《2025年同步解析与测评学考练九年级物理全一册人教版》

【跟踪练习】
6. (2024·河北中考)下表为某储水式电热水器的铭牌,它表明该热水器的额定电压为220V。若该热水器正常工作3000 s,可将一箱装有额定容量的水从25 ℃加热到50 ℃,则这个过程中水吸收的热量为8.4×10⁶J,热水器的效率为93%(结果保留整数)。已知水的密度为 $ 1.0 × 10^{3} kg/m^{3} $,水的比热容为 $ 4.2 × 10^{3} J/(kg·℃) $。
| 型号 | — | 额定电压 | 220 V |
| 额定容量 | 80 L | 额定频率 | 50 Hz |
| 额定最高温度 | 75 ℃ | 额定功率 | 3000 W |
| 防水等级 | IP×4 | 额定内压 | 0.8 MPa |

答案： 220 8.4×10⁶ 93

【典型例题7】实验小组在测量小灯泡额定功率的实验中,用到的实验器材有：电压恒为6 V的电源、电流表、电压表、额定电压为2.5 V的小灯泡(正常发光时灯丝的电阻约为12 Ω)、滑动变阻器、开关和若干导线。

(1)请根据实验要求将图甲所示的电路连接完整(导线不能交叉)。
(2)电路连接完整,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移到最______(选填“左”或“右”)端。
(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关,观察到小灯泡不亮且电流表有示数、电压表示无数,电路中只有一处故障,则故障可能是______。
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数为1.8 V,此时应将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)移动。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______ W。
【拓展】实验中电压表意外损坏,小组同学讨论后,选用阻值为 $ R_{0} $ 的定值电阻进行实验,设计如图丙所示的电路也测出了额定电压为 $ U_{额} $ 的小灯泡的额定功率。请将实验步骤补充完整：
①闭合开关S、$ S_{1} $,断开开关 $ S_{2} $,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为______；
②保持滑动变阻器的滑片P不动,只闭合开关S、$ S_{2} $,读出电流表的示数为I；
③小灯泡的额定功率表达式 $ P_{额} = $______(用 $ U_{额} $、I、$ R_{0} $ 表示)。

答案：
思路导引
(1)小灯泡的额定电压为2.5 V,小灯泡的电阻约为12 Ω,由欧姆定律可知,小灯泡的额定电流约为 $ I_{额} = \frac{U_{L}}{R} = \frac{2.5 V}{12 \Omega} = 0.21 A $,故电流表选用0~0.6 A的测量范围,与开关串联在电路中,电压表选用0~3 V的测量范围,并联在灯泡两端。
(2)为了保护电路,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最左端。
(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关,观察到电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路,若电路中只有一处故障,则故障可能是小灯泡短路或电压表短路。
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数为1.8 V,小于小灯泡的额定电压为2.5 V,要测小灯泡的额定功率,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路的电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,减小滑动变阻器接入电路的阻值,故此时应将滑动变阻器的滑片向右移动。由
(1)可知,电流表选用0~0.6 A的测量范围,分度值为0.02 A,小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,其示数为0.2 A,则小灯泡的额定功率 $ P_{L} = U_{L}I_{L} = 2.5 V × 0.2 A = 0.5 W $。
【拓展】在步骤①中,小灯泡和定值电阻并联,电流表测通过定值电阻的电流 $ I_{0} $,由欧姆定律,定值电阻两端的电压 $ U_{0} = I_{0}R_{0} $,根据并联电路的电压规律,要使小灯泡两端的电压为额定电压 $ U_{额} $,应使 $ U_{0} = U_{额} $,解得 $ I_{0} = \frac{U_{额}}{R_{0}} $；在步骤②中,电流表测小灯泡与定值电阻并联的总电流,因电路的连接关系没有改变,小灯泡仍正常发光,根据并联电路的电流规律,小灯泡的额定电流 $ I_{L} = I - I_{0} = I - \frac{U_{额}}{R_{0}} $,则小灯泡的额定功率表达式为 $ P_{额} = U_{额}I_{L} = U_{额}(I - \frac{U_{额}}{R_{0}}) $。
答案
(1)如图所示
(2)左
(3)小灯泡短路(或电压表短路)
(4)右 0.5 【拓展】$ \frac{U_{额}}{R_{0}} $ $ U_{额}(I - \frac{U_{额}}{R_{0}}) $