第23页 - 同步练习九年级物理苏科版江苏凤凰科学技术出版社

220

并

a

短路

C

 解：

 (1) 由$ P=UI $得，灯泡L的额定电流：

 $ I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A} 。$

 (2) 当$ \mathrm{S}、\mathrm{S}_1、\mathrm{S}_3 $闭合，$ \mathrm{S}_2 $断开时，灯泡$ \mathrm{L} $被短路，电路为$ R_1 $的简单电路，电源电压$ U=6\ \mathrm{V} ，$电流表示数$ I=0.5\ \mathrm{A} ，$由$ I=\frac{U}{R} $得：

 $ R_1=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega 。$

 (3) 断开$ \mathrm{S}_1、\mathrm{S}_3 ，$闭合$ \mathrm{S}、\mathrm{S}_2 $时，$ \mathrm{L} $与$ R_2 $串联，串联电路电流处处相等，由$ P=UI $得，$ \frac{P_2}{P_L}=\frac{U_2I}{U_LI}=\frac{U_2}{U_L}=2 ，$即$ U_2=2U_L 。$

 由串联电路电压规律$ U=U_L+U_2 ，$得$ 6\ \mathrm{V}=U_L+2U_L ，$解得$ U_L=2\ \mathrm{V} ，$$ U_2=4\ \mathrm{V} 。$

 由图(b)知，当$ U_L=2\ \mathrm{V} $时，电路电流$ I'=0.25\ \mathrm{A} ，$则滑动变阻器接入电路的阻值：

 $ R_2=\frac{U_2}{I'}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=16\ \Omega 。$

【分析】
1. 回忆家庭电路的基础参数，我国家庭电路的额定电压为220V，据此确定电灯正常工作的电压；
2. 观察电路中电流的路径：两个灯泡各自有独立的电流通路，互不影响，符合并联电路的特征，从而判断连接方式；
3. 根据家庭电路的安全连接规则，开关应接在火线上，图中开关均与导线a相连，因此a为火线；
4. 当火线与零线直接相连时，电流不经过用电器，这种故障是短路，据此确定最后一空。
【解析】
1. 我国家庭电路的标准电压为220V，因此电灯正常工作的电压为$\boldsymbol{220}$V；
2. 由电路图可知，两个灯泡的两端分别接在a、b两根导线上，电流有两条独立的路径，两个灯泡可独立工作，因此连接方式为$\boldsymbol{并}$联；
3. 在家庭电路中，开关需串联在火线上，这样断开开关时，用电器与火线断开，保障安全。图中两个开关均与导线a相连，因此$\boldsymbol{a}$是火线；
4. 若不慎将a（火线）、b（零线）直接相连，电流不经过用电器直接从火线回到零线，这种故障称为$\boldsymbol{短路}$。
【答案】
220；并；a；短路
【知识点】
家庭电路电压；并联电路判断；短路故障
【点评】
本题考查家庭电路的基础知识点，涵盖家庭电路电压、电路连接方式判断、火线识别及短路故障的判断，属于家庭电路的基础题型，需牢记家庭电路的相关规范与参数。
【难度系数】
0.8

