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　电能　电功　电功率
考点一　电能、电功
理解 电流做功的过程,实际就是①　　　　能转化为②　　　　的能的过程;电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能
单位 国际单位:焦耳。常用单位:度(千瓦时)。 1度=③　　　　kW·h=④　　　　J。“1度”的规定:1 kW的用电器工作1 h消耗的电能就是1 kW·h,即“1度”
计算 公式 公式:⑤　　　　(适用于所有电路)。对于纯电阻电路可推导出:W=I2Rt=t
推导 公式 (1)串联电路中常用公式:W=I2Rt,可得W1∶W2=R1∶R2; (2)并联电路中常用公式:W=t,可得W1∶W2=R2∶R1; (3)无论用电器串联或并联,计算在一定时间内所做的总功,常用公式W=W1+W2+…+Wn
注意 用公式W=Pt计算电功时要注意单位的换算与统一。若P、t的单位是W、s,则W的单位是J;若P、t的单位是kW、h,则W的单位是kW·h
考点二　电能表
作用:测量用电器在一定时间内⑥　　　　　　　　。
测量:用电器在某一段时间内消耗的电能等于这段时间内电能表前后两次的示数之⑦　　　　。如图所示,这家一周消耗的电能为⑧　　　　kW·h。
考点三　电功率
电功率
定义 电流所做的功与时间⑨　　　
物理意义 表示⑩　　　　　　的物理量
单位 国际单位　　　　,常用单位　　　　
计算 公式 P=　　　　=　　　　(适用于所有电路)。对于纯电阻电路可推导出:P=　　　　=　　　　
推导 公式 (1)串联电路中常用公式:P=I2R,可得P1∶P2=R1∶R2; (2)并联电路中常用公式:P=,可得P1∶P2=R2∶R1; (3)无论用电器串联或并联,计算总功率常用公式:P=P1+P2+…+Pn
注意 用公式P=计算电功率时要注意单位的换算与统一。若W、t的单位是J、s,则P的单位是W;若W、t的单位是kW·h、h,则P的单位是kW
额定功率和实际功率
额定电压 用电器　　　　　　时的电压,也就是用电器铭牌上标着的电压值
额定功率 用电器在　　　　　　下工作时的电功率
用电器的电功率与用电器两端的电压的关系 U实=U额,则P实　　　　P额,用电器正常工作(灯正常发光)
U实>U额,则P实　　　　P额,长期使用影响用电器寿命(灯发光强烈)
U实总结 影响灯泡亮暗的因素:灯泡的亮暗只与它的　　　　有关,　　　　越大,灯泡越亮,反之灯泡越暗
常考举例 a.家用空调的电功率约1 000 W;b.电吹风机的电功率约500 W;c.洗衣机的电功率约300 W
(教材素材改编题)标有“4 V　2 W”的小灯泡正常发光5 min消耗的电能是　　　　J;将这个灯泡(电阻不随温度变化)接到电压为2 V的电源上,灯泡的实际电功率　　　　W。
(教材素材改编题)如图所示电路中,电源电压恒为4 V,R为定值电阻,小灯泡L的规格为“6 V　3.6 W”。闭合开关S,电流表的示数为1.2 A,则小灯泡的实际电功率为　　　　W(忽略灯丝电阻的变化),电阻R的阻值为　　　　Ω。
(教材素材改编题)灯泡L1和L2分别标有“220 V　25 W”和“220 V　100 W”的字样,则灯泡L1正常发光时的电阻是　　　　Ω;若将这两盏灯并联在220 V电路中,发光较亮的是　　　　;若将这两盏灯串联在220 V电路中,发光较亮的是　　　　。
重难点一　电能表的相关计算
小明家的电能表面板如图所示,图中电能表的示数为　　　　kW·h。他家同时使用的用电器总功率不能超过　　　　　W。家里新添置一台空调并接入该电能表中,让其单独工作5 min,电能表的指示灯闪烁了320次,则该空调的实际电功率为　　　　　W。
利用电能表和秒表测量电功率
(2025·秦皇岛青龙县模拟)图1是小亮家新买的电热足浴盆,该足浴盆的内部由加热系统和按摩系统两部分组成,加热系统的加热电阻的额定电压为220 V,额定功率为605 W。图2是小亮家的电能表,他仅让电热足浴盆进行加热,6 min内电能表的转盘转了100 r,则这段时间内消耗的电能为　　　　J,加热电阻工作时其两端的实际电压为　　　　V。(加热电阻的阻值不随温度变化)
重难点二　电功率的相关计算
如图所示的电路,电源电压为12 V保持不变,当开关S1、S2同时闭合时,电流表示数为0.6 A,当开关S1、S2均断开时,电流表示数为0.4 A,R0=20 Ω,求:
