《2025年学习指要九年级物理全一册人教版》

13.(1809)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小华准备了以下器材:电源、标有“2.5 V”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请完成下列问题:


(1)如图甲,请用笔画线代替导线,正确连接电路。
（连接电压表“3V”接线柱与小灯泡右端，电压表“-”接线柱与小灯泡左端，滑动变阻器上接线柱接C或D端）
(2)在开关S闭合前,应将滑片P移到 B (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关S,发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,该电路故障可能是小灯泡 短路。
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑片P,同时眼睛要观察 电压 表的示数,直到示数为 2.5 V时,小灯泡正常发光,记录电压表和电流表的示数。
(5)继续移动滑片P,让电压表示数低于2.5 V,某时刻电流表示数如图乙为 0.2 A,观察灯泡亮度并记录电表示数;继续缓慢移动滑片P,让电压表示数高出2.5 V少许,观察灯泡亮度并记录电表示数。小华根据所有实验数据作出了小灯泡的U-I图像,如图丙,则小灯泡额定功率为 0.625 W。
(6)根据小灯泡U-I图像和亮度变化,还可以发现 小灯泡的电阻随温度的升高而增大。

答案：
(1) （连接电压表“3V”接线柱与小灯泡右端，电压表“-”接线柱与小灯泡左端，滑动变阻器上接线柱接C或D端）
(2) B
(3) 短路
(4) 电压；2.5
(5) 0.2；0.625
(6) 小灯泡的电阻随温度的升高而增大

14.(1805,1806)如图所示,电源电压恒为3 V,小灯泡标有“2.5 V 1.0 W”(设小灯泡电阻不变),滑动变阻器的最大阻值为20 Ω。求:

(1)小灯泡正常发光时的电流;
(2)小灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路中的电阻;
(3)小灯泡正常发光时,电路工作1 min,求小灯泡和滑动变阻器消耗的电能。

答案： （1）由$P = UI$可得，小灯泡正常发光时的电流$I_{L}=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{1.0W}{2.5V}=0.4A$。
（2）由电路图可知，灯泡$L$与滑动变阻器$R$串联，电压表测$R$两端的电压，电流表测电路中的电流。
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压$U_{R}=U - U_{L}=3V - 2.5V = 0.5V$。
因串联电路中各处的电流相等，所以，由$I = \frac{U}{R}$可得，滑动变阻器接入电路中的电阻$R=\frac{U_{R}}{I_{R}}=\frac{U_{R}}{I_{L}}=\frac{0.5V}{0.4A}=1.25\Omega$。
（3）由$W = UIt$可得，小灯泡工作$1min$消耗的电能$W_{L}=U_{L}I_{L}t = 2.5V×0.4A×60s = 60J$。
滑动变阻器工作$1min$消耗的电能$W_{R}=U_{R}I_{R}t = U_{R}I_{L}t = 0.5V×0.4A×60s = 12J$。

15.(1807,1808)(2024年山东改编)如图所示,电源电压不变,小灯泡L标有“6 V 3 W”字样,滑动变阻器的规格“20 Ω 1 A”,电流表测量范围为0~0.6 A,当开关$S_1、$$S_2$同时闭合时,小灯泡正常发光;保持开关$S_1$始终闭合,通过调节开关及滑片,使电路消耗的最大功率为$P_1,$最小功率为$P_2。$求:

(1)小灯泡正常发光时的电阻大小;
$(2)P_1:P_2$等于多少。

答案：
(1)小灯泡正常发光时，$U_{额}=6\,V$，$P_{额}=3\,W$，由$P=\frac{U^{2}}{R}$得，电阻$R_{L}=\frac{U_{额}^{2}}{P_{额}}=\frac{(6\,V)^{2}}{3\,W}=12\,\Omega$。
(2)当$S_{1}$、$S_{2}$闭合时，$L$与$R$并联，$L$正常发光，电源电压$U=U_{额}=6\,V$。
最大功率$P_{1}$：$S_{2}$闭合（$L$与$R$并联），滑动变阻器支路电流最大时总功率最大。电流表测$R$支路电流，量程$0\sim0.6\,A$，故$I_{R\max}=0.6\,A$。$L$的电流$I_{L}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{3\,W}{6\,V}=0.5\,A$，总电流$I_{总\max}=I_{R\max}+I_{L}=0.6\,A+0.5\,A=1.1\,A$，$P_{1}=UI_{总\max}=6\,V×1.1\,A=6.6\,W$。
最小功率$P_{2}$：$S_{2}$断开（仅$R$接入电路），$R$最大时总功率最小。$R_{\max}=20\,\Omega$，总电阻$R_{总}=20\,\Omega$，$P_{2}=\frac{U^{2}}{R_{\max}}=\frac{(6\,V)^{2}}{20\,\Omega}=1.8\,W$。
$P_{1}:P_{2}=6.6\,W:1.8\,W=11:3$。
(1)$12\,\Omega$；
(2)$11:3$。