《2025年一课一练创新练习九年级物理人教版》

3.如图3所示，电源两端电压为12 V且保持不变，灯泡L标有“6 V　6 W”字样。滑动变阻器$R_2$的最大阻值为40 Ω。(不考虑温度对灯泡电阻的影响)
(1) 求灯泡的电阻。
(2) 当开关S闭合，$S_1$、$S_2$断开，滑动变阻器$R_2$接入电路的电阻为18 Ω时，灯泡两端的电压是多少？
(3) 当开关S、$S_1$、$S_2$都闭合，将滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电流表的示数为1.5 A，求此时$R_1$消耗的电功率。

答案： 解：
(1)灯泡的电阻
$R=\frac{U^2}{P}=\frac{(6\ {V})^2}{6\ {W}}=6\ {\Omega}$
(2)当开关S闭合，$S_1$、$S_2$断开时，$R_2$和小灯泡串联，电路中的总电阻
$R_总=R_灯+R_2=6\ {\Omega}+18\ {\Omega}=24\ {\Omega}$
电路中的总电流
$I=\frac{U_总}{R_总}=\frac{12\ {V}}{24\ {\Omega}}=0.5\ {A}$
灯泡两端的电压
$U_灯=IR_灯=0.5\ {A} × 6\ {\Omega}=3\ {V}$
(3)当开关S、$S_1$、$S_2$都闭合，将滑动变阻器的滑片P移到最右端时，$R_1$和$R_2$并联，
$I_2=\frac{U}{R}= \frac{12\ {V}}{40\ {\Omega}}=0.3\ {A}$
通过$R_1$的电流
$I_1=I_总-I_2=1.5\ {A}-0.3\ {A}=1.2\ {A}$
此时$R_1$消耗的电功率
$P=UI_1=12\ {V} × 1.2\ {A}=14.4\ {W}$

4.如图4所示的电路中，电源电压恒为6 V不变；小灯泡L标有的字样看不清，$R_1=20$ Ω，当开关均闭合时，电流表示数为0.8 A，此时小灯泡L正常发光。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
(1) 求小灯泡的额定电压及额定功率。
(2) 求开关均闭合时通电1 min电阻$R_1$产生的热量。
(3) 当$S_1$、$S_2$都断开时，电流表的示数为0.2 A，则电阻$R_2$的阻值是多少？

答案： 解：
(1)当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与L并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，所以电源电压$U=U_1=6\ {V}$
小灯泡的额定电压$U_额=6\ {V}$
此时$R_1$中的电流
$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ {V}}{20\ {\Omega}}=0.3\ {A}$
小灯泡的额定电流
$I_额=I-I_1=0.8\ {A}-0.3\ {A}=0.5\ {A}$
小灯泡的额定功率
$P_额=U_额I_额=6\ {V} × 0.5\ {A}=3\ {W}$
(2)开关均闭合时通电$1\ {min}$电阻$R_1$产生的热量
$Q=I^2R_1t=(0.3\ {A})^2 × 20\ {\Omega} × 60\ {s}=108\ {J}$
(3)当$S_1$、$S_2$都断开时，$R_1$与$R_2$串联，电流表的示数为$0.2\ {A}$，电路中总电阻
$R_总=R_1+R_2=\frac{U}{I'}=\frac{6\ {V}}{0.2\ {A}}=30\ {\Omega},R_1=10\ {\Omega}$