(1)R1和R2的阻值。
(2)电路的最大电功率和最小电功率。
(1)整个电路的最大或最小电功率:找到整个电路的最小或最大电阻,由P=来进行计算。
(2)某一定值电阻的最大或最小电功率:找到通过该定值电阻的最大或最小电流,由P=I2R来进行计算。
(3)滑动变阻器的最大电功率:当滑动变阻器R与定值电阻R0串联时,PR=I2R=R=,当分母最小,即R=R0时,滑动变阻器电功率最大,为PRmax=。
图甲是小灯泡L的U-I图像,其额定电压为5 V。如图乙所示的电路中,电源电压恒定,滑动变阻器的铭牌上标有“20 Ω　1 A”。闭合开关S,滑动变阻器的滑片在B端时,电压表的示数为3 V。求:
(1)小灯泡的额定功率和电源电压。
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的电阻。
(3)若用一个阻值为2.5 Ω的电阻替换小灯泡,电压表选用0~3 V的测量范围,为了保证电路安全,在移动滑动变阻器滑片的过程中,电路总功率的范围。
实验　测量小灯泡的电功率
实验电路图及实物图
实验器材
电源、导线、开关、小灯泡(额定电压2.5 V)、电流表、电压表、　　　　　　　。
实验原理
　　　　　　　　　　　。
实验操作
(1)将电压表和电流表指针调零,　　　　开关,按照电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片移到阻值　　　　处。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数依次为2 V、2.5 V和3 V,依次记下电压表示数U和对应的电流表示数I,分别将U、I记录在表格中。
(3)观察并比较三次小灯泡的发光情况,将现象记录在表格中。
序号 电压U/V 电流I/A 发光情况 电功率P/W
1 2 0.28 较暗 0.56
2 2.5 0.3 正常 0.75
3 3 0.34 较亮 1.02
实验结论
(1)当U实(2)当U实=U额时,P实　　　P额,灯泡　　　　　　。
(3)当U实>U额时,P实　　　P额,灯泡　　　　。
交流与反思
(1)连接电路时,开关要　　　　,滑动变阻器的滑片要移至阻值最　　　　处,检查无误后,开关闭合前要先进行　　　　。
(2)滑动变阻器在电路中的作用:保护电路和改变　　　　两端的电压。
(3)测量小灯泡的额定功率时,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数等于　　　　　　　　　　。
(4)测量范围的选择
①电压表的测量范围一般根据题中的电源电压或小灯泡的　　　　电压来判断;
②电流表的测量范围由I=　　　或I=　　　决定;
③滑动变阻器的规格选取利用R滑=　　　　决定。
(5)不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因是 　 。
实验拓展:特殊情况下测小灯泡额定功率P额
(1)缺少电流表:电压表+定值电阻替代电流表。(如图1所示)
①闭合S、S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的读数为U额;
②断开S1,闭合S、S2,保持滑片位置不变,读出电压表的示数为U1;
③表达式:P额=U额。
(2)缺少电压表:电流表+定值电阻替代电压表。(如图2所示)
①闭合S、S2,断开S1,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的读数为I0=;
②断开S2,闭合S、S1,保持滑片位置不变,读出电流表的示数为I1;
③表达式:P额=I1-U额。
在某实验小组“测量小灯泡额定功率”实验中,小灯泡额定电压为3.8 V。
【基础设问】
(1)用笔画线代替导线将图1实验电路补充完整,要求:滑片右移时,电压表示数减小。
(2)连接好电路闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光,两电表均无示数,于是利用另一个完好的电流表并联接在图1中各个元件两端试触进行电路故障检测,检测结果如下表所示,则电路中的这一处故障为　　　　(各处导线连接完好)。
被并联的元件 开关 小灯泡 滑动变阻器
电流表示数 无示数 无示数 有示数
