《2025年点拨训练九年级物理下册人教版河北专版》

5. 小明采用标有“6 V 3 W”的灯泡L₁和标有“6 V 6 W”的灯泡L₂进行实验，不考虑温度对灯丝电阻的影响。若将它们并联接入电路中，该电路电源电压为6 V，则电路的总功率为________W；若将它们串联接在另一个电路中，在保证电路安全的情况下，该电路的电源电压最大为________V。

答案： 9;9

6. 如图所示电路中，电源电压保持不变，小灯泡规格是“3 V 1.5 W”，R₁ = 10 Ω，滑动变阻器R₂上标有“20 Ω 1 A”，电压表选用“0～3 V”量程。断开S₂，闭合S和S₁，当滑动变阻器滑片P移到滑动变阻器中点时，小灯泡正常发光。求：
　　　　　　　　　　　　　
(1)小灯泡正常发光时的电流。
(2)电源电压。
(3)断开S₁，闭合S和S₂，在保证电路元件安全的前提下，电路的最大总功率。

答案： 解：
(1)根据$P = UI$可得，小灯泡正常发光时的电流$I=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{1.5\ \text{W}}{3\ \text{V}} = 0.5\ \text{A}$。
(2)断开$S_{2}$，闭合$S$和$S_{1}$，小灯泡和滑动变阻器串联，当滑动变阻器滑片$P$移到滑动变阻器中点时，小灯泡正常发光，电路中的电流$I = 0.5\ \text{A}$，滑动变阻器两端的电压$U_{滑}=I\times\frac{1}{2}R_{滑大}=0.5\ \text{A}\times\frac{1}{2}\times20\ \Omega = 5\ \text{V}$，
由串联电路的电压规律可得，电源电压$U = U_{L}+U_{滑}=3\ \text{V}+5\ \text{V}=8\ \text{V}$。
(3)断开$S_{1}$，闭合$S$和$S_{2}$，电路为$R_{1}$和$R_{2}$的串联电路，电压表测$R_{1}$两端的电压，当电压表示数为$3\ \text{V}$时，电路中的电流最大，电路的总功率最大，
电路的最大电流$I_{大}=\frac{U_{V}}{R_{1}}=\frac{3\ \text{V}}{10\ \Omega}=0.3\ \text{A}$，
电路的最大总功率$P_{大}=UI_{大}=8\ \text{V}\times0.3\ \text{A}=2.4\ \text{W}$。

7. [2023·河北]如图1所示，电源电压不变，电流表量程为“0～0.6 A”，电压表量程为“0～3 V”，滑动变阻器R的规格为“50 Ω 2 A”，灯泡L的额定电流为0.3 A。图2是灯泡L的电流与电压的关系图象。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，当滑片P移至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为2.5 V和0.25 A。
　　　　　 　　
(1)求电源电压。
(2)在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，灯泡L的最小功率是多少？
(3)用定值电阻R₁替换灯泡L，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数的最大值与最小值之差为0.3 A，这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50 Ω，求定值电阻R₁的可能值。

答案： 解：
(1)闭合开关$S$，灯泡$L$与滑动变阻器$R$串联，
当$I = 0.25\ \text{A}$时，$U_{滑}=2.5\ \text{V}$，由题图2可知，此时$U_{L}=2\ \text{V}$，根据串联电路的电压规律可得，$U_{电源}=U_{L}+U_{滑}=2\ \text{V}+2.5\ \text{V}=4.5\ \text{V}$。
(2)由题意知，电压表示数最大为$3\ \text{V}$，此时灯泡$L$两端的电压最小，灯泡$L$的电功率最小，
灯泡$L$两端的最小电压$U_{L小}=U_{电源}-U_{滑}'=4.5\ \text{V}-3\ \text{V}=1.5\ \text{V}$，由题图2可知，此时通过灯泡$L$的最小电流$I_{小}=0.2\ \text{A}$，根据$P = UI$可得，灯泡$L$的最小功率$P = U_{L小}I_{小}=1.5\ \text{V}\times0.2\ \text{A}=0.3\ \text{W}$。
(3)用定值电阻$R_{1}$替换灯泡$L$后，调节滑动变阻器的滑片$P$，电路中最大电流有两种可能：$I_{max}=0.6\ \text{A}$或$I_{max}'＜0.6\ \text{A}$。
①若$I_{max}=0.6\ \text{A}$，则最小电流$I_{min}=I_{max}-\Delta I=0.6\ \text{A}-0.3\ \text{A}=0.3\ \text{A}$，此时电压表示数最大，为$3\ \text{V}$，通过$R_{1}$的最小电流$I_{min}=\frac{U_{1}}{R_{1}}=\frac{U_{电源}-U_{滑}'}{R_{1}}$，
即$0.3\ \text{A}=\frac{4.5\ \text{V}-3\ \text{V}}{R_{1}}$，解得$R_{1}=5\ \Omega$；
②若$I_{max}'＜0.6\ \text{A}$，由题意可得，最大电流$I_{max}'=\frac{U_{电源}}{R_{1}'}$，最小电流$I_{min}'=\frac{U_{电源}-U_{滑}'}{R_{1}'}$，
则$\Delta I=I_{max}'-I_{min}'$，即$\Delta I=\frac{U_{电源}}{R_{1}'}-\frac{U_{电源}-U_{滑}'}{R_{1}'}$，代入数值得$0.3\ \text{A}=\frac{4.5\ \text{V}}{R_{1}'}-\frac{4.5\ \text{V}-3\ \text{V}}{R_{1}'}$，解得$R_{1}' = 10\ \Omega$。
故定值电阻$R_{1}$的可能值为$5\ \Omega$或$10\ \Omega$。