零五网 全部参考答案 同步练习答案 2026年同步练习江苏九年级物理下册苏科版 第109页解析答案
13. 要测出一个电压约为$30\ V$的电源电压(电压保持不变),可供选用的器材如下:待测电源、一只电压表(量程$0∼15\ V$)、一只电流表(量程$0∼0.6\ A$)、两个阻值已知的电阻$R_1(20\ \Omega)$和$R_2(40\ \Omega)$、一个开关及导线若干。请合理选择器材,设计实验并测出该电源的电压。要求:
(1)画出实验电路图。
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量。
(3)写出电源电压的表达式(用已知量和测量量表示)。
答案:
解:​(1)​

​(2)​闭合开关​ S,​读出电流表的示数​I​
$​(3)U=I(R_{1}+R_{2})​$
解析:
【分析】
待测电源电压约30V,而电压表量程仅0~15V,无法直接测量电源电压。我们可以利用串联电路的电阻规律和欧姆定律来解决:将已知阻值的$R_1$和$R_2$串联,此时电路总电阻为$R_1+R_2$,用电流表测量电路中的电流$I$,根据$U=IR_{总}$即可计算出电源电压。经计算,电源电压30V时,电路电流为0.5A,在电流表0~0.6A量程范围内,此方案可行。
【解析】
(1) 实验电路图:将$R_1$、$R_2$、电流表、开关与电源串联,电路图如下:
(电源、开关S、电流表、$R_1$、$R_2$依次串联,电流表串联在电路中)
(2) 主要实验步骤:
① 按照电路图连接好所有实验器材;
② 闭合开关S,读出电流表的示数并记录为$I$。
(3) 电源电压表达式:
根据欧姆定律,串联电路总电阻$R_{总}=R_{1}+R_{2}$,则电源电压$U=I(R_{1}+R_{2})$。
【答案】
(1) 电路图(如上述解析中的串联电路);
(2) 实验步骤:① 按电路图连接电路;② 闭合开关S,测量并记录电流表的示数$I$;
(3) $\boldsymbol{U=I(R_{1}+R_{2})}$
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题通过巧妙设计串联电路,解决了电压表量程不足无法直接测高电压的问题,重点考查了串联电路规律与欧姆定律的综合应用,锻炼了学生的实验设计与知识迁移应用能力。
【难度系数】
0.6
1. 商场中,销售微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说:“微波炉很省电,用一次花不了多少电费。”顾客说:“我觉得微波炉很费电,我家的微波炉一开就‘烧保险’。”从物理学的角度看,售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时(
D
)。

A.消耗较少的电能,消耗较多的电能
B.电功率较小,电功率较大
C.电功率较小,消耗较多的电能
D.消耗较少的电能,电功率较大
答案:D
解析:
【分析】
要解决这道题,需明确电能和电功率的物理意义,结合家庭电路知识分析两者的说法:
1. 售货员说“省电”,从生活角度看是指一次使用花费的电费少,电费与消耗的电能多少直接相关。根据公式$W=Pt$,微波炉使用时间较短,尽管其电功率大,但总消耗的电能$W$较少,因此售货员的“省电”指消耗较少的电能。
2. 顾客说“费电”表现为一开就“烧保险”,家庭电路中保险丝熔断的原因是电流过大。家庭电路电压恒定(220V),根据公式$P=UI$,电流过大说明微波炉的电功率$P$较大,因此顾客的“费电”指微波炉的电功率较大。
需注意区分电能(电流做功的多少,反映消耗的总电能)和电功率(电流做功的快慢,反映单位时间消耗的电能)的不同含义。
【解析】
1. 售货员的“省电”分析:
电费的多少取决于用电器消耗的电能多少,微波炉每次使用时间较短,由电能公式$W=Pt$可知,虽然微波炉电功率较大,但使用时间$t$短,因此一次使用消耗的总电能$W$较少,所以售货员所说的“省电”指消耗较少的电能。
2. 顾客的“费电”分析:
家庭电路中保险丝熔断是因为电路中电流过大,家庭电路电压$U=220V$恒定,根据电功率公式$P=UI$,电流过大意味着微波炉的电功率$P$较大,所以顾客所说的“费电”指微波炉的电功率较大。
综上,售货员和顾客的说法分别对应消耗较少的电能、电功率较大,答案选D。
【答案】
D
【知识点】
1. 电能与电功率的区别
2. 家庭电路电流过大的原因
【点评】
本题属于概念辨析题,核心是区分电能(表示电流做功的总量)和电功率(表示电流做功的快慢)的物理意义,同时结合家庭电路保险丝熔断的实际场景,将物理知识与生活现象结合,容易因混淆两个概念而选错,需要准确理解两者的本质区别。
【难度系数】
0.6
