《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

4. 如图所示是电阻甲和乙的U-I图像,下列说法正确的是 (D)

A.甲是阻值为10 Ω的定值电阻
B.乙的电阻值为20 Ω且保持不变
C.甲、乙串联在电路中,当电路中的电流为0.2 A时,则二者消耗的总电功率为1 W
D.甲、乙并联在电路中,当电阻甲两端电压为2 V时,则通电1 min电阻乙消耗的电能为24 J

答案： 【解析】：
本题主要考察电阻的$U-I$图像分析以及电功率、电能的计算。
A选项：分析甲是否为定值电阻。从图像中可以看出，甲的$U-I$图像是一条直线，说明甲的电阻是恒定的。计算甲的电阻值，使用欧姆定律 $R = \frac{U}{I}$。当 $U = 2V$，$I = 0.1A$ 时，$R_{甲} = \frac{2V}{0.1A} = 20\Omega$，所以甲是一个阻值为$20\Omega$的定值电阻，所以A选项错误的。
B选项：分析乙的电阻值是否保持不变。从图像中可以看出，乙的$U-I$图像是一条曲线，说明乙的电阻不是恒定的，而是随电流变化的，所以B选项是错误的。
C选项：计算甲、乙串联在电路中，当电路电流为$0.2A$时，两者消耗的总电功率。从图像中找出当 $I = 0.2A$ 时，甲和乙的电压。此时 $U_{甲} = 4V$，$U_{乙} = 2V$。计算总电压 $U_{总} = U_{甲} + U_{乙} = 4V + 2V = 6V$。使用公式 $P = UI$ 计算总电功率 $P_{总} = 6V × 0.2A = 1.2W$，所以C选项是错误的。
D选项：计算甲、乙并联在电路中，当甲两端电压为$2V$时，通电$1min$电阻乙消耗的电能。从图像中找出当 $U = 2V$ 时，乙的电流 $I_{乙} = 0.2A$。使用公式 $W = UIt$ 计算电能，其中 $t = 1min = 60s$。所以 $W_{乙} = 2V × 0.2A × 60s = 24J$，所以D选项是正确的。
【答案】：D。

5. 有两只灯泡$,L_1$标有“12 V 6 W”、$L_2$标有“12 V 12 W”的字样,通过它们的电流随两端电压的变化关系如图所示。若将两灯并联接在12 V电源两端,则$L_2$(选填$“L_1”$或$“L_2”)$发光更亮$,L_1、$$L_2$中的电流大小之比是$1:2$,1 min内电路消耗的总电能为1080J；若将两灯串联接在某电路中,使$L_1$恰好正常发光,则此时$L_2$的电阻为8Ω。

答案： 【解析】：
本题可根据灯泡的额定电压和额定功率判断灯泡亮度，结合并联电路特点、电功公式以及串联电路特点来求解。
1.判断并联时哪个灯泡更亮：
灯泡的亮度由实际功率决定，将两灯并联接在$12V$电源两端，此时两灯两端的电压都等于电源电压$12V$，均达到额定电压，根据$P = UI$，$L_1$标有“$12V 6W$”，$L_2$标有“$12V 12W$”，$P_{2实}=12W\gt P_{1实}=6W$，所以$L_2$发光更亮。
2.求并联时$L_1$、$L_2$中的电流大小之比：
并联电路各支路两端电压相等，都为$12V$，从图像中可知，当$U = 12V$时，$I_{1}=0.5A$，$I_{2}=1.0A$，所以$I_{1}:I_{2}=0.5A:1.0A = 1:2$。
3.求$1min$内电路消耗的总电能：
根据$W = UIt$，$U = 12V$，$t = 1min = 60s$，$I = I_{1}+I_{2}=0.5A + 1.0A = 1.5A$，则$W = 12V×1.5A×60s = 1080J$。
4.求串联时$L_2$的电阻：
$L_1$标有“$12V 6W$”，根据$P = UI$可得$L_1$正常发光时的电流$I_{1}=\frac{P_{1}}{U_{1}}=\frac{6W}{12V}=0.5A$。
因为串联电路中各处的电流相等，所以通过$L_2$的电流$I_{2}=I_{1}=0.5A$。
从图像中可知，当$I_{2}=0.5A$时，$L_2$两端的电压$U_{2}=4V$。
根据$R=\frac{U}{I}$，可得$L_2$的电阻$R_{2}=\frac{U_{2}}{I_{2}}=\frac{4V}{0.5A}=8\Omega$。
【答案】：
$L_2$；$1:2$；$1080$；$8$

