《2025年思路教练同步课时作业九年级物理上册人教版》

12. (河北石家庄期中)如图,电源电压恒定,小灯泡正常发光需要电压 $ 6\ V $,灯丝电阻为 $ 10\ \Omega $ 且不变。变阻器 $ R_{2} $ 标有“$ 20\ \Omega \quad 0.5\ A $”字样,电流表测量范围为 $ 0～3\ A $,电压表测量范围为 $ 0～3\ V $。当三个开关都闭合、变阻器滑片滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光,此时电流表示数为 $ 1\ A $。求：
(1) 小灯泡正常发光时的电流；
(2) 定值电阻 $ R_{1} $ 的电阻；
(3) $ S_{2} $ 断开、$ S $ 和 $ S_{1} $ 闭合时,在保证各元件安全的前提下,求滑动变阻器接入电路的阻值范围。
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答案： 解:
(1)小灯泡正常发光需要电压6 V,灯丝电阻为10 Ω且不变,所以小灯泡正常发光时的电流为I_L=$\frac{U_额}{R_L}$=$\frac{6\ V}{10\ \Omega}$=0.6 A;
(2)当三个开关都闭合、变阻器滑片滑至最左端时,电路为灯泡和R₁的并联电路,此时小灯泡恰好正常发光,则此时通过灯泡的电流为0.6 A,同时说明电源电压为6 V,根据并联电路的电压规律,R₁两端的电压也为6 V;此时电流表示数为1 A,即干路电流为1 A,则通过定值电阻R₁的电流为I₁=I-I_L=1 A-0.6 A=0.4 A,所以定值电阻R₁的阻值为R₁=$\frac{U}{I_1}$=$\frac{6\ V}{0.4\ A}$=15 Ω;
(3)S₂断开、S和S₁闭合时,灯泡和滑动变阻器R₂串联,电压表测R₂两端的电压,电流表测电路中电流。小灯泡正常发光时的电流为0.6 A,变阻器R₂标有“20 Ω 0.5 A”字样,所以电路中电流最大为0.5 A,当电流为最大值I_max=0.5 A时,电路总电阻最小,则滑动变阻器连入电路阻值最小,此时总电阻为R_总=$\frac{U}{I_max}$=$\frac{6\ V}{0.5\ A}$=12 Ω;则滑动变阻器连入电路最小阻值为R₂min=R_总-R_L=12 Ω-10 Ω=2 Ω;电压测量范围为0~3 V,根据串联电路的分压规律,当电压表示数最大为3 V时,滑动变阻器连入电路阻值最大,此时灯泡两端的电压为6 V-3 V=3 V,R₂和灯泡分压一样,所以阻值相同,所以滑动变阻器连入电路最大阻值为10 Ω。综上,滑动变阻器接入电路的阻值范围为2~10 Ω。

13. (科学态度与责任)(四川雅安中考)随着我国经济的发展,人民生活水平日益提高,我国出现了越来越多的潜水爱好者。为了保障安全,潜水员潜水时会佩戴图甲所示的水压表和深度表。图乙是某深度表的工作原理简化电路图,电源电压 $ U= 6\ V $ 且恒定不变,定值电阻 $ R_{0}= 15\ \Omega $,电压表测量范围为 $ 0～3\ V $,$ R_{P} $ 是阻值随水深度变化的电阻,其变化关系图像如图丙所示,$ R_{P} $ 允许通过的最大电流为 $ 0.24\ A $。求：
(1) 深度表在水面上时,电路中的电流(计算结果保留 $ 1 $ 位小数)；
(2) 电压表示数为 $ 2\ V $ 时,潜水员下潜的深度；
(3) 在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度。

答案： 解:
(1)由图乙可知,该电路为R₀和R_P的串联电路,电压表测R₀两端的电压;深度表在水面上时,即h=0 m时,由图丙可知,此时R_P=40 Ω,由串联电路的电阻特点和欧姆定律,可知电路中的电流为I=$\frac{U}{R_总}$=$\frac{U}{R_0+R_P}$=$\frac{6\ V}{15\ \Omega+40\ \Omega}$≈0.1 A;
(2)电压表示数为2 V时,即R₀两端的电压为U₀=2 V,电路中的电流为I'=$\frac{U_0}{R_0}$=$\frac{2\ V}{15\ \Omega}$=$\frac{2}{15}$ A,由串联电路的电压特点,可知R_P两端的电压为U_P=U-U₀=6 V-2 V=4 V,则此时R_P的阻值为R_P'=$\frac{U_P}{I'}$=$\frac{4\ V}{\frac{2}{15}\ A}$=30 Ω,由图丙可知,此时潜水员下潜的深度为10 m。
(3)由电压表测量范围可知R₀两端的电压最大为3 V,此时电路中电流为I=$\frac{U_{0\max}}{R_0}$=$\frac{3\ V}{15\ \Omega}$=0.2 A＜0.24 A,所以为保护电路,电路中允许通过的最大电流为0.2 A,此时电路总电阻为R_总=$\frac{U}{I_大}$=$\frac{6\ V}{0.2\ A}$=30 Ω,由串联电路的电阻特点,可知电阻R_P的阻值为R_P=R_总-R₀=30 Ω-15 Ω=15 Ω,由图丙可知,此时下潜的深度为40 m,即该深度表能浸入水中的最大深度为40 m。