《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

1. 在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，小明采用了如图18-32甲、乙所示的实验装置，其中两次实验电源电压相同，两个透明容器中封闭着等质量的空气。下列相关说法正确的是(D)

A.装置中U形管中液面高度的变化不能反映电阻丝产生热量的多少
B.图甲可探究电流相同时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越小
C.图乙中为探究产生的热量与电流的关系，电阻丝$R_3$的阻值应为$10\ \Omega$
D.对比两次实验，在相同时间内图乙中电阻丝$R_2$产生的热量大于图甲中电阻丝$R_1$产生的热量

答案： 1.D[解析]通过U形管中液面高度的变化能反映电阻丝产生热量的多少，利用了控制变量法，故A错误；图甲中，两电阻串联，故通过两电阻的电流相同，两电阻的阻值不同，且电阻阻值越大，U形管中液面高度差越大，说明产生的热量越多，故可探究电流相同时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越多，故B错误；探究产生的热量与电流的关系，需控制容器内电阻阻值相同，通过容器内电阻的电流不同，所以电阻丝R₃的阻值应为5Ω，故C错误；图乙中，右边两个电阻并联后总电阻要比10Ω小，再与左边的电阻串联，这样总电阻就比甲图中的总电阻小，由于电源电压相同，所以乙图中的电流就比甲图中的电流大，在通电时间相同的情况下，根据Q = I²Rt可知，图乙中电阻丝R₂产生的热量大于图甲中电阻丝R₁产生的热量，故D正确。

2. 测量小灯泡额定功率的实验中，器材如下：待测小灯泡(额定电压为$2.5\ V$)、电源(电压恒为$6\ V$)、电流表($0\sim0.6\ A$、$0\sim3\ A$)、电压表($0\sim3\ V$、$0\sim15\ V$)、滑动变阻器、开关各一只、导线若干。
(1)如图18-33甲所示是某同学开始时连接的电路，仔细观察发现该电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上画“$×$”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。

(2)电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的下一步操作是移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
(3)正确连接电路后，闭合开关进行实验，记录的数据如下表所示。当电压表示数为$2.5\ V$时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为0.75$W$。分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大(选填“增大”“不变”或“减小”)，小灯泡的实际功率由实际电压(选填“额定功率”“额定电压”或“实际电压”)决定。

(4)完成上述实验后，另有同学设计了如图丙所示的电路，测出了额定电流为$I_{额}$的小灯泡的额定功率。电源电压不变，滑动变阻器$R_1$的最大阻值为$R_1$，实验方案如下：
①按电路图连接电路。
②只闭合开关$S_1$，移动$R_1$的滑片，使电流表的示数为$I_{额}$，灯泡正常发光。
③只闭合开关$S_2$，保持R₁滑片位置不动，移动R₂滑片，使电流表的示数为$I_{额}$。
④保持$R_2$的滑片位置不动，将$R_1$的滑片移到最左端，电流表的示数为$I_1$，再将$R_1$的滑片移到最右端，电流表的示数为$I_2$。
⑤小灯泡额定功率的表达式为$P_{额}=$I额²·$\frac{I_2 R_1}{I_1 - I_2}$。(用$I_{额}$、$I_1$、$I_2$、$R_1$表示)

答案：
2.
(1)如图(见图18'-2)
(2)移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
(3)0.75 增大 实际电压
(4)③保持R₁滑片位置不动，移动R₂滑片 ⑤I额²·$\frac{I_2 R_1}{I_1 - I_2}$[解析]
(1)原电路中，电流表与变阻器串联后再与灯并联，电压表测电源电压是错误的，灯与变阻器串联，电压表与灯并联，如图(见图18'-5)。
(2)电流表、电压表均有示数，说明电路不存在断路，灯泡不发光，可能是电路电流太小，电路总电阻太大，接下来的操作是：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光。
(3)电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率P额 = U额I = 0.25V×0.3A = 0.75W；由题表中数据知，灯泡两端电压越大，通过它的电流也越大，由P = UI知灯泡的实际功率越大，即灯泡消耗的电功率随电压的增大而增大，且实际电压越大，实际功率越大。
(4)①按电路图连接电路；②仅闭合开关S₁，移动R₁滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光，此时灯泡与R₁串联；③仅闭合开关S₂，保持R₁滑片位置不动，移动R₂滑片，使电流表的示数为I额，此时R₁与R₂串联，因为电路中电流仍为I额，所以R₂ = Rₗ；④保持R₂的滑片位置不动，将R₁的滑片移到最左端，电流表的示数为I₁，再将R₁的滑片移到最右端，电流表的示数为I₂，由串联电路特点和欧姆定律可得：U = I₁R₂ = I₂(R₁ + R₂)，解得R₂ = $\frac{I_2 R_1}{I_1 - I_2}$；⑤小灯泡额定功率的表达式为P额 = I额²Rₗ = I额²R₂ = I额²·$\frac{I_2 R_1}{I_1 - I_2}$。