《2025年学霸提优大试卷九年级物理上册苏科版》

20. (2024·内江)如图所示,电源电压恒为 4 V,小灯泡标有“2.5 V 1 W”的字样(电阻不变),滑动变阻器有“20 Ω 1 A”的字样,电流表的量程为 0~0.6 A,电压表的量程为 0~3 V.闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某处时,电流表的示数为 0.2 A,则小灯泡的实际功率为0.25W;在保证电路安全使用的情况下,继续移动滑片,设移动过程中滑动变阻器的电功率为 $P_{1}$,小灯泡的电功率 $P_{2}$,$\frac{P_{1}}{P_{2}}$ 的最大值为 a,最小值为 b,则 $\frac{a}{b}$=5.

答案： 【解析】：
本题主要考查了电功率公式、欧姆定律以及串联电路特点的综合应用。
对于第一问，需要先根据灯泡的额定电压和额定功率求出灯泡的电阻，再根据实际电流利用电功率公式求出实际功率。
对于第二问，需要分析滑动变阻器与灯泡的电功率关系，通过设未知数，利用电功率公式和串联电路特点列出表达式，再根据电流和电压的量程求出表达式的最值。
首先，根据$P = \frac{U^{2}}{R}$，可求出小灯泡的电阻：
$R_{L} = \frac{U_{额}^{2}}{P_{额}} = \frac{(2.5V)^{2}}{1W} = 6.25\Omega$，
当电流表的示数为$0.2A$时，根据$P = I^{2}R$，可求出小灯泡的实际功率：
$P_{实} = I_{实}^{2}R_{L} = (0.2A)^{2} × 6.25\Omega = 0.25W$，
由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
设电流为$I$，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压$U_{R} = U - U_{L} = U - IR_{L}$，
则滑动变阻器的电功率：
$P_{1} = U_{R}I = (U - IR_{L})I = UI - I^{2}R_{L}$，
小灯泡的电功率：
$P_{2} = U_{L}I = I^{2}R_{L}$，
则$\frac{P_{1}}{P_{2}} = \frac{UI - I^{2}R_{L}}{I^{2}R_{L}} = \frac{U}{IR_{L}} - 1 = \frac{4V}{I × 6.25\Omega} - 1 = \frac{0.64A^{2} \cdot \Omega}{I} - 1$，
因电流表的量程为$0\sim0.6A$，滑动变阻器允许通过的最大电流为$1A$，灯泡的额定电流$I_{额} = \frac{P_{额}}{U_{额}} = \frac{1W}{2.5V} = 0.4A$，
所以，电路中的最大电流$I_{大} = 0.4A$，最小电流$I_{小}$需要满足滑动变阻器两端的电压不超过其量程$3V$，
即$U_{R} = U - I_{小}R_{L} = 4V - I_{小} × 6.25\Omega \leq 3V$，
解得：$I_{小} \geq 0.16A$，
当$I = 0.4A$时，$\frac{P_{1}}{P_{2}}$取得最小值，即
$b = \frac{0.64A^{2} \cdot \Omega}{0.4A} - 1 = 0.6$，
当$I = 0.16A$时，$\frac{P_{1}}{P_{2}}$取得最大值，即
$a = \frac{0.64A^{2} \cdot \Omega}{0.16A} - 1 = 3$，
则$\frac{a}{b} = \frac{3}{0.6} = 5$。
【答案】：
0.25；5

21. (6 分)按要求作图:
(1)图甲为带开关和 USB 接口的插座.开关断开时,USB 接口和三孔插座都不能工作;开关闭合时,USB 接口和三孔插座都能独立工作.请将乙图中的电路图补充完整.
(2)如图丙为冰箱工作时的部分电路示意图.冰箱内照明灯由开关 $S_{1}$ 控制,压缩机 M 由开关 $S_{2}$ 控制.根据题意,将图连接完整,并符合安全用电原则.