2. 如图所示,电源电压为$4.5\ V$,$R_1$阻值为$6\ \Omega$,滑动变阻器$R_2$规格为“$20\ \Omega\ 1\ A$”,电压表量程为“$0∼3\ V$”,电流表量程为“$0∼0.6\ A$”。在保证电路安全的前提下,闭合开关,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是(
D
)。

A.滑片向右滑动时,电压表示数变大
B.滑片向左滑动时,电流表示数变小
C.$R_2$连入电路的最小阻值是$1.5\ \Omega$
D.电路最大总功率为$2.25\ W$
答案:D
解析:
【分析】
首先明确电路为$R_1$与$R_2$串联,电压表测$R_1$两端电压,电流表测电路电流。接下来逐个分析选项:
1. 分析选项A:滑片向右滑动时,$R_2$接入电阻变大,电路总电阻变大,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$,电路电流变小;$R_1$阻值不变,由$U=IR$可知$R_1$两端电压(电压表示数)变小,故A错误。
2. 分析选项B:滑片向左滑动时,$R_2$接入电阻变小,总电阻变小,电源电压不变,根据$I=\frac{U}{R_{总}}$,电路电流变大,电流表示数变大,故B错误。
3. 分析选项C:要确定$R_2$最小阻值,需先找到电路允许的最大电流。结合电压表量程、电流表量程和滑动变阻器规格:当电压表达到最大示数$3\ V$时,电路电流$I=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3\ V}{6\ \Omega}=0.5\ A$,该电流小于电流表量程$0.6\ A$和滑动变阻器允许的最大电流$1\ A$,所以电路最大电流为$0.5\ A$。此时总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{4.5\ V}{0.5\ A}=9\ \Omega$,$R_2$最小阻值$R_{2小}=R_{总}-R_1=9\ \Omega-6\ \Omega=3\ \Omega$,故C错误。
4. 分析选项D:电路最大总功率$P=UI_{最大}=4.5\ V×0.5\ A=2.25\ W$,故D正确。
【解析】
已知电源电压$U=4.5\ V$,$R_1=6\ \Omega$,滑动变阻器$R_2$规格为“$20\ \Omega\ 1\ A$”,电压表量程“$0∼3\ V$”,电流表量程“$0∼0.6\ A$”。
选项A:滑片右滑,$R_2$接入阻值增大,电路总电阻$R_{总}$增大,由$I=\frac{U}{R_{总}}$可知电路电流$I$减小;$R_1$阻值不变,根据$U_1=IR_1$,$R_1$两端电压(电压表示数)减小,A错误。
选项B:滑片左滑,$R_2$接入阻值减小,电路总电阻$R_{总}$减小,由$I=\frac{U}{R_{总}}$可知电路电流$I$增大,电流表示数变大,B错误。
选项C:确定电路允许的最大电流:
当电压表达到最大量程$U_1=3\ V$时,电路电流$I=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3\ V}{6\ \Omega}=0.5\ A$,该电流小于电流表量程$0.6\ A$和滑动变阻器允许的最大电流$1\ A$,故电路最大电流$I_{最大}=0.5\ A$。
此时电路总电阻$R_{总}=\frac{U}{I_{最大}}=\frac{4.5\ V}{0.5\ A}=9\ \Omega$,
则$R_2$接入的最小阻值$R_{2小}=R_{总}-R_1=9\ \Omega-6\ \Omega=3\ \Omega$,C错误。
选项D:电路的最大总功率$P_{最大}=UI_{最大}=4.5\ V×0.5\ A=2.25\ W$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题考查串联电路的动态分析与安全电路的最值计算,需综合考虑电压表、电流表、滑动变阻器的量程限制,找到电路允许的最大电流是解题的核心关键。
【难度系数】
0.7
3. 如图所示,电源电压恒为$4.5\ V$,电流表的量程为$0∼0.6\ A$,电压表的量程为$0∼3\ V$,灯泡规格为“$2.5\ V\ 1.25\ W$”(忽略灯丝电阻的变化),滑动变阻器规格为“$20\ \Omega\ 1\ A$”。保证电路中各元件都不损坏,下列说法中错误的是(
C
)。

A.电流表示数变化范围为$0.3∼0.5\ A$
B.电压表示数变化范围为$2∼3\ V$
C.滑动变阻器阻值变化范围为$4∼20\ \Omega$
D.灯泡实际功率变化范围为$0.45∼1.25\ W$
答案:C
解析:
【分析】