(3)排除故障后,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时眼睛应注意观察　　　　(选填“电压表”“电流表”或“灯泡”),当滑片移到某一位置时,电压表示数为3.8 V,电流表的示数如图2所示,读数为　　　　A。
(4)将测得的多组数据记录在下面表格中:
实验序号 1 2 3 4 5
电压/V 0.6 1.2 1.8 2.8 3.8
电流/A 0.24 0.38 0.48 0.54
发光情况 不发光 很暗 较暗 较亮 正常发光
①为达成实验目的,表格中的表头空缺的内容应是　　　　。
②由表格数据可知,小灯泡的额定功率是　　　　W。
③第1次实验小灯泡不发光的原因是　　　　　　　　　　　　　　。
④分析表格数据可得,小灯泡实际电功率越大,小灯泡的亮度越　　　　。
【补充设问】
(5)(数据处理)小海将多次测量的电功率求平均值作为小灯泡的额定功率,你认为这样处理数据是
　　　　(选填“合理”或“不合理”)的,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)几位同学还做了小灯泡的电功率与电压二次方、电流二次方的关系图像,如图所示,其中表示电功率与电压二次方关系的是　　　　,电功率与电流二次方关系的是　　　　。
A B C D
(7)另一小组同学利用6 V的电源电压测量该小灯泡的额定功率,在实验中发现电压表标有15 V的接线柱损坏了无法使用,于是他向老师请教,老师告诉他用该电压表仍能测量该灯泡的额定功率,你认为老师的方案可能是　　　　(选填字母)。
A.只将电源电压减小
B.只更换一个其他规格的滑动变阻器
C.将该电压表并联到滑动变阻器的两端
【新考法】
(8)(实际应用)有同学发现标有“220 V　8.5 W”的LED灯与标有“220 V　60 W”的普通白炽灯都正常发光时,亮度几乎相当。原因是　　　　 (选填“LED灯”或“白炽灯”)将　 　　　能转化成
　　　　能的效率更高。
（9）(特殊方法测量)另一小组在做“测量小灯泡电功率”的实验时,发现电压表损坏,于是找来了一个阻值为R0的定值电阻,在老师的指导下,设计了如图3所示电路,请你帮他们完善下列实验步骤。(小灯泡的额定电压用U额表示)
①将电流表接到　　　　(选填“a”或“b”)处,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为　　　　。
②保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关S,将电流表接到　　　　处,再闭合开关S,读出此时电流表的示数为I。
③小灯泡的额定功率为P额=　　　　。(用U额、R0、I表示)
命题点一　动态电路的定性分析
(2025·河北)如图为某研究小组设计的风速自动报警器电路示意图,电源电压不变,R1为压敏电阻,它的阻值随风速v的增加而减小,R2为定值电阻。当风速v10,两表都是在大于等于各自设定的电压值或电流值时触发报警。在电路处于两表都未报警的工作状态下,下列说法正确的是 (　　)
A.风速减小时,R2的功率会增大 B.风速变化时,电压表示数一定不变
C.当v=v2时,触发报警的表是电流表 D.风速变化时,电压表和电流表示数之比不变
(2024·河北改编)如图所示,电源电压为6 V。a、b为两个电表,其中一个为电流表,一个为电压表。R1=10 Ω,R2∶R3=2∶3。闭合开关S,电路总功率为P1,通过M点的电流为I1,a、b互换后再闭合开关,电路总功率为P2,通过M点的电流为I2。若P1∶P2=5∶6,I2-I1=0.1 A,下列说法正确的是(　　)
A.a为电压表
B.R2的阻值为30 Ω
C.将图中的电源、电表a、电表b任意互换,闭合开关,电路总功率的最小值为3 W
D.将R1、R2、R3中的一个与图中的电表a互换,闭合开关,电表a的示数可能比互换前小
(2023·河北改编)如图所示,电源电压不变,只闭合开关S1后,电流表的示数为0.4 A;断开开关,将电流表和电压表的位置互换,再将开关S1、S2均闭合,电流表的示数为1 A,电压表的示数为6 V。下列说法不正确的是 (　　)
A.电源电压为6 V
B.电阻R2的阻值为15 Ω
C.两表位置互换前后,电阻R1两端的电压之比为2∶5
D.两表位置互换前后,电阻R2的电功率之比为9∶25
(2022·河北改编)在如图所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L上标有“12 V　12 W”字样,滑动变阻器R0的最大阻值为20 Ω,a、b为电流表、电压表其中之一,且不相同。只闭合开关S1,滑片P置于左端,电流表示数为1 A;再闭合开关S2、S3,移动滑片P,电流表示数始终为1 A。已知灯泡的电阻随温度升高而增大。下列说法不正确的是 (　　)
