的最大阻值为20Ω，不可能达到25Ω，故E点的数据有误。
【拓展】由乙图可知，小灯泡正常发光时的电流为0.26A，R0的阻值大小为20Ω，若将小灯泡、定值电阻R0和滑动变阻器串联，则R0两端的电压：U0＝IR0＝0.26A×20Ω＝5.2V，根据串联电路电压关系，电源电压至少为：U＝U0+UL＝5.2V+2.5V＝7.7V，由于电源电压为3V，达不到要求，故小灯泡不可能达到额定电压2.5V。
保持滑片位置不变，电压表所接的b接点不动，只断开a接点，改接到c接点上，会导致电压表的正负极接线柱接反，第二次测量时，电压表指针会反偏，故无法测出小灯泡的额定功率。
故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）0.65；（4）E；【拓展】小灯泡无法达到额定电压；更换位置后，电压表正负接线柱接反了。
50．小华同学按照图甲所示的电路图测量小灯泡在不同电压下的电功率。已知小灯泡的额定电压为2.5V、电源电压恒为4.5V。
（1）连接电路时，开关应处于 断开 状态；
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，而电流表无示数，电压表示数接近于电源电压，则可能的故障是 小灯泡断路 ；
（3）排除故障后，小华移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示为 2.2 V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 B （选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V；
（4）闭合开关后，移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡I﹣U图像如图丙所示，小灯泡的额定功率为 0.5 W；
（5）由实验可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 变大 ；
（6）若小灯泡的额定功率P0与某次工作时的实际功率P1满足P0＝4P1，则以下关于额定电压U0与实际电压U1的数值关系，你认为最有可能的是 C ；
A.U0＝1.5U1 B.U0＝2U1 C.U0＝3U1
（7）小华同学认为利用该电路，不仅可以测量小灯泡的电功率，还可以用于探究电流与电压的关系，但必须更换其中一个实验器材，你认为该如何更换？ 将灯泡更换为一个阻值大小合适的定值电阻 。
【答案】（1）断开；（2）小灯泡断路；（3）2.2；B；（4）0.5；（5）变大；（6）C；（7）将灯泡更换为一个阻值大小合适的定值电阻。
【解答】解：（1）连接电路时，开关应处于断开状态；
（2）电流表无示数，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，与电压表并联的小灯泡断路了；
（3）由图乙可知，电压表选用的是0﹣3V量程，其分度值为0.1V，所以此时电压表的示数为2.2V；此时电压表示数小于小灯泡额定电压2.5V，所以应减小滑动变阻器的分压，即滑片向B端移动，使电压表的示数为2.5V；
（4）由图丙可知，当电压为2.5V时，对应的电流为0.2A，由P＝UI得小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；
（5）由图丙I﹣U图线知，电路中的电流随小灯泡的电压增大而增大，根据P＝UI知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而变大；
（6）当P0＝4P1时，假设灯泡的电阻不变，根据P＝UI=U2R知，此时灯的额定电压应为实际电压的2倍，但实际小灯泡的电阻随温度的升高而变大，所以当实际电压为额定电压的12时，温度变低，这时灯的实际电阻小于灯正常发光时的电阻，则实际电压要小于额定电压的12，即额定电压要大于实际电压的两倍，即U0＞2U1，因此U0＝3U1比较接近事实，故选：C；
（7）探究电流与电压的关系，要控制电阻的大小不变，而灯的电阻随温度的变化而变化，故应将灯泡更换为一个阻值大小合适的定值电阻。
故答案为：（1）断开；（2）小灯泡断路；（3）2.2；B；（4）0.5；（5）变大；（6）C；（7）将灯泡更换为一个阻值大小合适的定值电阻。
51．某初中物理实验小组的同学想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关。于是他们找来额定电流小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L接在电源电压恒为6V的电路中，按照图甲所示的电路开始探究。
（1）请你用笔画线代替导线，根据图甲所示的电路图，将图乙所示的实物图连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 B （选填“A”或“B”）端。
（3）表格为他们所测得的四次实验数据得，丁玲同学在四次实验中观察到，灯的亮度是后一次都比前一次亮。结合表中数据得出的结论是：小灯泡越亮，它的实际功率越 大 。
（4）根据实验数据可得，小灯泡的额定功率是 0.5 W。
（5）小明同学在计算小灯泡的电阻时，取了所求四次电阻的平均值。这种计算方法忽略了 温度 对灯泡电阻的影响。
（6）已知实验室内有规格为“10Ω 2A”“20Ω 1A”和“50Ω 1A”的甲、乙、丙三个滑动变阻器供选用，根据（3）中表格内的数据可知，该小组同学应选择 丙 （选填“甲”“乙”或“丙”）接入电路。
【答案】（1）见解析；（2）B；（3）大；（4）0.5；（5）温度；（6）丙。
【解答】解：（1）滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联入电路，灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联；电流表0.6A的接线柱与滑动变阻器的任意上方接线柱相连，如下图所示：
（2）为保护电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片划到最大阻值处，即B端；
（3）由表中数据可知，电压表和电流表的示数逐渐增大，由P＝UI可知灯泡的实际功率逐渐增大，灯的亮度是后一次都比前一次亮，则小灯泡越亮，它的实际功率越大；
（4）灯泡正常发光时的电压为2.5V，由表格可知通过灯泡的电流为0.20A，
灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.20A＝0.5W；
（5）灯丝电阻受温度影响较大，灯泡在不同电压下，温度不同，灯丝中电阻不同，计算平均值代表灯丝电阻无意义，小明同学忽略了温度对电阻的影响；
（6）根据表格中的数据知第一次实验所需变阻器的阻值最大，
由串联电路电压的规律以及欧姆定律知：
则滑动变阻器的阻值为：
R滑=U滑I=U−ULI=6V−≈32.9Ω，应该选择“50Ω 1A”的丙变阻器。
故答案为：（1）见解析；（2）B；（3）大；（4）0.5；（5）温度；（6）丙。
贮水式电热水器
容量：50L
额定电压：220V
功率：2500W
额定频率：50Hz
额定电压/V
220
加热挡功率/W
880
保温挡功率/W
176
S1
断开
断开
闭合
闭合
S2
接b
接a
接a
接b
功率
P0＝0
Px
P1＝44W
P2＝88W
低温加热功率
22W
中温加热功率
44W
高温加热功率
88W
铭牌
额定电压
220伏
加热功率
2200瓦
额定电压
30V
高温挡功率
150W
中温挡功率
？W
低温挡功率范围
20W﹣50W
物理量次数
电压U/V
电流I/A
实际电功率P/W
小灯泡亮度
1
0.5
0.12
0.06
不亮
2
1.5
0.20
0.30
偏暗
3
2.5
0.30
正常
4
2.8
0.32
0.90
更亮
实验次数
1
2
3
4
U/V
1.40
2.00
2.50
2.80
I/A
0.14
0.18
0.20
0.21