《2025年全优课堂九年级物理下册》

1. 如图所示的电路中，电源电压为 12 V 且保持不变，灯丝电阻不随温度变化，灯泡 L 的额定功率为 7.2 W。当开关 S₁、S₂都闭合时，通过灯泡的电流为 I₁，灯泡正常发光；当开关 S₁闭合，S₂断开时，通过灯泡的电流为 I₂，灯泡的功率是 3.2 W，则下列计算结果不正确的是（ ）

A. 灯泡的电阻是 20 Ω
B. 电阻 R 的阻值是 10 Ω
C. 当开关 S₁闭合，S₂断开时，电阻 R 的功率是 1.6 W
D. I₁:I₂=9:4

答案： 1.D　提示：当开关$S_1$、$S_2$都闭合时，电路为灯泡的简单电路，因为灯泡正常工作，所以灯泡的额定电压$U = 12\ V$，电路中的电流$I_1=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{7.2\ W}{12\ V}=0.6\ A$，灯泡的电阻$R_{L}=\frac{U}{I_1}=\frac{12\ V}{0.6\ A}=20\ \Omega$，故A项正确；当开关$S_1$闭合，$S_2$断开时，灯泡和电阻$R$串联，电路中的电流$I_2=\sqrt{\frac{P_{实}}{R_{L}}}=\sqrt{\frac{3.2\ W}{20\ \Omega}} = 0.4\ A$，电路中的总电阻$R_{总}=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ V}{0.4\ A}=30\ \Omega$，$R$的阻值$R = R_{总}-R_{L}=30\ \Omega - 20\ \Omega = 10\ \Omega$，故B项正确；电阻$R$的功率$P_{R}=I_{2}^{2}R=(0.4\ A)^{2}\times10\ \Omega = 1.6\ W$，故C项正确；$I_1:I_2 = 0.6\ A:0.4\ A = 3:2$，故D项错误。

2. 将灯 L₁、L₂按图甲、乙所示的方式分别接在电压恒为 U 的电路中，在甲、乙两电路中灯 L₁的功率分别为 4 W 和 9 W，设灯丝的阻值不变，则甲、乙两图中灯 L₁两端的电压之比是 ______，L₁、L₂两灯电阻之比是 ______。

答案： 2.2:3　2:1　提示：题图甲中灯$L_1$的功率$P_1=\frac{U_{1}^{2}}{R_1}$，题图乙中灯$L_1$的功率$P_1'=\frac{U^{2}}{R_1}$，则$\frac{P_1}{P_1'}=\frac{\frac{U_{1}^{2}}{R_1}}{\frac{U^{2}}{R_1}}=\frac{U_{1}^{2}}{U^{2}}=\frac{4\ W}{9\ W}$，解得：$\frac{U_1}{U}=\frac{2}{3}$，即甲、乙两图中灯$L_1$两端的电压之比是$2:3$；题图甲中，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且电路中各处的电流相等，所以$\frac{R_1}{R_2}=\frac{\frac{U_1}{I}}{\frac{U_2}{I}}=\frac{U_1}{U_2}=\frac{U_1}{U - U_1}=\frac{2}{3 - 2}=\frac{2}{1}$，即$L_1$、$L_2$两灯电阻之比是$2:1$。

3. 如图所示，电源电压恒定，小灯泡 L 标有“3 V 0.6 W”字样，R 为定值电阻，闭合 S，断开 S₁，小灯泡正常发光；若再闭合 S₁，发现电流表示数变化了 0.3 A，则 R 的阻值为 ______ Ω，此时灯泡 L 和电阻 R 消耗的电功率之比是 ______。

答案： 3.10　2:3　提示：闭合$S$，断开$S_1$时，电路为小灯泡的简单电路，因额定电压下灯泡正常发光，所以电源的电压$U = U_{L}=3\ V$，灯泡消耗的电功率$P_{L}=0.6\ W$，再闭合$S_1$时，灯泡与$R$并联，电流表测干路电流，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为通过$R$的电流大小，即$I_{R}=0.3\ A$，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以$R$的阻值：$R=\frac{U}{I_{R}}=\frac{3\ V}{0.3\ A}=10\ \Omega$，$R$消耗的电功率：$P_{R}=UI_{R}=3\ V\times0.3\ A = 0.9\ W$，则灯泡$L$和电阻$R$消耗的电功率之比：$P_{L}:P_{R}=0.6\ W:0.9\ W = 2:3$。

