《2025年同步学习目标与检测九年级物理全一册人教版》

【对点训练 1】如图所示,电源电压和灯丝电阻均保持不变,小灯泡 L 标有“6 V 3 W”。闭合开关 S 和 $ S_1 $,小灯泡正常发光,电流表的示数为 1.5 A。

(1) 求小灯泡正常发光时的电流。
(2) 求电阻 R 的阻值。
(3) 同时闭合 $ S $、$ S_1 $,求连续通电 100 s,电路消耗的总电能。

答案： 答案
(1)0.5 A
(2)6 Ω
(3)900 J
解析
(1)由 $ P=UI $ 可得,小灯泡正常发光时的电流为
$ I_{1}=\frac{P_{1}}{U_{1}}=\frac{3\ W}{6\ V}=0.5\ A $。
(2)闭合开关 S 和 $ S_{1} $,电阻 R 和小灯泡 L 并联,电流表测总电流。此时小灯泡正常发光,所以
$ U=U_{2}=U_{1}=6\ V $
$ I_{2}=I-I_{1}=1.5\ A-0.5\ A=1\ A $
由欧姆定律可得 R 的阻值为
$ R=\frac{U_{2}}{I_{2}}=\frac{6\ V}{1\ A}=6\ \Omega $。
(3)电路消耗的总电能为
$ W=UIt=6\ V×1.5\ A×100\ s=900\ J $。

【例 2】如图所示的电路,电源电压大小保持不变,电阻 $ R_1 $ 的阻值为 10 Ω,$ R_2 $ 的阻值为 20 Ω,滑动变阻器 $ R_3 $ 的规格为“50 Ω 0.5 A”。

(1) 只闭合开关 $ S_2 $,电流表的示数为 0.2 A,求电源电压。
(2) 只闭合开关 $ S_3 $,将滑动变阻器的滑片调到最左端,求电流表和电压表的示数。
(3) 将 $ S_1 $、$ S_2 $、$ S_3 $ 都闭合,移动滑动变阻器滑片位置,使电流表的示数为 0.5 A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值和滑动变阻器消耗的电功率。
思路导引
(1) 只闭合开关 $ S_2 $,$ R_1 $、$ R_2 $ 串联,电压表测 $ R_2 $ 两端的电压,电流表测电路电流,根据欧姆定律得出电源电压大小。
(2) 只闭合开关 $ S_3 $,$ R_1 $、$ R_3 $ 串联,电压表测 $ R_3 $ 两端的电压,电流表测电路电流。将滑动变阻器的滑片调到最左端,$ R_3 = 0 $,根据串联分压原理可知电压表的示数为 0,根据欧姆定律得出电流表的示数。
(3) 将 $ S_1 $、$ S_2 $、$ S_3 $ 都闭合,$ R_2 $、$ R_3 $ 并联,$ R_1 $ 短路,电流表测干路电流,移动滑动变阻器滑片位置,使电流表的示数为 0.5 A。根据欧姆定律得出通过 $ R_2 $ 的电流,根据并联电路电流规律得出此时通过 $ R_3 $ 的电流,根据欧姆定律得出此时滑动变阻器接入电路的阻值,根据 $ P = UI $ 得出滑动变阻器消耗的电功率。

答案： 答案
(1)6 V
(2)0.6 A 0
(3)30 Ω 1.2 W
解析
(1)只闭合开关 $ S_{2} $,$ R_{1} $、$ R_{2} $ 串联,电压表测 $ R_{2} $ 两端的电压,电流表测电路电流,则电源电压大小为
$ U=I_{1}(R_{1}+R_{2})=0.2\ A×(10\ \Omega+20\ \Omega)=6\ V $。
(2)只闭合开关 $ S_{3} $,$ R_{1} $、$ R_{3} $ 串联,电压表测 $ R_{3} $ 两端的电压,电流表测电路电流。将滑动变阻器的滑片调到最左端,$ R_{3}=0 $,根据串联分压原理可知电压表的示数为0,电流表的示数为
$ I_{2}=\frac{U}{R_{1}}=\frac{6\ V}{10\ \Omega}=0.6\ A $。
(3)将 $ S_{1} $、$ S_{2} $、$ S_{3} $ 都闭合,$ R_{2} $、$ R_{3} $ 并联,$ R_{1} $ 短路,电流表测干路电流,移动滑片位置,使电流表的示数为0.5 A。$ R_{2} $ 电流为
$ I_{R2}=\frac{U}{R_{2}}=\frac{6\ V}{20\ \Omega}=0.3\ A $
根据并联电路电流规律,此时 $ R_{3} $ 电流为
$ I_{R3}=I-I_{R2}=0.5\ A-0.3\ A=0.2\ A $
则此时滑动变阻器接入电路的阻值为
$ R_{3}=\frac{U}{I_{R3}}=\frac{6\ V}{0.2\ A}=30\ \Omega $
滑动变阻器消耗的电功率为
$ P=UI_{R3}=6\ V×0.2\ A=1.2\ W $。