《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

1. 如图18-26所示，已知电源电压$U = 3\ V$，$R_1 = R_2 = 5\ \Omega$，$R_3 = 10\ \Omega$，当$S_1$、$S_2$断开时，有电流通过的电阻有R₁R₃，它们是串联的，电路中的电流为0.2$A$，此电路工作$1\ min$产生的热量为36$J$；要使电路中消耗的电功率最大，应闭合开关S₁、S₂，此时电路中消耗的电功率为2.7$W$。

答案： 1.R₁R₃ 串 0.2 36 S₁、S₂ 2.7[解析]当S₁、S₂断开时，R₁与R₃串联，电路中的电流I = $\frac{U}{R}$ = $\frac{U}{R_1 + R_3}$ = $\frac{3V}{5Ω + 10Ω}$ = 0.2A，电路工作1min产生的热量为Q = W = UIt = 3V×0.2A×60s = 36J；因并联电路中总电阻小于任何分电阻，即两电阻并联时，总电阻最小，由P = UI = $\frac{U^2}{R}$可知，此时电路消耗的电功率最大，由题中电路图可知，当闭合S₁、S₂时，电阻R₂、R₃并联，最大功率P = P₂ + P₃ = $\frac{U^2}{R_2}$ + $\frac{U^2}{R_3}$ = $\frac{(3V)^2}{5Ω}$ + $\frac{(3V)^2}{10Ω}$ = 2.7W。

2. 将分别标有“$6\ V\ \ 3\ W$”和“$3\ V\ \ 3\ W$”的甲、乙两只灯泡串联接在电压为$6\ V$的电源两端，则甲(选填“甲”或“乙”)灯更亮；若将两灯并联接在电压可调的电源上，为保证其中一盏灯正常发光，另一盏灯不被烧毁，则此时两灯总功率为3.75$W$。(忽略温度对灯丝电阻的影响)

答案： 2.甲 3.75[解析]由P = $\frac{U^2}{R}$可得，两灯的电阻分别为R甲 = $\frac{U_甲^2}{P_甲}$ = $\frac{(6V)^2}{3W}$ = 12Ω，R乙 = $\frac{U_乙^2}{P_乙}$ = $\frac{(3V)^2}{3W}$ = 3Ω，两个灯泡串联时，串联电路各处电流都相等，由P = I²R可知，因为R甲＞R乙，所以P乙＜P甲，故甲灯泡更亮；两个灯泡并联时，电路电压应选择两个灯泡中电压较小的，所以乙灯泡正常发光，电路电压为U并 = 3V，则乙灯泡的实际功率为P乙 = P乙额 = 3W，甲灯泡的实际功率为P甲' = $\frac{U_并^2}{R_甲}$ = $\frac{(3V)^2}{12Ω}$ = 0.75W，此时两灯总功率为P = P甲' + P乙 = 0.75W + 3W = 3.75W。

3. 如图18-27甲所示的电路中，灯泡电阻不变，当闭合开关$S$后，两个电压表指针偏转均如图乙，则小灯泡$L_1$两端的电压为1.8$V$，小灯泡$L_1$和$L_2$电功率之比为1:4。

答案： 3.1.8 1:4[解析]灯L₁、L₂串联，电压表V₁测电源电压，电压表V₂测L₁两端的电压。因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电压表V₁的示数应大于V₂的示数；两个电压表指针偏转相同，所以电压表V₁的量程是0~15V，分度值为0.5V，示数为9V，即电源电压U = 9V；电压表V₂的量程是0~3V，分度值为0.1V，示数1.8V，即L₁两端的电压U₁ = 1.8V，U₂ = U - U₁ = 9V - 1.8V = 7.2V，因为串联电路电流处处相等，所以小灯泡L₁和L₂电功率之比为$\frac{P_1}{P_2}$ = $\frac{U_1I}{U_2I}$ = $\frac{1.8V}{7.2V}$ = $\frac{1}{4}$。

4. 民航局规定：严禁乘客携带超过$160\ W· h$(瓦·时)的锂电池上飞机。
某品牌锂电池充电宝铭牌上标有“$5\ V\ \ 10\ 000\ mA· h$”字样，充满电后，存储的电能为1.8×10⁵$J$，该充电宝能(选填“能”或“不能”)带上飞机。如图18-28所示，该充电宝同时为两部手机充电，此时两部手机是并联(选填“串联”或“并联”)的。

