《2025年思路教练同步课时作业九年级物理上册人教版》

6. 如图所示,已知电源电压保持不变,灯泡$L$标有“$6V\ 6W$”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)。当断开$S_{1}$,闭合$S_{2}$、$S_{3}$,此时灯泡刚好正常发光,电流表示数为$2.5A$。求：
电源电压；
- 电阻$R_{1}$的阻值；
- 只闭合开关$S_{1}$,灯泡$L$的电功率。

答案： 解:
(1)根据题意知道,当断开$S_{1}$,闭合$S_{2}$、$S_{3}$,灯泡L与$R_{1}$并联,此时小灯泡刚好正常发光,由并联电路的特点知道,电源电压$U=U_{L额}=6\ V$;
(2)小灯泡正常发光时,此时通过灯泡的电流是$I_{L}=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{6\ W}{6\ V}=1\ A$,因为并联电路的干路电流等于各支路电流之和,所以通过$R_{1}$的电流是$I_{1}=I-I_{L}=2.5\ A-1\ A=1.5\ A$,所以$R_{1}$的阻值是$R_{1}=\frac{U_{1}}{I_{1}}=\frac{6\ V}{1.5\ A}=4\ \Omega$;
(3)小灯泡正常发光时,小灯泡的电阻是$R_{L}=\frac{U_{L}^{2}}{P_{L}}=\frac{(6\ V)^{2}}{6\ W}=6\ \Omega$,只闭合开关$S_{1}$,小灯泡L与$R_{1}$串联,$R_{总}=R_{1}+R_{L}=4\ \Omega+6\ \Omega=10\ \Omega$,所以通过小灯泡L的电流是$I_{L}'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ V}{10\ \Omega}=0.6\ A$,$P=I_{L}'^{2}\cdot R=(0.6\ A)^{2}×6\ \Omega=2.16\ W$。

7. 有一台“$3V\ 3W$”的迷你小电风扇,电动机的线圈电阻为$0.1Ω$。忽略一切摩擦,下列说法不正确的是(C)
A.小电风扇正常工作$1min消耗的电能为180J$
B.小电风扇正常工作$1min产生的热量为6J$
C.若小电风扇的扇叶被卡住,通电$1min产生的热量为180J$
D.小电风扇正常工作$1min产生的机械能为174J$

答案： C

8. (河北保定雄县期末)探究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验原理图如图所示,下列说法正确的是(C)

A.甲实验是为了探究电热与电流的关系
B.乙实验是为了探究电热与电阻的关系
C.甲、乙两实验都可以用来探究电热与通电时间的关系
D.乙实验通电一段时间后,左右两侧容器内电流通过导体产生的热量之比为$2:1$

答案： C

9. 如图所示,定值电阻$R_{0}的阻值为20Ω$,电动机的线圈电阻为$2Ω$。闭合开关,电动机正常工作,电流表$A_{1}的示数为0.3A$,$A_{2}的示数为0.8A$,则$1min$内电动机输出的机械能为150J,$1min$内电动机产生的热为30J；工作过程中电动机转子突然被卡死,此时通过电动机线圈的电流为3A。

答案： 150 30 3 [由电路图可知,定值电阻$R_{0}$与电动机M并联,电流表$A_{2}$测干路电流,电流表$A_{1}$测$R_{0}$支路的电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,且等于电源电压,则电源电压$U=I_{1}R_{0}=0.3\ A×20\ \Omega=6\ V$,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过电动机的电流$I_{M}=I-I_{1}=0.8\ A-0.3\ A=0.5\ A$,1min内电动机消耗的电能$W=UI_{M}t=6\ V×0.5\ A×60\ s=180\ J$,1min内电流通过电动机产生的热量$Q=I_{M}^{2}R_{M}t=(0.5\ A)^{2}×2\ \Omega×60\ s=30\ J$,则1min内电动机输出的机械能$W_{1}=W-Q=180\ J-30\ J=150\ J$,工作过程中电动机转子突然被卡死,则电能不能转化为机械能,则此时通过电动机线圈的电流$I_{1}=\frac{U}{R_{M}}=\frac{6\ V}{2\ \Omega}=3\ A$。]