A.a为电压表
B.电源电压为12 V
C.只闭合开关S1,若电流表示数为0.5 A,则滑动变阻器接入电路的阻值为12 Ω
D.将a与R0互换,开关均闭合,移动滑片P,滑动变阻器的电功率的最小值为7.2 W
(2021·河北改编)如图所示电路,电源电压不变,滑动变阻器R2的最大阻值与R1的阻值均为R0,a、b、c分别为电阻(阻值为R0)、电流表、电压表其中之一,且不相同。当S1、S3闭合时,移动滑片P,电路中的电功率始终为R0。下列有关说法不正确的是 (　　)
A.b、c可能为电流表,也可能为电压表
B.开关都闭合时,电路的电功率为2R0
C.只闭合S1,若b为电压表,P向右移动,b的示数可能变小
D.将a、c互换,开关都闭合时,电路中的电流可能为3I0
命题点二　电功率的综合计算
(2023·河北)如图1所示,电源电压不变,电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V,滑动变阻器R的规格为“50 Ω　2 A”,灯泡L的额定电流为0.3 A。图2是灯泡L的电流与电压关系图像。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,当滑片P移至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为2.5 V和0.25 A。
(1)求电源电压。
(2)在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,灯泡的最小电功率是多少
(3)用定值电阻R1替换灯泡L,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3 A,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50 Ω,求定值电阻R1的可能值。
图1　 　图2
(2022·河北)如图,电源电压为18 V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,电流表的测量范围为“0~0.6 A”,电压表的测量范围为“0~15 V”。闭合开关S,移动滑片,当滑片移至滑动变阻器的中点时,电流表的示数为0.36 A,电压表的示数为3.6 V。求:
(1)R0的阻值。
(2)滑动变阻器的最大阻值。
(3)在保证电路安全的情况下,电路的最大电功率为P1;将电压表改接在R两端,电路的最小电功率为P2。P1∶P2的值。
(2021·河北)如图,小灯泡L的规格为“5 V 1 W”,R0=50 Ω,电源电压不变,电流表的两个测量范围分别为“0~0.6 A”“0~3 A”,闭合开关,小灯泡L正常发光。
(1)求R0的电功率和电源电压。
(2)拆除小灯泡L,从规格分别为“10 Ω　1 A”“100 Ω　0.5 A”的滑动变阻器中选择其中之一,以及若干导线连入电路。选择哪种规格的变阻器,电路的电功率最大 最大电功率是多少
【详解答案】
教材考点·深度梳理
①电　②其他形式　③1　④3.6×106　⑤W=UIt　⑥消耗的电能　⑦差
⑧41.8　⑨之比　⑩电流做功快慢
瓦(W)　千瓦(kW)　　UI
I2R　　正常工作　额定电压
=　>　<　实际电功率
实际电功率
对应练习
1.600　0.5
2.1.6　5
3.1 936　L2　L1
重点难点·提升训练
重难点一
例1.219.6　2 200　1 200
解析:电能表读数时,数字方框中最后一位是小数,单位是 kW·h,由题图可知,此时电能表的示数为219.6 kW·h;由题图中所给参数可知,电能表正常工作时的电压为220 V,允许通过的最大电流为10 A,则他家同时使用用电器的最大总功率:Pmax=UImax=220 V×10 A=2 200 W;3 200 imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁3 200次,则指示灯闪烁320次时,用电器消耗的电能: W==0.1 kW·h,则该空调的实际电功率:P==1.2 kW=1 200 W。
变式训练
1.1.8×105　200