4. 某电火锅装置的工作原理如图所示，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变，它有高、中和低温三挡，当开关 S₂闭合，S₁接触 ______ 时，它处于高温挡，此时电路功率为 P₁；当开关 S₂闭合，S₁断开时，它处于中温挡，此时电路功率为 P₂；当开关 S₂断开，S₁接触 ______ 时，它处于低温挡，此时电路功率为 P₃；则 P₁:P₂:P₃= ______。

答案： 4.$a$ $b$ $4:2:1$ 提示：当$S_2$闭合，$S_1$接$a$时，两电阻并联，则总电阻$R_1=\frac{R}{2}$，此时功率$P_1=\frac{U^{2}}{R_1}=\frac{2U^{2}}{R}$；当开关$S_2$闭合，$S_1$断开时，只有左侧电阻丝$R$接入电路，则此时功率$P_2=\frac{U^{2}}{R}$；当开关$S_2$断开，$S_1$接触$b$时，两电阻串联，总电阻为$2R$，则此时功率$P_3=\frac{U^{2}}{2R}$；故可知，高温挡为开关$S_2$闭合，$S_1$接触$a$时；低温挡为开关$S_2$断开，$S_1$接触$b$时；电功率之比$P_1:P_2:P_3=\frac{2U^{2}}{R}:\frac{U^{2}}{R}:\frac{U^{2}}{2R}=4:2:1$。

5. 有一种超导限流器，在电流小于某一值时，其电阻为零；当电流大于某一值时，有一定阻值，保护整个电路。图甲是某种超导限流器的电阻随电流变化的关系，若将该超导限流器和用电器 M 串联后接在电压为 5×10⁴ V 的电源上。则：当电路中的电流为 30 A 时，用电器 M 消耗的电功率是 ______ W，当用电器 M 短路后，该超导限流器能够保护这个电路，R₀不能大于 ______ Ω。

答案： 5.$1.5\times10^{6}$ $1000$ 提示：由题图甲可知，电路电流$I_1 = 30\ A$时，超导限流器的电阻为零，用电器$M$两端电压等于电源电压，则用电器功率为$P = UI_1=5\times10^{4}\ V\times30\ A = 1.5\times10^{6}\ W$；$M$短路时，限流器两端电压等于电源电压，为保护电路，限流电阻阻值不能为零，电路电流最小为$50\ A$，由$I=\frac{U}{R}$可知，限流电阻阻值不能大于$R_{0}=\frac{U}{I_2}=\frac{5\times10^{4}\ V}{50\ A}=1000\ \Omega$。

6. 小灯泡的电阻会随着小灯泡两端电压的变化而变化，如图甲所示是通过小灯泡 L 和电阻 R 的电流随它们两端电压变化的图象，将它们按如图乙所示接入电路中，只闭合开关 S 时，小灯泡的实际功率为 P₁=1 W，求：
（1）电源电压 U；
（2）再闭合开关 S₁后电流表的读数 I₂；
（3）再闭合开关 S₁后电路消耗的总功率 P。

答案： 6.解：
(1)只闭合开关$S$时，电路为$L$的简单电路，由题中图象可知，当$U_{L}=2\ V$，$I_{L}=0.5\ A$时，灯泡的实际功率$P_{L}=U_{L}I_{L}=2\ V\times0.5\ A = 1\ W$，则电源的电压$U = U_{L}=2\ V$；
(2)再闭合开关$S_1$后，$L$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$U_{R}=U = 2\ V$，由题中图象可知，通过$R$的电流$I_{R}=0.2\ A$，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以电流表的示数：$I_2=I_{L}+I_{R}=0.5\ A + 0.2\ A = 0.7\ A$；
(3)再闭合开关$S_1$后电路消耗的总功率：$P = UI_2=2\ V\times0.7\ A = 1.4\ W$。