《2025年综合应用创新题典中点九年级物理全一册教科版》

4.[2023.成都二诊，多选]如图所示，电源电压为12V,Rl、R2为定值电阻,R2 = 20Ω,R3为滑动变阻器，其铭牌上标有“？Ω2A"字样。电压表V1所用量程为0~3V,电压表V2所用量程为0~15V,电流表A所用量程为0~3A,电流表A1所用量程为0~0.6A。将滑动变阻器R3的滑片调至最左端，当只闭合开关S3时，电流表A的示数为0.4A;保持滑片位置不变，当只闭合开关Sl时，电压表V的示数为3V。下列结论正确的是　　　　(　　　)


　A.R3的最大阻值为30Ω
　B.R1的阻值为20Ω
　C.只闭合开关S3时，R3连入电路的阻值不能小于4Ω
　D.改变电路连接，为保障各元件安全，电流表A的最大示数和最小示数之比为26:3

答案： AD　　[点拨]将滑动变阻器R3的滑片调至最左端,当只闭合开关S1时，电路为滑动变阻器R3的简单电路，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，电流表A1测电路中的电流，电流表A1的示数为0.4A,根据欧姆定律可得,滑动变阻器R3的最大阻值R3大=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.4A}$=30Ω,故A正确。保持滑片位置不变，当只闭合开关S2时,滑动变阻器R3和R2串联接入电路,电压表V1测定值电阻R2两端的电压,两电流表均测电路中的电流,串联电路总电压等于各部分电压之和，电压表V1的示数为3V,此时滑动变阻器两端的电压U滑=U−U2=12V−3V=9V,此时通过电路的电流I=$\frac{U滑}{R3大}$=$\frac{9V}{30Ω}$=0.3A,由串联电路各处电流相等和欧姆定律可得,R2=$\frac{U2}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω,故B错误。当只闭合开关S1时,电路为滑动变阻器R3的简单电路,电压表V2测量电源电压,电流表A2测量电路中的电流，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为2A,电流表A2的量程为0~3A,所以电路中允许通过的最大电流为2A,根据I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器连入电路的最小阻值R3小=$\frac{U}{I大}$=$\frac{12V}{2A}$=6Ω,故C错误。串联电路总电阻大于任一部分电阻，并联电路总电阻小于任一部分电阻，R3=20Ω,则R3＞R2＞R1;只闭合开关S2时,滑动变阻器R3和R2串联接入电路,电压表V1测定值电阻R2两端的电压,滑动变阻器接入电路的阻值最大时通过电路的电流最小,由B知通过电路的最小电流I小=I=0.3A,电流表A1所选量程为0~0.6A,电流表A1安全，电压表V1的示数为3V,电压表V1接入电路的量程为0~3V,电压表V1安全;只闭合开关S1、S3时，滑动变阻器R3与R2并联，电流表A1测通过定值电阻R2的电流,电流表A2测干路电流,电压表V2测电源电压,电压表V2接入电路的量程为0~15V,电源电压小于电压表量程,电压表安全,并联电路中干路电流等于各支路电流之和，当通过滑动变阻器的电流最大时干路电流也最大，此时通过定值电阻R2的电流I2=$\frac{U}{R2}$=$\frac{12V}{20Ω}$=0.6A,电流表A1所选量程为0~0.6A,所以电流表A1安全,滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,此时干路中的电流I大=0.6A+2A=2.6A,电流表A2所选量程为0~3A,所以电流表A2安全。则电流表A2的最大示数和最小示数之比I大:I小=2.6A:0.3A=26:3,故D正确。

5.[2023.成都二诊，多选]如图甲所示，电源电压恒定。第一次,闭合S、S2,断开S3,将滑动变阻器R2的滑片P2移动到最下端，滑动变阻器R1的滑片P1从最左端移动到最右端，最终电流为I。第二次,闭合S3，断开S1、S2，把滑动变阻器R2的滑片P2从下往上移动，移动到中点时电压表V2的示数为3V,P2移动到最上端时电流为I'。两次操作中电流表随两电压表变化的关系图像如图乙所示。以安全为前提，则　　　　　　　　　　　　　(　　　)
　　
　A.R2的最大电阻为40Ω
　B.电源电压为8V
　C.前后两次操作的电流比I:I' = 1:2
　D.闭合任意开关和调节滑片位置，电路的最大电流与最小电流之差为0.5A