10. 如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻$R_{1}= 60Ω$,灯泡$L$标有“$6V\ 0.5A$”字样(灯丝电阻不变)。当只闭合开关$S_{1}$,滑片$P从a$端滑到中点时,电压表与电流表的$U - I$图像如图乙所示,电流表的示数变化了$0.2A$。
- 求电源电压；\n断开$S_{1}$,闭合$S_{2}$、$S_{3}$,若将滑动变阻器的滑片移至$a$端,求此时电路的电功率；
- 只闭合开关$S_{1}$,将电源换成一个可调电压的电源,电流表、电压表测量范围分别为$0～0.6A$、$0～15V$,在保证电路安全的情况下,要求电表示数不低于测量范围的一半,通过分析计算,判断只保留哪一只电表使得电源电压变化范围最大,求电源电压的最大变化范围。

答案： 解:
(1)当只闭合开关$S_{1}$时,灯泡与变阻器串联,电压表测量变阻器电压,电流表测量电路电流。滑片P从a端滑到中点时,变阻器接入电路中电阻由最大电阻变为最大电阻的一半,灯泡电阻$R_{L}=\frac{U_{L}}{I_{L}}=\frac{6\ V}{0.5\ A}=12\ \Omega$,灯丝电阻不变,由图乙得,当电路电流为0.5A时,变阻器两端的电压为12V,则电源电压$U=U_{L}'+U_{2}=IR_{L}+U_{2}=0.5\ A×12\ \Omega+12\ V=18\ V$;
(2)断开$S_{1}$,闭合$S_{2}$、$S_{3}$,灯泡断路,滑片移至a端,滑动变阻器的最大电阻$R_{2max}=2×\frac{U_{2}}{I}=2×\frac{12\ V}{0.5\ A}=48\ \Omega$,此时电路的电功率$P=P_{1}+P_{2}=\frac{U^{2}}{R_{1}}+\frac{U^{2}}{R_{2max}}=\frac{(18\ V)^{2}}{60\ \Omega}+\frac{(18\ V)^{2}}{48\ \Omega}=12.15\ W$;
(3)当只闭合开关$S_{1}$时,灯泡与变阻器串联,电压表测量变阻器电压,电流表测量电路电流。
①当只保留电压表时,电压表的示数$U_{2max}=15\ V$,且电流表的示数为0.5A时,电源电压最大,电源的最大电压$U_{max}=U_{额}+U_{2max}=6\ V+15\ V=21\ V$,因在保证电路安全前提下,要求电表示数不低于测量范围一半,所以当滑动变阻器接入电路中电阻最大且电压表的示数$U_{2min}=\frac{15}{2}\ V=7.5\ V$时,电源电压最小,此时电路中电流$I_{min}=\frac{U_{2min}}{R_{2}}=\frac{7.5\ V}{48\ \Omega}=\frac{5}{32}\ A$,此时灯泡两端的电压$U_{Lmin}=I_{min}R_{L}=\frac{5}{32}\ A×12\ \Omega=1.875\ V$,则电源的最小电压$U_{min}=U_{Lmin}+U_{2min}=1.875\ V+7.5\ V=9.375\ V$,电源电压变化范围为9.375~21V。
②只保留电流表:当电路中的电流最大且变阻器接入电路中电阻最大时,电源电压最大,电源的最大电压$U_{max}'=I_{max}R_{总}=I_{max}(R_{L}+R_{2})=0.5\ A×(12\ \Omega+48\ \Omega)=30\ V$,因在保证电路安全前提下,要求电表示数不低于测量范围一半,所以当滑动变阻器接入电路中电阻为0且电流表的示数为$I_{min}'=\frac{0.6\ A}{2}=0.3\ A$时,电源电压最小,电源的最小电压$U_{min}'=I_{min}'R_{L}=0.3\ A×12\ \Omega=3.6\ V$,电源电压的变化范围为3.6~30V。综上所述,只保留电流表时电源电压变化范围最大,为3.6~30V。