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第九章　电路及其应用　电能
一、选择题：共8小题，1～6题只有一个选项符合要求，7～8题有多个选项符合要求。
1．在我国偏远乡村的电路上常用熔断保险丝。当电路中有较大电流通过时，保险丝会快速熔断，及时切断电源，保障用电设备和人身安全。经测量，有一段电阻为R、熔断电流为2 A的保险丝。若将这段保险丝对折后绞成一根，那么保险丝的电阻和熔断电流将变为(　　)
A．R，4 A B．R，4 A
C．R，0.5 A D．R，1 A
2．如图是两个量程的电压表，当使用A、B两个端点时，量程为0～5 V，当使用A、C两个端点时，量程是0～15 V，已知表头电阻Rg＝300 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则(　　)
A．R1＝5.3×103 Ω B．R1＝5×103 Ω
C．R2＝1×104 Ω D．R2＝1.5×104 Ω
3．图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮标(浮标与杠杆绝缘)，另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是(　　)
A．电路中电流减小
B．R1两端电压减小
C．整个电路消耗的功率增大
D．电源输出功率一定增大
4．如图甲所示，电路中电源电动势为3 V、内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法正确的是(　　)
A．L1中的电流为L2中电流的2倍
B．L3的电阻为1.875 Ω
C．L3消耗的电功率为0.75 W
D．L2和L3消耗的总功率为3 W
5．如图所示的U-I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I关系曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知(　　)
A．电源的输出电压为2 V
B．电源电动势为3 V，内阻为0.5 Ω
C．电源的输出功率为3.0 W
D．电源的效率为60%
6．(2025·四川甘孜一模)在如图所示的电路中，定值电阻R1＝R4＝3 kΩ，R2＝2 kΩ，R3＝R5＝12 kΩ，电容器的电容C＝6 μF，电源的电动势E＝10 V，内阻不计，当开关S1闭合电流达到稳定时，处在电容器中间带荷电量q＝2×10-3 C的油滴恰好保持静止，当开关S2闭合后，则以下判断正确的是(　　)
A．电容器上极板是高电势点
B．带电油滴加速向上运动
C．a、b两点的电势差Uab＝8 V
D．通过R3的电荷量Q＝4.8×10-5 C
7．(2025·河南新乡市高三期中)如图所示，直线OC为电源的总功率随电流I变化的图线，抛物线ODC为该电源内部热功率随电流I变化的图线，若该电源与电阻B串联后，电路中的电流为0.5 A，则下列说法正确的是(　　)
A．电阻B的阻值为11.5 Ω
B．电源的内阻为1.5 Ω
C．电源与电阻B串联后，路端电压为5.75 V
D．电源与电阻B串联后，电源内部热功率为0.375 W
8．(2025·黑龙江大庆市铁人中学期末)如图所示，电源电动势E＝10 V、内阻r＝1 Ω，电动机M的内阻R0＝4 Ω，闭合开关S后，标有“8 V　12 W”的灯泡恰能正常发光，则(　　)
A．图中理想电流表示数为1 A
B．电源的输出功率为16 W
C．10 s内电动机产生的热量为10 J
D．电动机的机械功率为4 W
二、非选择题：共2小题。
9．(10分)某小组测量一段电阻丝的电阻率，先用电阻表测出其阻值约为200 Ω，为了较准确的测量，选用以下仪器：电源(20 V，内阻可不计)、滑动变阻器(阻值为0～20 Ω)、电流表(0～100 mA，内阻约5 Ω)、电压表(0～15 V，内阻约30 kΩ)、开关和导线若干。
(1)①用图甲中的螺旋测微器测量直径时，将电阻丝放在测砧与测微螺杆之间，先旋动________，当测微螺杆快靠近物体时，再旋动________，直到听见“喀喀”的声音，再扳动________并读数。上述操作选择的部位依次是(　　)
A．a、b、c　　B．b、c、a　　C．c、b、a
②测量结果如图乙所示，直径d＝________ mm。
(2)请将电路实物连线补充完整。
(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______(选填“a”或“b”)端；用刻度尺测量电阻丝的长度L，某次实验电压表的示数为U，电流表的示数为I，用实验测量的物理量L、d、U、I表示电阻率，则表达式为ρ＝________；
(4)不考虑偶然误差，通过该实验测得的电阻率________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
10．(14分)如图所示，已知电源电动势E＝6 V、内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。
(1)当电阻箱R示数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值；
(2)当电阻箱R示数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值；
(3)求电源的最大输出功率；
(4)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，当电阻箱R示数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。