答案： 4.1.8×10⁵ 能 并联[解析]某品牌锂电池充电宝铭牌上标有“5V 10000mA·h”字样，则充满电后存储的电能W = UIt = 5V×10000×10⁻³A×3600s = 1.8×10⁵J = 0.05kW·h = 50W·h；因为50W·h＜160W·h，所以该锂电池充电宝可以带上飞机；充电宝可以同时给两部手机充电，在充电过程中，由于各用电器之间工作情况是互不影响，所以两部手机之间是并联接入充电宝的。

5. 如图18-29所示电路中电源电压恒定，$L_1$、$L_2$是标有“$6\ V\ \ 3\ W$”的两个完全相同的灯泡，灯泡电阻不受温度影响，只闭合$S_1$，灯泡$L_2$正常发光。当闭合$S_1$、$S_3$，断开$S_2$时，电流表的示数是1$A$，只闭合$S_2$时电路的总功率是1.5$W$。

答案： 5.1 1.5[解析]只闭合S₁，只有灯泡L₂工作，因为灯泡L₂正常发光，所以灯泡两端的电压为额定电压，且灯泡两端的电压为电源电压，即电源电压为6V，小灯泡正常发光的电流为Iₗ = $\frac{P_L}{U_L}$ = $\frac{3W}{6V}$ = 0.5A；当闭合S₁、S₂，断开S₃时灯泡L₁、L₂并联，电流表测量干路的电流，所以电流表的示数为I总 = 2Iₗ = 2×0.5A = 1A；小灯泡正常发光的电阻为Rₗ = $\frac{U_L^2}{P_L}$ = $\frac{(6V)^2}{3W}$ = 12Ω，只闭合S₂时两灯泡串联，根据电阻的串联和P = $\frac{U^2}{R}$可知，电路消耗的总功率为P = $\frac{U^2}{R_L + R_L}$ = $\frac{(6V)^2}{12Ω + 12Ω}$ = 1.5W。

1. 科学思维 如图18-30甲所示是定值电阻$R_1$和标有“$8\ V\ \ 8\ W$”灯泡$L$的$I-U$关系图像。如图乙所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器$R_2$的最大阻值为$12\ \Omega$。当开关$S$、$S_2$闭合、$S_1$断开，将滑动变阻器的滑片$P$滑到$b$端时，电流表的示数为$0.5\ A$（电流表可以更换量程）：
（1）求灯泡正常发光$10\ s$，电流通过灯泡产生的热量；
（2）求电源电压；
（3）当开关$S$、$S_1$、$S_2$同时闭合时，调节滑片$P$，求电路消耗的最大功率。

答案： 1.解:
(1)由题知，灯泡的额定功率为8W，正常发光10s电流通过灯泡产生的热量Q = W = P额t = 8W×10s = 80J；
(2)由题中电路图知，当开关S、S₂闭合、S₁断开、滑片P滑到b端时，L与R₂串联，电流表测电路中电流，由串联电路特点知，Iₗ = I₂ = 0.5A，由题中图像知，此时灯泡两端电压Uₗ = 2V，由欧姆定律知，此时变阻器两端电压U₂ = I₂R₂ = 0.5A×12Ω = 6V，所以电源电压U = Uₗ + U₂ = 2V + 6V = 8V；
(3)由题中电路图知，当开关S、S₁、S₂同时闭合、滑片在左端时，L与R₁并联，电路中电阻最小，消耗功率最大，由并联电路特点知，此时Uₗ = U = 8V，此时灯泡正常发光，所以Pₗ = P额 = 8W，由题中图像知，R₁ = 10Ω，根据I = $\frac{U}{R}$可知，I₁ = $\frac{U_L}{R_1}$ = $\frac{8V}{10Ω}$ = 0.8A，则R₁的功率P₁ = UI₁ = 8V×0.8A = 6.4W，电路消耗的功率最大为P最大 = Pₗ + P₁ = 8W + 6.4W = 14.4W。