《2025年5年中考3年模拟物理湖南专版》

9. (2024怀化一模)在如图甲所示电路中，电源电压U恒定，定值电阻R1 = 20Ω，R2为滑动变阻器。闭合开关后当滑片P从a端滑到b端时，电压表V1、V2示数的关系如图乙所示。求：
(1)电源电压U；
(2)滑动变阻器的最大阻值；
(3)当滑片P移到滑动变阻器的中间位置时，定值电阻R1消耗的电功率。

答案： 9.答案
(1)12V
(2)40Ω
(3)1.8W
解析
(1)由电路图可知，当滑片在a端时滑动变阻器$R_2$接入电路中的阻值为零，电压表$V_2$示数为零，电路为$R_1$的简单电路，电压表$V_1$测电源的电压，由图乙可知，电源电压$U = 12V$。
(2)当滑片在b端时，$R_1$与$R_2$的最大阻值串联，电压表$V_1$测$R_1$两端的电压，电压表$V_2$测$R_2$两端的电压，此时电压表$V_2$示数最大；由图乙可知：$U_1 = 4V$，$U_{2最大} = 8V$，则电路中的电流$I=\frac{U_1}{R_1}=\frac{4V}{20Ω}= 0.2A$，$R_2=\frac{U_{2最大}}{I}=\frac{8V}{0.2A}= 40Ω$。
(3)当滑片P移到滑动变阻器的中间位置时，$R_{2中}=\frac{1}{2}R_2=\frac{1}{2}×40Ω = 20Ω$，则总电阻$R = R_1 + R_{2中} = 20Ω + 20Ω = 40Ω$，所以，电路中的电流$I_{中}=\frac{U}{R}=\frac{12V}{40Ω}= 0.3A$，电阻$R_1$消耗的电功率$P_1 = I_{中}^2R_1 = (0.3A)^2×20Ω = 1.8W$。

10. (2024邵阳一模)某电热水壶有加热和保温两挡，简化电路如图所示。其中R1、R2为电热丝(不考虑其电阻变化)。已知该壶的额定电压为220V，只闭合开关S1时，电路中的电流为0.5A。
(1)求电热丝R1的阻值；
(2)只闭合开关S1时，求电热水壶的电功率；
(3)若R2 = 44Ω，求使用加热挡时电热水壶在10s内产生的热量。

答案： 10.答案
(1)440Ω
(2)110W
(3)1.21×10⁴J
解析
(1)由电路图知，只闭合开关$S_1$时，电路为$R_1$的简单电路，由$I=\frac{U}{R}$可得，电热丝$R_1$的阻值$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{220V}{0.5A}= 440Ω$；
(2)只闭合开关$S_1$时，电热水壶的电功率$P = UI_1 = 220V×0.5A = 110W$；
(3)两开关都闭合时，两电热丝并联，电路的总电阻最小，电源电压一定，由$P=\frac{U^2}{R}$知，此时电功率最大，为加热挡，电路中电流$I = I_1 + I_2 = 0.5A+\frac{220V}{44Ω}= 5.5A$，故使用加热挡时电热水壶在10s内产生的热量$Q = W = UIt = 220V×5.5A×10s = 1.21×10^4J$。