解析:电能表参数2 000 r/(kW·h)表示每消耗1 kW·h的电能,转盘转2 000 r。已知转盘转了100 r,则消耗的电能W==0.05 kW·h=1.8×105 J。加热电阻的阻值不随温度变化,则加热电阻R==80 Ω。加热电阻的实际电功率P==500 W。由R=可知实际电压U==200 V。
重难点二
例2.解:(1)由题图可知,当S1、S2都闭合时,R2被短路,电路中电阻R1、R0并联,R1中电流I1=0.6 A,电压U=12 V;
由I=得,R1的阻值:R1==20 Ω;
当开关S1、S2均断开时,R1和R2串联,电流表A测电路电流,此时R总==30 Ω,
则R2的阻值:R2=R总-R1=30 Ω-20 Ω=10 Ω。
(2)由题图可知,当S1、S2都闭合时,R2被短路,电路中电阻R1、R0并联,此时电路总功率最大,
P1==7.2 W,
P0==7.2 W;
电路的最大电功率:P大=P0+P1=7.2 W+7.2 W=14.4 W;
当开关S1、S2均断开时,R1和R2串联,此时电路总功率最小,则电路的最小电功率:P小==4.8 W。
变式训练
2.解:(1)由题图甲可知小灯泡在额定电压5 V时,额定电流为0.8 A,小灯泡的额定功率为:P=UI=5 V×0.8 A=4 W;
滑动变阻器滑片在B端时,电压表的示数为3 V,根据图像知,电路中电流为0.6 A,故电源电压为:U=UL+IR大=3 V+0.6 A×20 Ω=15 V。
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压为UR=15 V-5 V=10 V,
滑动变阻器连入电路的电阻为:R==12.5 Ω。
用一个阻值为2.5 Ω的电阻替换小灯泡,电压表选用0~3 V的测量范围,为了保证电路安全,电压表示数为3 V时,滑动变阻器连入电路的电阻最小,电路电流最大为:I==1.2 A,因滑动变阻器允许通过的最大电流为
1 A,
所以电路中最大电流为1 A;
此时电路总功率最大:Pmax=UImax=15 V×1 A=15 W;
当滑动变阻器滑片在B端时电路的电阻最大,此时电路中电流最小,电路总功率最小:Pmin==10 W。故电路总功率的范围为10~15 W。
重点实验·完全突破
实验
2.滑动变阻器
3.P=UI
4.(1)断开　最大
5.(1)<　较暗　(2)=　正常发光　(3)>　较亮
6.(1)断开　大　试触　(2)小灯泡
(3)小灯泡的额定电压　
(4)①额定　②　　③
(5)电压改变,电功率也改变,求平均值无意义
即时演练
(1)如图所示:
(2)滑动变阻器断路　(3)电压表　0.58
(4)①电功率/W　②2.204　③小灯泡实际电功率过小　④亮
(5)不合理　不同电压下小灯泡的电功率不同,求平均值无意义
(6)B　C　(7)C　(8)LED灯　电　光
(9)①a　　②b　③U额
河北中考·考向体验
1.C　解析:由题图可知,R1和R2串联,电压表测量R1两端的电压,电流表测量电路中的电流,风速减小时,R1的阻值增大,电路的总电阻增大,由I=可知电路中的电流减小,由P=I2R可知R2的功率减小,故A错误;风速变化时,R1的阻值会发生变化,由串联分压可知,R1两端的电压发生变化,即电压表示数发生变化,故B错误;当风速v≥v2时,R1的阻值减小,由串联分压可知,R1两端的电压减小,即电压表的示数减小,由电阻的串联规律可知,电路的总电阻减小,由I=可知电路中的电流增大,电流表超过设定电流值触发报警,当风速v≤v1时,R1的阻值增大,由串联分压可知,电压表的示数增大,电压表超过设定电压值触发报警,由电阻的串联规律可知,电路的总电阻增大,由I=可知电路中的电流减小,即电流表的示数减小,所以当v=v2时,触发报警的表是电流表,故C正确;由R=可知,电压表和电流表示数之比等于R1的阻值,风速变化时,R1的阻值发生变化,所以电压表和电流表示数之比发生变化,故D错误。
2.C　解析:由题意可知,当两个电表互换位置后,P1∶P2=5∶6,则P1∶P2=UI1∶UI2=I1∶I2=5∶6①,两次的电流关系为I2-I1=0.1 A②,联立①②式可得,I1=0.5 A,I2=0.6 A。当a为电压表,b为电流表时,R1单独工作,R2和R3被短路,电路中的电流为IR1==0.6 A=I2,则刚开始时,a是电流表,b为电压表,电路电流为I1=0.5 A,故A错误;当a为电流表,b为电压表时,R1被短路,R2和R3并联工作,则电路中的电流为I1==0.5 A ③,两个电阻的阻值关系为R2∶R3=2∶3④,联立③④可得,R2=20 Ω,R3=30 Ω,故B错误;由题意可知,将图中的电源、电表a、电表b任意互换,共有如下6种组合:
根据P=可知,当电路中阻值最大时,电路中的电功率最小,图(1)为题中原图,R2和R3并联工作,阻值为R总1
==12 Ω,图(2)为题中a、b互换位置后,为R1单独工作,阻值R总2=R1=10 Ω,图(3)为R1单独工作,阻值R总3=R1=10 Ω,图(4)为R1、R2和R3并联工作,阻值为R总4= Ω,图(5)为R2和R3并联工作,阻值为R总5=R总1=12 Ω,图(6)为R1、R2和R3并联工作,阻值为R总6=R总4= Ω,综上可知,电路中的最大阻值为12 Ω,则电路中的最小电功率为Pmin==3 W,故C正确;将R1、R2、R3中的一个与图中的电表a互换,有如下3种情况:
图(7)　　 图(8) 图(9)
根据A中分析可知,未更换之前,R1被短路,R2和R3并联工作,电流表测量干路电流,电路中的阻值为12 Ω;图(7)中,R1被短路,R2和R3并联,与未更换前一致,故图(7)中电流表示数将不变;图(8)中,R3被短路,R1和R2并联,电流表测量干路电流,电路中的阻值为R总8= Ω,根据I=可知,图(8)中电流表的示数比互换前大;图(9)中,R2被短路,R1和R3并联,电流表测量干路电流,电路中的阻值为R总9==7.5 Ω,根据I=可知,图(9)中电流表的示数比互换前大,综上所述,故D错误。
3.B　解析:当将电压表、电流表的位置互换后开关S1、S2均闭合时,两电阻并联,电流表测R1支路的电流,电压表测量电源电压,则电源电压为6 V,故A正确;电压表、电流表的位置互换后,根据I=可得R1==6 Ω,两表位置互换前,只闭合开关S1后,两电阻串联,电流表测电路中的电流,根据I=可得总电阻:R==15 Ω,根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和可得R2的阻值为R2=R-R1=15 Ω-6 Ω=9 Ω,故B不正确;两表位置互换前,根据I=可得R1两端的电压:U1=IR1=0.4 A×6 Ω=2.4 V。两表位置互换后R1两端的电压为电源电压6 V,则两表位置互换前后,电阻R1两端的电压之比为U1∶U=2.4 V∶6 V=2∶5,故C正确;两表位置互换前R2的电功率:P2=I2R2=(0.4 A)2×9 Ω=1.44 W,两表位置互换后R2的电功率:P'2==4 W,则两表位置互换前后,电阻R2的电功率之比为P2∶P'2=1.44 W∶4 W=9∶25,故D正确。
4.C　解析:只闭合开关S1,滑片P置于左端,电路为灯泡L的简单电路,电流表示数为1 A;开关都闭合,移动滑片P,电流表示数始终为1 A,说明b为电流表,把滑动变阻器短路了,导致滑动变阻器失去调节作用,则a为电压表,故A正确;灯泡的额定电流为I额==1 A;只闭合开关S1,滑片P置于左端,则电路中只接灯泡,而电流表示数为1 A,则灯泡额定电压为电源电压,即12 V,故B正确;只闭合开关S1,若电流表示数为0.5 A,则灯泡温度不为额定电流时的温度,电阻也不为额定电流时的电阻,则无法计算此时滑动变阻器接入电路的阻值,故C不正确;将a与R0互换,开关均闭合,则滑动变阻器和灯泡并联,互不影响,根据公式P=可知,移动滑片P,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电功率最小,为Pmin==7.2 W,故D正确。
5.C　解析:当S1、S3闭合时,移动滑片P,电路中的功率始终为R0,说明滑动变阻器没有接入电路,据此分析出a是电阻,c与b都是既可能为电流表,也可能为电压表,且电源电压U=I0R0,故A正确;开关都闭合时,滑动变阻器被短路,a和R1并联,此时总电阻R总=,I==2I0,P=I2R=(2I0)2×=2R0,故B正确;只闭合S1,若b为电压表,a和滑动变阻器串联,电压表b测量滑动变阻器两端的电压,因a是电阻,则电阻和滑动变阻器串联,P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联分压特点可知b的示数变大,故C不正确;a是电阻,c可能是电流表,也可能是电压表,当c为电流表时,若将a、c互换,开关都闭合时,a与R2并联,则通过a的电流为I0,若电路中的电流为3I0,根据并联电路的电流特点可知通过R2的电流为3I0-I0=2I0,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R'2=,小于滑动变阻器的最大阻值R0,故D正确。