答案： 【解析】：
(1)本题主要考查家庭电路的基本组成和安全用电原则，特别是开关与用电器之间的连接方式。
根据题目描述，开关需要同时控制USB接口和三孔插座的工作状态。当开关断开时，两者都不能工作；当开关闭合时，两者都能独立工作。这意味着开关应该接在干路上，控制整个电路的通断。
三孔插座的接法是“左零右火上接地”，即左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线。这是为了保障用电安全，防止电器漏电时对人体造成伤害。
USB接口也需要接入电路，并且由于它和三孔插座都能独立工作，所以它们应该是并联在电路中的。这样，当开关闭合时，电流可以分别流经USB接口和三孔插座，使它们都能正常工作。
(2)本题主要考查家庭电路的基本组成和安全用电原则，特别是开关与用电器之间的连接方式以及照明电路和压缩机电路的独立控制。
根据题目描述，冰箱内照明灯由开关$S_1$控制，压缩机M由开关$S_2$控制。这意味着照明灯和压缩机应该是并联在电路中的，因为它们需要独立工作，互不影响。
同时，开关应该接在火线上，这是为了保障用电安全。当开关断开时，用电器与火线断开连接，即使人接触到用电器，也不会发生触电事故。
对于压缩机等金属外壳的用电器，还需要接地线。这是为了防止用电器漏电时，金属外壳带电对人体造成伤害。接地线可以将漏电电流导入大地，从而保障人身安全。
【答案】：
(1)图略（将三孔插座的左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线；USB接口并联在三孔插座的电路中；开关接在干路上，控制整个电路的通断）。
(2)图略（将照明灯和压缩机并联在电路中；开关$S_1$接在照明灯的火线上，控制照明灯的通断；开关$S_2$接在压缩机的火线上，控制压缩机的通断；压缩机的金属外壳接地线）。

22. (9 分)利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为 2.5 V.

(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的器材连接成完整电路.（实物连接图略，需将电压表并联在灯泡两端，选用0-3V量程，滑动变阻器“一上一下”接入电路）
(2)连接电路时开关应处于断开(填“断开”或“闭合”)状态,正确连接后,应将滑片 P 由最大电阻处缓慢向A(填“A”或“B”)端移动,使灯逐渐变亮.
(3)某次实验时,电流表的示数如图乙所示,则通过灯 L 的电流为0.2A;移动滑片 P,记下多组电压和电流值,绘制成图丙所示的图像,根据图像的信息,小灯泡的额定电功率为0.625W.
(4)实验时,由于操作失误,在未断开开关的情况下,直接将亮着的小灯泡从灯座上取出,电压表的示数变大(填“变大”“变小”或“不变”).
(5)在没有电流表的情况下,用如图丁所示的实验电路,也可以测出小灯泡的额定功率.已知小灯泡的额定电压为 $U_{额}$,定值电阻的阻值为 R,实验步骤如下:
①只闭合开关 $S$、$S_{1}$,调节滑片,使电压表示数为 $U_{额}$;
②保持滑片位置不变,只闭合开关 $S$、$S_{2}$,此时电压表的示数为 U;
可知小灯泡的额定功率 $P_{额}$=$\frac{U_{额}(U - U_{额})}{R}$(用 $U_{额}$、U 和 R 表示);若已知电源电压为 $U_{0}$,此时滑动变阻器接入电路的阻值 $R_{x}$=$\frac{(U_{0} - U)R}{U - U_{额}}$(用 $U_{0}$、$U_{额}$、U 和 R 表示).

答案：
(1) （实物连接图略，需将电压表并联在灯泡两端，选用0-3V量程，滑动变阻器“一上一下”接入电路）
(2) 断开；A
(3) 0.2；0.625
(4) 变大
(5) $\frac{U_{额}(U - U_{额})}{R}$；$\frac{(U_{0} - U)R}{U - U_{额}}$