首先分析电路:灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压。要判断选项对错,需先计算灯泡的电阻和额定电流,再结合各元件的量程限制,推导电路的最大、最小电流,进而分析电表示数、滑动变阻器阻值、灯泡功率的变化范围,逐一验证选项:
1. 利用灯泡规格,通过电功率、欧姆定律公式计算灯泡的额定电流和灯丝电阻;
2. 结合电流表量程、灯泡额定电流、滑动变阻器允许的最大电流,确定电路允许的最大电流;
3. 结合电压表量程,计算电路允许的最小电流(若滑动变阻器阻值最大时会导致电压表超量程,故不能取该情况);
4. 根据最大、最小电流,推导各物理量的变化范围,判断选项正误。
【解析】
1. 计算灯泡的额定电流和灯丝电阻:
由$ P=UI $得,灯泡额定电流:
$ I_{\mathrm{额}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1.25\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A} $
由$ R=\frac{U}{I} $得,灯丝电阻:
$ R_{\mathrm{灯}}=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{额}}}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=5\ \Omega $
2. 确定电路允许的最大电流及对应物理量:
电流表量程为$ 0∼0.6\ \mathrm{A} $,灯泡额定电流为$ 0.5\ \mathrm{A} $,滑动变阻器允许最大电流为$ 1\ \mathrm{A} $,为保证元件安全,电路最大电流$ I_{\mathrm{大}}=0.5\ \mathrm{A} $。
此时滑动变阻器两端电压:
$ U_{\mathrm{滑小}}=U - U_{\mathrm{额}}=4.5\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V} $
滑动变阻器接入的最小电阻:
$ R_{\mathrm{滑小}}=\frac{U_{\mathrm{滑小}}}{I_{\mathrm{大}}}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega $
3. 确定电路允许的最小电流及对应物理量:
电压表量程为$ 0∼3\ \mathrm{V} $,当电压表示数最大为$ U_{\mathrm{滑大}}=3\ \mathrm{V} $时,灯泡两端电压:
$ U_{\mathrm{灯小}}=U - U_{\mathrm{滑大}}=4.5\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V} $
此时电路最小电流:
$ I_{\mathrm{小}}=\frac{U_{\mathrm{灯小}}}{R_{\mathrm{灯}}}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A} $
滑动变阻器接入的最大电阻:
$ R_{\mathrm{滑大}}=\frac{U_{\mathrm{滑大}}}{I_{\mathrm{小}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega $
注:若滑动变阻器取$ 20\ \Omega $,电压表示数会超过量程,故不能取该值
4. 分析选项:
A选项:电流表示数变化范围为$ 0.3\ \mathrm{A}∼0.5\ \mathrm{A} $,与推导一致,正确;
B选项:电压表示数变化范围为$ 2\ \mathrm{V}∼3\ \mathrm{V} $,与推导一致,正确;
C选项:滑动变阻器阻值变化范围为$ 4\ \Omega∼20\ \Omega $,实际最大阻值为$ 10\ \Omega $,该选项错误;
D选项:灯泡实际功率最小值$ P_{\mathrm{灯小}}=I_{\mathrm{小}}^2R_{\mathrm{灯}}=(0.3\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega=0.45\ \mathrm{W} $,最大值为额定功率$ 1.25\ \mathrm{W} $,范围为$ 0.45\ \mathrm{W}∼1.25\ \mathrm{W} $,正确。
【答案】
C
【知识点】
串联电路规律、电功率计算、欧姆定律应用
【点评】
本题考查串联电路的综合分析,需综合考虑各元件的安全限制条件,准确找到电路的最大、最小电流是解题关键,解题时不能仅关注单个元件,要全面分析所有限制因素。
【难度系数】
0.6
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