检测(九)
1．A　[根据Rρ可知，对折后电阻为R'ρR，而两段最大电流为2 A的保险丝并联，其允许通过的最大电流I'2Imax4 A，故选A。]
2．C　[由欧姆定律Ig，代入数据解得R1 Ω－300 Ω4 700 Ω，同理解得R2 Ω－300 Ω－4 700 Ω1×104 Ω，C项正确。]
3．C　[当汽车加油油箱内油面上升时，通过浮标和杠杆使触点P向下滑动，滑动变阻器R接入电路的电阻变小，整个电路的总电阻变小，电路中的电流变大，故A错误；R1两端电压U1IR1，由于电路中的电流变大，所以R1两端电压升高，故B错误；整个电路消耗的功率PEI，由于电路中的电流变大，所以整个电路消耗的功率增大，故C正确；电源输出功率P出I2R外，当R外r时，电源输出功率最大，因不知道电路中各个电阻的大小关系，所以无法判断电源输出功率的变化，故D错误。]
4．B　[由于不计电源内阻，所以L1两端电压为U13 V，L2和L3两端的电压均为U2U31.5 V，由题图乙可知此时通过L1的电流为I11.0 A，通过L2和L3的电流为I2I30.8 A，所以L1中的电流不是L2中电流的2倍，A错误；此时L3的电阻R31.875 Ω，B正确；L3消耗的电功率P3U3I31.5×0.8 W1.2 W，C错误；L2和L3消耗的总功率P'U2I2＋U3I32.4 W，D错误。]
5．B　[由题图可知交点为电阻R接在这个电源上工作的电压值、电流值，所以电源的输出电压为1.5 V，A错误；由题图线Ⅰ可知，电源的电动势为3.0 V，内阻r Ω0.5 Ω，B正确；电源的输出功率为PUI3×1.5 W4.5 W，C错误；电源的效率为η×100%50%，D错误。]
6．D　[设电源负极电势为零，当开关S2闭合前，电阻R5中没有电流，电容器两端的电压等于电阻R2两端的电压，可知U24 V，且a端电势高，电容器内部的粒子带负电荷，当开关S2闭合后，a端电势φa4 V，b端电势φb8 V，电容器下极板电势高，上极板电势低，由于液滴带负电，将加速向下运动，A、B错误；开关S2闭合后，a、b两点间的电势差Uabφa－φb－4 V，C错误；开关S2闭合前，电容器的带电荷量q1CU26×10－6×4 C2.4×10－5 C，开关S2闭合后，电容器的带电荷量q2C|Uab|6×10－6×4 C2.4×10－5 C，由于开关S2闭合前上极板电势高，开关S2闭合后下极板电势高，因此通过R3的电量Qq1＋q24.8×10－5 C，D正确。]
7．BD　[电源的总功率为PEI，当I4 A时P24 W，则电源的电动势为E V6 V，由题图看出，当I4 A时，外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有PI2r24 W，解得r Ω1.5 Ω，故B正确；若该电源与电阻B串联后，电路中的电流为0.5 A，根据闭合电路欧姆定律可得I'，解得电阻B的阻值为R Ω－1.5 Ω10.5 Ω，路端电压为UI'R0.5×10.5 V5.25 V，电源内部热功率为PrI'2r0.52×1.5 W0.375 W，故A、C错误，D正确。]
8．BC　[标有“8 V　12 W”的灯泡恰能正常发光，则外电路并联部分的电压为8 V，由闭合电路的欧姆定律有I2 A，即干路电流为2 A，理想电流表的示数为2 A，故A错误；电源的输出功率为P出EI－I2r16 W，故B正确；正常发光的灯泡中的电流为IL1.5 A，故流过电动机的电流为IMI－IL0.5 A，则电动机的机械功率为P机UIM－R03 W，故D错误；10 s内电动机产生的热量为QR0t10 J，故C正确。]
9．解析：(1)①用题图甲中的螺旋测微器测量电阻丝直径时，将电阻丝放在测砧与测微螺杆之间，先旋动旋钮b，当测微螺杆快靠近物体时，再旋动微调旋钮c，直到听见“喀喀”的声音，再扳动锁紧装置a并读数，故选B。
②螺旋测微器上的读数为d2.5 mm＋46.0×0.01 mm2.960 mm。
(2)由于滑动变阻器的阻值比所测电阻的阻值小得多，所以滑动变阻器用分压式接法；根据Rx，可知电流表采用外接法，故补充完整的实物电路如图所示。
(3)为保护分压电路中的电表，闭合开关前分压电路两端电压应为0，则滑动变阻器的滑片应置于a端，根据电阻定律有Rρ，根据欧姆定律有R，其中Sπ，联立可得ρ。
(4)本实验电流表采用的是外接法，因电压表分流，电流表的示数大于电阻丝中电流的真实值，由ρ可知，所测电阻率小于真实值。
答案：(1)B　2.960　(2)图见解析　(3)a　　(4)小于
10．解析：(1)保护电阻消耗的电功率为P0，因E、R0和r是常量，而R是变量，故R最小时，P0最大，即R0时，Pmax W8 W。
(2)把保护电阻R0与电源内阻r合在一起，当RR0＋r，即R0.5 Ω＋1 Ω1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大，最大功率为Pmax W6 W。
(3)电源的输出功率P出R外，当R外r时，P出最大，即Rr－R00.5 Ω时，Pmax W9 W。
(4)把R05 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等6 Ω，而电阻箱R的最大值为3 Ω，小于6 Ω，由P，可知当电阻箱R的电阻取3 Ω时，R消耗的功率最大，最大值为Pmax W。
答案：(1)0　8 W　(2)1.5 Ω　6 W　(3)9 W　(4)3 Ω　 W
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