《2024年优等生测评卷九年级物理全一册人教版》

23. (2024·包头中考)学生小组利用现有器材：电源(6 V)、阻值不超过20 Ω的多个定值电阻、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器(50 Ω,2 A)、开关、导线若干，完成多个电学实验。

(1)研究电流与电压的关系。
①设计电路并画出电路图如图甲所示。
②依据电路图选用部分器材连接电路如图乙所示。
③将滑片调至阻值最大处，闭合开关，移动滑片，发现电流表与电压表均无示数，故障可能是____________________(写出一处即可)，查找故障，排除故障。
④闭合开关，移动滑片，多次改变定值电阻两端的电压和通过它的电流。记录数据并绘制如图丙所示的I-U图像。分析图像可得：电阻一定时，____________________。本实验选用的是________Ω的定值电阻。
(2)将图乙中的定值电阻调换为________，还可以完成____________________实验(写出一个实验名称即可)。本实验收集多组数据的目的是____________________。

答案：
(1)③开关断路(或电流表断路等) ④通过导体的电流与导体两端的电压成正比 10
(2)待测电阻 伏安法测电阻 求平均值，减小误差(或多个定值电阻 探究电流与电阻的关系 得到普遍规律)

24. 采用如图所示装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管中的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。
(1)如图所示的实验是探究电流产生的热量跟________的关系，通电一段时间________(选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量多。
(2)让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟________的关系，一段时间后电阻丝产生的热量________(选填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”)多。

答案：
(1)电流 左瓶
(2)电阻 左瓶

25. 某实验小组为了测量电阻Rx的阻值，连接电路如图甲所示，将电压表并联在电路中，滑动变阻器的滑片在某两点间移动的过程中，电流表示数的变化范围是0.4 A～0.6 A，电压表示数的变化范围是2 V～6 V。电源电压未知。利用实验数据，该组同学不但计算出了Rx的阻值，而且成功计算出了电源电压。
(1)图甲中电压表并联在________(选填“Rx”“滑动变阻器”或“电源”)两端。
(2)通过实验数据可知：Rx = ________Ω，电源电压为________V。
(3)易错题 该组同学又将测出的电阻Rx与额定电压为6 V的小灯泡L并联，组成如图乙所示的电路。在图乙的电路中，采用的是电压可调学生电源，并且电压值可以直接读出，该组同学根据实验数据画出了如图丙所示的I-U关系图像，在不超过小灯泡额定电压的前提下，电阻Rx和小灯泡L电功率的最大比值为________。

答案：
(1)滑动变阻器
(2)20 14
(3)1.5
【解析】
(1)因电源电压不变，由题意知，滑动变阻器的滑片在某两点间移动的过程中，电流表示数的变化范围是 0.4 A～0.6 A，电压表示数的变化范围是 2 V～6 V，故电压表不可能并联在电源两端；若电压表接在 Rₓ 两端，2 V 时对应的电流为 0.4 A 或 0.6 A，4 V 时对应的电流为 0.6 A 或 0.4 A，由欧姆定律可得 4 个电阻大小都是不相等的，故电压表不是并联在待测电阻两端，而是并联在滑动变阻器的两端。
(2)图甲中，Rₓ 与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，滑动变阻器的滑片向左移动时，变阻器连入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，根据 U = IR，待测电阻的电压变大，故电压表示数为 U₁ = 6 V 时，对应的电流为 I₁ = 0.4 A，电压表示数为 U₂ = 2 V 时，对应的电流为 I₂ = 0.6 A；设电源电压为 U，根据串联电路电压的规律及欧姆定律，因待测电阻不变，故有：$\frac{U - U_{1}}{I_{1}}=\frac{U - U_{2}}{I_{2}}$，$\frac{U - 6\ V}{0.4\ A}=\frac{U - 2\ V}{0.6\ A}$，解得电源电压 U = 14 V，待测电阻的阻值：$R_{x}=\frac{U - U_{2}}{I_{2}}=\frac{14\ V - 2\ V}{0.6\ A}=20\ \Omega$。
(3)并联电路各支路电压相等，根据$P=\frac{U^{2}}{R}$，在电压相同时，电功率与电阻成反比，故电阻 Rₓ 和小灯泡 L 电功率的比值：$\frac{P_{x}}{P_{L}}=\frac{R_{L}}{R_{x}}=\frac{R_{L}}{20\ \Omega}\cdots\cdots①$，由①知，要使比值最大，则灯泡电阻为最大值即可，灯泡额定电压为 6 V，因灯泡电阻随温度的升高而变大，故当灯泡电压为 6 V 时，灯泡电阻最大，根据并联电路电压的规律，电源电压为 6 V，由欧姆定律，定值电阻的电流为：$I_{x}=\frac{U}{R_{x}}=\frac{6\ V}{20\ \Omega}=0.3\ A$，由图丙知，此时总电流为 I = 0.5 A，根据并联电路电流的规律，此时通过灯泡的最大电流为：$I_{大}=I - I_{x}=0.5\ A - 0.3\ A = 0.2\ A$，由欧姆定律得，此时灯泡最大电阻：$R_{L}=\frac{U}{I_{大}}=\frac{6\ V}{0.2\ A}=30\ \Omega\cdots\cdots②$，由①②得：电阻 Rₓ 和小灯泡 L 电功率的比值的最大值：$\frac{P_{x}}{P_{L}}=\frac{R_{L}}{R_{x}}=\frac{30\ \Omega}{20\ \Omega}=1.5$。