答案： AC　　[点拨]第一次操作,闭合S1、S2,断开S3,R1、R2串联,R1相当于定值电阻接入电路中,R2的滑片P2移动到最下端，电流表测电路中电流,R1的滑片P1移动过程中,总电阻不变,电源电压恒定.由欧姆定律可知,电路中电流不变,即电流表示数不变，由题图乙知，下方的图线为电流表A与电压表V的示数变化图像。P1在左端时,V测电源电压,此时V示数最大,由图像知,电源电压U=6V,故B错误。第一次操作中,P1在最右端时,V测R2两端电压,此时V示数最小,由图像知,UR2=4V,由串联电路的分压原理有$\frac{UR2}{U - UR2}$=$\frac{R1}{R2}$,所以,$\frac{R1}{R2}$=$\frac{U - UR2}{UR2}$=$\frac{6V - 4V}{4V}$=$\frac{1}{2}$,即R1=$\frac{1}{2}$R2。第二次操作,闭合S3,断开S1、S2,灯泡与R2串联,电压表V测灯泡两端电压,题图乙中上方的图线是滑片P2在不同位置时电流表A与电压表V的示数变化图像,R2的滑片P2在最上端时,只有灯泡连入电路中,此时灯泡两端电压最大，为6V,电路中电流最大,所以I=0.2A,P2滑到中点时电压表V的示数为3V,即灯泡两端电压UL=3V,由图像知,此时电路中电流I中=IR2=0.15A,由串联电路的电压规律和欧姆定律可得:$\frac{1}{2}$R2=$\frac{U - UL}{IR2}$=$\frac{6V - 3V}{0.15A}$,解得R2的最大电阻R2大=40Ω,故A正确。R1的最大电阻R1大=$\frac{1}{2}$R2大=$\frac{1}{2}$×40Ω=20Ω,由串联电路的电阻特点和欧姆定律可得,第一次操作时电路中电流I1=$\frac{U}{R1大+R2大}$=$\frac{6V}{20Ω+40Ω}$=0.1A,前后两次操作的电流比I1:I=0.1A:0.2A=1:2,故C正确。当开关都闭合时,灯泡与R2并联后与R1串联,电流表测量干路电流,当电路的总电阻最小时,电路中有最大电流,所以R2的滑片在最上端时,总电阻最小，电路中有最大电流,则最大电流I大=$\frac{U}{R1大}$+I'=$\frac{6V}{20Ω}$+0.2A=0.5A。由第一次操作可知,R1的最大阻值和R2的最大阻值串联时,电路中的电流I1=0.1A;若灯泡与R2的最大阻值串联,结合题图乙可知电路中的电流大于0.1A。由此可知,闭合任意开关和调节滑片位置,电路中最小电流为0.1A,所以电路的最大电流与最小电流之差△I=0.5A−0.1A=0.4A,故D错误。

6.[2023.成都模拟改编]在如图所示的电路中，电源电压U保持不变，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω。闭合开关S和S2,电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1;闭合开关S、S1和S2，电流表的示数为I2;闭合开关S和S3，当滑动变阻器的滑片移到b 端时，电流表的示数为0.2A,电压表V1的示数为4V。已知U1:U2 = 1:3,I1:I2 = 1:4,求:
(1)电源电压。
(2)R2的阻值大小。
　　　　　　　　　　　　
(3)I的大小。

答案： [解]
(1)闭合开关S1和S2,滑动变阻器的滑片移到b端时,滑动变阻器和R1串联,滑动变阻器全部接入电路,电压表V1测量R1两端电压,V2测量滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律和串联电路的电压规律可得,电源电压U=IR1+U'=0.2A×20Ω+4V=8V。
(2)由I=$\frac{U}{R}$可得,R1=$\frac{U1}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω①;闭合开关S1和S2,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R1两端电压,V2测量R1和R2两端的总电压,电流表测电路中的电流,由串联电路的分压规律可知，$\frac{U1}{U2}$=$\frac{R1}{R1+R2}$=$\frac{1}{3}$,整理得3R2−R1−R2=0②,电流表示数I=$\frac{U}{R1+R2+R3}$;闭合开关S1、S2和S3,只有R3连入电路，此时电流表示数I'=$\frac{U}{R3}$,则$\frac{I}{I'}$=$\frac{R3}{R1+R2+R3}$=$\frac{1}{4}$,整理得3R3−R1−R2=0③;联立①②③,解得R2=40Ω,R3=20Ω,所以,R2的阻值大小为40Ω。
(3)I=$\frac{U}{R1+R2+R3}$=$\frac{8V}{20Ω+40Ω+20Ω}$=0.1A。