【分析】
要解决本题，需遵循以下思路：
1. 明确家庭电路的电压为220V，根据公式$P=UI$，先计算出电能表允许的最大总功率（即家庭电路能承受的最大总功率）；
2. 计算小芳家现有所有用电器的总功率，再根据$I=\frac{P}{U}$算出总电流，与电能表允许的最大电流20A比较，判断A、B选项的正误；
3. 分别计算添加选项中用电器后的总功率，与电能表允许的最大总功率比较，判断C、D选项的正误。
【解析】
家庭电路的电压$ U = 220V $，电能表允许通过的最大电流$ I_{最大}=20A $，根据公式$ P=UI $，电能表允许的最大总功率：
$ P_{最大}=UI_{最大}=220V×20A=4400W $
1. 计算现有用电器的总功率：
$ P_{现}=25W×2 + 40W×2 + 150W + 1500W=50W+80W+150W+1500W=1780W $
现有用电器同时工作时的总电流：
$ I_{现}=\frac{P_{现}}{U}=\frac{1780W}{220V}≈8.09A ＜ 20A $
因此A选项“总电流大于20A”错误，B选项“不能同时使用”错误。
2. 分析C选项：
添加700W电饭锅后，总功率$ P_{总1}=1780W+700W=2480W ＜ 4400W $，总电流$ I_{1}=\frac{2480W}{220V}≈11.27A ＜ 20A $，所有用电器可以同时使用，C选项正确。
3. 分析D选项：
添加3000W电热水器后，总功率$ P_{总2}=1780W+3000W=4780W ＞ 4400W $，总电流$ I_{2}=\frac{4780W}{220V}≈21.73A ＞ 20A $，所有用电器不能同时使用，D选项错误。
【答案】
C
【知识点】
电功率与电流、电压的关系；家庭电路总功率计算；电能表参数理解
【点评】
本题核心考查家庭电路中总功率与总电流的计算，关键是熟练运用$ P=UI $及其变形公式，明确电能表允许的最大总功率是判断用电器能否同时工作的依据。解题时需准确计算各用电器的总功率，避免计算失误。
【难度系数】
0.6

【分析】
1. 第(1)问：已知灯泡的额定电压和额定功率，根据电功率公式$P=UI$的变形公式$I=\frac{P}{U}$，代入额定值即可直接计算额定电流。
2. 第(2)问：先分析电路状态，当S、$S_1$、$S_3$闭合，$S_2$断开时，灯泡L被短路，电路为$R_1$的简单电路，此时电源电压等于$R_1$两端电压，结合已知电流，利用欧姆定律$R=\frac{U}{I}$就能求出$R_1$的阻值。
3. 第(3)问：先判断电路为L与$R_2$串联，串联电路电流处处相等，根据$P=UI$可知功率之比等于电压之比，结合$R_2$电功率是灯泡的2倍，得出$U_2=2U_L$；再根据串联电路总电压等于各部分电压之和，结合电源电压算出$U_L$和$U_2$；最后从图像中找到$U_L$对应的电流，利用欧姆定律求出$R_2$的阻值。
【解析】
(1) 已知灯泡L的额定功率$P_{额}=3\mathrm{W}$，额定电压$U_{额}=6\mathrm{V}$，根据$P=UI$，可得灯泡的额定电流：
$I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$。
(2) 当S、$S_1$、$S_3$闭合，$S_2$断开时，灯泡L被短路，电路为$R_1$的简单电路，电源电压$U=6\mathrm{V}$，电流表示数$I=0.5\mathrm{A}$，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得定值电阻$R_1$的阻值：
$R_1=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$。
(3) 断开$S_1$、$S_3$，闭合S、$S_2$时，L与$R_2$串联，串联电路中电流处处相等，即$I_L=I_2=I'$。
根据$P=UI$，可得$\frac{P_2}{P_L}=\frac{U_2I'}{U_LI'}=\frac{U_2}{U_L}=2$，即$U_2=2U_L$。
根据串联电路电压规律$U=U_L+U_2$，代入$U=6\mathrm{V}$和$U_2=2U_L$，得：
$6\ \mathrm{V}=U_L+2U_L$，解得$U_L=2\ \mathrm{V}$，$U_2=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
由图(b)可知，当$U_L=2\ \mathrm{V}$时，电路中的电流$I'=0.25\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的阻值：
$R_2=\frac{U_2}{I'}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=16\ \Omega$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.5\ \mathrm{A}}$
(2) $\boldsymbol{12\ \Omega}$
(3) $\boldsymbol{16\ \Omega}$
【知识点】
电功率计算、欧姆定律、串联电路规律
【点评】
本题综合考查了电路动态分析、电功率公式与欧姆定律的灵活应用，还需结合图像获取电流信息，对学生的电路分析能力和公式综合运用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6