6. 如图所示的电路中$,L_1$标有$“6 V 3 W”,L_2$标有“3 V 3 W”,闭合开关后,两灯均发光,两电压表示数之比$U_1:U_2= $5:1；$若将此两灯并联后接入3 V电路中,则$L_1、$$L_2$两灯的实际功率之比$P_1:P_2= $1:4。$(不计温度对灯丝电阻的影响)

答案： 解：
1. 计算电阻：
$R_{1}=\frac {U_{1额}^{2}}{P_{1额}}=\frac {(6V)^{2}}{3W}=12\Omega$
$R_{2}=\frac {U_{2额}^{2}}{P_{2额}}=\frac {(3V)^{2}}{3W}=3\Omega$
2. 串联时电压表示数之比：
串联电路电流相等，$U_{1}=I(R_{1}+R_{2})$，$U_{2}=IR_{2}$
$\frac {U_{1}}{U_{2}}=\frac {R_{1}+R_{2}}{R_{2}}=\frac {12\Omega +3\Omega }{3\Omega }=\frac {5}{1}$
3. 并联时实际功率之比：
并联电压相等，$P_{1}=\frac {U^{2}}{R_{1}}$，$P_{2}=\frac {U^{2}}{R_{2}}$
$\frac {P_{1}}{P_{2}}=\frac {R_{2}}{R_{1}}=\frac {3\Omega }{12\Omega }=\frac {1}{4}$
$5:1$；$1:4$

7. 某电热水器的额定电压为220 V,有高温和低温两个挡位。低温挡的电功率为550 W。其内部电路由发热电阻$R_1$和$R_2$组成$,R_1= 2R_2,$简化电路如图所示。开关$S_1$闭合$,S_2$断开时,电热水器处于______挡$,R_1$的电阻为______Ω,高温挡的电功率为______W。

答案： 解：
1. 当开关$S_1$闭合，$S_2$断开时，电路中只有$R_1$接入电路；当$S_1$、$S_2$均闭合时，$R_1$与$R_2$并联。根据$P=\frac{U^2}{R}$，电压一定时，电阻越小，功率越大。因并联总电阻小于$R_1$，所以$S_1$闭合、$S_2$断开时为低温挡。
2. 低温挡时，$P_低=550W$，$U=220V$，由$P=\frac{U^2}{R}$得$R_1=\frac{U^2}{P_低}=\frac{(220V)^2}{550W}=88\Omega$。
3. 因$R_1=2R_2$，所以$R_2=\frac{R_1}{2}=\frac{88\Omega}{2}=44\Omega$。高温挡时，$R_1$与$R_2$并联，$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220V)^2}{44\Omega}=1100W$，高温挡总功率$P_高=P_低 + P_2=550W + 1100W=1650W$。
低温；88；1650

8. 小明家新买了一辆汽车,具有后视镜加热功能,如图甲所示。通过观察和研究,他了解到该功能有“高温”“低温”和“关”三个挡位,根据气温、雨水情况自动切换,已知$R_1$阻值为16 Ω,“低温”挡功率为24 W。电路简图如图乙所示,电源电压为24 V,S为挡位切换开关。$R_1$和$R_2$为电热丝。求：
(1)“高温”挡工作时,通过$R_1$的电流。
(2)“低温”挡工作时,5 min产生的热量。
(3)电热丝$R_2$的阻值。

答案： 【解析】：
本题主要考查了电功率公式、焦耳定律以及欧姆定律的应用，同时涉及到电路的连接方式和挡位切换原理。
（1）需要先确定“高温”挡时电路的连接情况，再根据欧姆定律计算通过$R_1$的电流。
（2）需要明确“低温”挡的功率，然后利用焦耳定律计算$5min$产生的热量。
（3）需要分析“低温”挡时电路的连接情况，根据电功率公式求出电路的总电阻，再利用电阻的串联关系求出$R_2$的阻值。
【答案】：
(1)当$S$接$2$、$3$时，电路中只有$R_1$工作，此时电路电阻最小，
根据公式$P = \frac{U^{2}}{R}$（$U$为电源电压，$R$为电路电阻）可知，功率最大，为“高温”挡，
“高温”挡工作时，通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{24V}{16\Omega}= 1.5A$。
(2)“低温”挡功率为$24W$，“低温”挡工作时，$5min$产生的热量$Q = W = P_{低}t = 24W×5×60s = 7200J$。
(3)当$S$接$1$、$2$时，$R_1$、$R_2$串联，此时电路电阻最大，
根据公式$P = \frac{U^{2}}{R}$可知，功率最小，为“低温”挡，
此时电路的总电阻$R=\frac{U^{2}}{P_{低}}=\frac{(24V)^{2}}{24W} = 24\Omega$，
根据串联电路电阻的特点$R = R_1 + R_2$，可得$R_2$的阻值$R_2 = R - R_1 = 24\Omega - 16\Omega = 8\Omega$。