6.解:(1)闭合S,灯泡L与滑动变阻器R串联,当I=0.25 A时,U滑=2.5 V,由题图2可知此时UL=2.0 V,
根据串联电路电压的特点得
U电源=UL+U滑=2.0 V+2.5 V=4.5 V。
(2)由题意知,当电压表示数最大为3 V时,灯泡L两端电压最小,此时灯泡L的电功率最小,灯泡L两端最小电压
=U电源-U'滑=4.5 V-3 V=1.5 V,
由题图2知,灯泡L的最小电流Imin=0.2 A,
灯泡L的最小电功率:
P=Imin=1.5 V×0.2 A=0.3 W。
(3)用定值电阻R1替换灯泡L后,调节滑动变阻器的滑片P,电路中最大电流有两种可能:I大=0.6 A或I大<0.6 A;
①若I大=0.6 A,则最小电流I小=I大-ΔI=0.6 A-0.3 A=0.3 A,此时电压表示数最大为3 V,
R1中最小电流I小=,
即0.3 A=,解得R1=5 Ω。
②若I大<0.6 A时,由题意可得,最大电流I大=,最小电流I小=,
则ΔI=I大-I小,
即ΔI=,代入数值得0.3 A=,
解得R1=10 Ω。
故定值电阻R1的可能值为5 Ω或10 Ω。
7.解:(1)由题图知,R0与R串联,电压表测R0两端电压,电流表测电路中电流,
由欧姆定律可得,R0的阻值:
R0==10 Ω。
(2)由欧姆定律,可得电路的总电阻:
R总==50 Ω,
滑片在滑动变阻器的中点,由串联电路的电阻规律得
R=R总-R0=50 Ω-10 Ω=40 Ω,
故滑动变阻器的最大阻值R=80 Ω。
(3)当滑动变阻器的滑片向左滑时,电路中电阻变小,电流变大,电路中电流最大为I大=0.6 A,
此时电压表示数
U'0=I大R0=0.6 A×10 Ω=6 V<15 V,
电路安全,符合题意;
电压表改接在R两端,电压表测R两端的电压,当滑片滑到最右端时,电压表示数最大为15 V,由串联分压原理知,此时滑动变阻器连入电路的阻值最大,通过电路的电流最小,
I小==0.3 A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值
R滑==50 Ω<80 Ω,
这说明电路中的最小电流是0.3 A,
当电源电压一定,电流最小时,电路的电功率最小,
所以。
8.解:由电路图可知,闭合开关,灯泡L与定值电阻R0串联,电流表测电路中的电流。
(1)灯泡正常发光时其两端的电压UL=5 V,电功率PL=1 W,因串联电路中各处的电流相等,所以由P=UI可得电路中的电流为
I1==0.2 A,
由I=,可得R0两端的电压为
U0=I1R0=0.2 A×50 Ω=10 V,
R0的电功率为
P0=U0I1=10 V×0.2 A=2 W,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压为
U=U0+UL=10 V+5 V=15 V。
若定值电阻R0与滑动变阻器R串联,当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,最大电流
I大==0.3 A;
若定值电阻R0与滑动变阻器R并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以通过滑动变阻器的最小电流分别为IR==1.5 A,
I'R==0.15 A,
因“10 Ω　1 A”的滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,小于1.5 A,所以该规格的滑动变阻器不能与定值电阻R0并联;因“100 Ω　0.5 A”的滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A,大于0.15 A,所以该规格的滑动变阻器能与定值电阻R0并联。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电路的最大总电流为I'大=I大+I'R大=0.3 A
+0.5 A=0.8 A。
综上可知,当“100 Ω　0.5 A”的滑动变阻器与定值电阻R0并联时,电路的最大电功率为
P大=UI'大=15 V×0.8 A=12 W。

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