《2025年新课程学习与测评同步学习九年级物理全一册人教版》

2. 在图 18 - 4 甲所示电路中,电源电压保持不变,$R_{0}$为定值电阻,$R$ 为滑动变阻器。当滑片 $P$ 由 $b$ 端移动到 $a$ 端的过程中,分别测出几组对应的电压值和电流值,通过计算得出滑动变阻器对应的电功率 $P$,并画出滑动变阻器的电功率 $P$ 和电流 $I$ 的关系图像,如图 18 - 4 乙所示。下列说法正确的是( )


A.图甲电路中①是电压表,②是电流表
B.电源电压为 10 V
C.整个电路消耗的最小电功率是 2.4 W
D.$P$ 在 $a$ 端时,通电 1 min,$R$ 消耗的电能为 14.4 J

答案： C【解析】题图甲中,①与R、R₀串联,为电流表;②并联在R两端,为电压表,A错误。由题图乙可知,滑动变阻器的功率为P₁=2W、P₂=3.2W时,电路中对应的电流为I₁=0.2A,I₂=0.4A;由P=UI可得,滑动变阻器在两状态下的电压为U₁=$\frac{P₁}{I₁}$=$\frac{2W}{0.2A}$=10V,U₂=$\frac{P₂}{I₂}$=$\frac{3.2W}{0.4A}$=8V;由电源电压及R₀阻值不变可得U=U₁+I₁R₀=U₂+I₂R₀,代入数据有U=10V+0.2A×R₀=8V+0.4A×R₀,解得R₀=10Ω,U=12V,B错误。P在b端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,因电源电压不变,由P=UI知,此时电路消耗的电功率最小,P=UI=12V×0.2A=2.4W,C正确。P在a端时,电路为R₀的简单电路,通电1min R₀消耗的电能为W=UIt=$\frac{U²}{R₀}$t=$\frac{(12V)²}{10Ω}$×60s=864J,D错误。

3. 保温箱的简化电路如图 18 - 5 所示,$A$ 为温度传感器,它的作用相当于开关,达到设定温度时自动断开电路；低于设定温度时,自动接通电路。$S$ 是保温箱的温度设定开关,它有三个挡,分别为 $60℃$、$50℃$ 和 $40℃$,加热功率分别为 90 W、72 W 和 45 W。电源电压为 36 V,$R_{1}$、$R_{2}$、$R_{3}$ 都是发热体。
(1)当 $S$ 拨至位置 1 时,加热功率是多少？$R_{1}$ 的阻值是多少？
(2)当 $S$ 拨至位置 3 时,电路中的电流是多少？
(3)当 $S$ 拨至位置 2 时,$R_{2}$ 的阻值是多少？电路通电 1 min 产生多少热量？

答案： 解:
(1)开关接1时,电路中的电阻最小,电路是只有电阻R₁的简单电路。根据P=$\frac{U²}{R}$可知,此时消耗的电功率最大,即为P_{大}=90W。R₁的阻值为R₁=$\frac{U²}{P_{大}}$=$\frac{(36V)²}{90W}$=14.4Ω
(2)开关接3时,三个电阻串联,电路中的电阻最大,根据P=$\frac{U²}{R}$可知,此时消耗的电功率最小,即为P_{小}=45W,电路中的电流为I_{小}=$\frac{P_{小}}{U}$=$\frac{45W}{36V}$=1.25A
(3)开关接2时,电阻R₁和R₂串联接入电路,由P=$\frac{U²}{R}$可知,此时电路消耗的功率为P_{中}=72W,此时电路中的总电阻为R_{总}=$\frac{U²}{P_{中}}$=$\frac{(36V)²}{72W}$=18Ω
R₂的阻值为R₂=R_{总}-R₁=18Ω-14.4Ω=3.6Ω
电路通电1min产生的热量为Q=W=P_{中}t=72W×60s=4320J