《2025年人教金学典同步解析与测评九年级物理全一册人教版》

4. 在美丽乡村建设中，许多乡村进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线。请你运用学过的知识分析输电线由细铝线换成粗铝线的原因。

答案： 4.【解】输电线由细铝线换成粗铝线，即在导体的材料、长度一定时，增大横截面积可以减小输电线路的电阻，由$Q=I^{2}Rt$可知，当电流、通电时间一定时，减小导线的电阻可以减少导线上产生的热量，即可以有效地减少输电线上的能量损耗。

5. 甲、乙两个定值电阻的 $ I - U $ 图像如图 18.4 - 6 所示，下列分析正确的是(D)

A.当两个定值电阻两端电压为 $ 0 \mathrm { V } $ 时，通过的电流为 $ 0 \mathrm { A } $，其电阻都为 $ 0 \Omega $
B.甲在电路中对电流的阻碍作用比乙在电路中对电流的阻碍作用大
C.将甲、乙并联接在 $ 2 \mathrm { V } $ 的电源两端时，电路总电阻为 $ 15 \Omega $
D.当乙两端电压为 $ 2.5 \mathrm { V } $ 时，其 $ 20 \mathrm { s } $ 内产生的热量为 $ 12.5 \mathrm { J } $

答案： 5. D
【解析】导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关，所以当两个定值电阻两端的电压为0 V时，通过的电流为0 A，其电阻不为0，故选项A错误；导体对电流是有阻碍作用的，同等情况下，对电流的阻碍作用越小，通过的电流越大；由题图可知，甲、乙两端的电压相等时，通过甲的电流比通过乙的电流大，说明甲对电流的阻碍作用小，乙对电流的阻碍作用大，故选项B错误；将甲和乙并联，若电源电压为2 V，根据并联电路的电压规律可知，两个定值电阻两端的电压均为2 V，由题图可知，$I_{甲}=0.4\ A$，$I_{乙}=0.2\ A$，由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，干路电流$I=I_{甲}+I_{乙}=0.4\ A+0.2\ A=0.6\ A$，电路总电阻为$R=\frac{U}{I}=\frac{2\ V}{0.6\ A}\approx3.3\ \Omega$，故选项C错误；乙的电阻为$R_{乙}=\frac{U}{I_{乙}}=\frac{2\ V}{0.2\ A}=10\ \Omega$，当乙两端电压为2.5 V时，其20 s内产生的热量为$Q=\frac{U^{2}}{R_{乙}}t=\frac{(2.5\ V)^{2}}{10\ \Omega}×20\ s=12.5\ J$，故选项D正确。故选D。

6. 在如图 18.4 - 7 甲所示的电路中，小灯泡 L 标有“$ 6 \mathrm { V } \quad 3 \mathrm { W } $”字样，S 为单刀双掷开关。电源电压为 $ 12 \mathrm { V } $ 且保持不变，电阻 $ R _ { 2 } $ 为 $ 20 \Omega $，图 18.4 - 7 乙是小灯泡 L 的 $ U - I $ 图像。
(1)当开关 S 接 a 时，小灯泡 L 恰能正常发光，电阻 $ R _ { 1 } $ 为12 $ \Omega $。
(2)当开关 S 接 b 时，电阻为 $ R _ { 2 } $ 的电阻器通电 $ 1 \mathrm { min } $ 产生的热量为192 $ \mathrm { J } $。
(3)在开关 S 接 a 与开关 S 接 b 两种情况下，电路消耗的总功率之比为5:4。

答案： 6.（1）12 （2）192 （3）$5:4$
【解析】（1）当开关$S$接a时，电阻为$R_{1}$的电阻器与小灯泡$L$串联，小灯泡$L$正常发光时的电压为6 V，功率为3 W，串联电路中电流处处相等，根据欧姆定律可得，电路中的电流
$I=I_{L}=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{3\ W}{6\ V}=0.5\ A$
串联电路中的总电压等于各分电压之和，电阻为$R_{1}$的电阻器两端的电压
$U_{1}=U-U_{L}=12\ V-6\ V=6\ V$
此时电阻
$R_{1}=\frac{U_{1}}{I}=\frac{6\ V}{0.5\ A}=12\ \Omega$。
（2）当开关$S$接b时，小灯泡$L$和电阻为$R_{2}$的电阻器串联，电源电压为12 V且保持不变，电阻$R_{2}$为20 Ω，由题图可知，当电流为0.4 A时，小灯泡两端电压为4 V，由串联电路的电流规律和欧姆定律得到电阻为$R_{2}$的电阻器两端的电压
$U_{2}=I'R_{2}=0.4\ A×20\ \Omega=8\ V$
灯泡和电阻为$R_{2}$的电阻器两端的电压之和为
$4\ V+8\ V=12\ V$
与电源电压相等，故此时电路中的电流为$I'=0.4\ A$，电阻为$R_{2}$的电阻器通电1 min产生的热量
$Q=I'^{2}R_{2}t=(0.4\ A)^{2}×20\ \Omega×1×60\ s=192\ J$。
（3）开关$S$接a时，电路总功率
$P_{a}=UI=12\ V×0.5\ A=6\ W$
开关$S$接b时，电路总功率
$P_{b}=UI'=12\ V×0.4\ A=4.8\ W$
两种情况下电路消耗的总功率之比
$P_{a}:P_{b}=6\ W:4.8\ W=5:4$。

7. 如图 18.4 - 8 所示，做探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关的实验，两个透明容器中密封着等质量的空气，两个容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一定时间后，比较两个 U 形管中液面高度差的变化。
(1)在该实验中，通过观察 U 形管中液面的高度差来反映电阻丝产生热量的多少，这种研究方法叫作转换法。
(2)给透明容器中的电阻丝通电后，电阻丝的内能增大是通过做功的方式实现的。
(3)在图甲中，通过两电阻丝的电流相同，该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系。
（4）图乙所示实验是探究电流通过导体产生的热量与____的关系，通电一段时间后，____（选填“左”或“右”）边容器 U 形管液面高度差较大，这说明____。

答案： 7.（1）高度差 转换
（2）做功
（3）相同 电阻
（4）电流 左 在其他情况相同时，电流越大，电流产生的热量越多