4. 某灯泡的额定电压为3V，它的$I-U$图像如图15-6-4(a)所示。将灯泡接入如图15-6-4(b)所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关S，电压表示数为1.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。已知电源电压恒定，滑动变阻器上标有“10$\Omega$ 2A”字样。下列说法中错误的是(
A.电源电压为4.5V
B.灯泡正常发光时，滑动变阻器接入阻值为3$\Omega$
C.灯泡的额定功率为1.5W
D.灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率为2.5W
D
)。A.电源电压为4.5V
B.灯泡正常发光时，滑动变阻器接入阻值为3$\Omega$
C.灯泡的额定功率为1.5W
D.灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率为2.5W
答案：D
解析：
【分析】
本题是串联电路的综合分析题，解题思路如下：
1. 首先分析滑片在B端时的电路状态：此时滑动变阻器全部接入电路（阻值10Ω），灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡电压。从I-U图像找到灯泡电压1.5V对应的电流，利用串联电路电流相等的特点，计算滑动变阻器两端电压，进而求出电源电压，判断A选项。
2. 灯泡正常发光时，电压为额定电压3V，从I-U图像找到对应的电流，结合电源电压求出滑动变阻器两端电压，再根据欧姆定律计算滑动变阻器接入阻值，判断B选项；利用P=UI计算灯泡额定功率，判断C选项；同样用P=UI计算滑动变阻器的电功率，判断D选项。
【解析】
步骤1：分析滑片在B端时的电路
滑动变阻器滑片P移至B端时，滑动变阻器全部接入电路，阻值$R_{滑大}=10\Omega$，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测L两端电压$U_{L1}=1.5V$。
由图(a)的I-U图像可知，当$U_{L1}=1.5V$时，电路电流$I_1=0.3A$。
根据串联电路电流规律，滑动变阻器的电流$I_{滑1}=I_1=0.3A$，
滑动变阻器两端电压：$U_{滑1}=I_{滑1}R_{滑大}=0.3A×10\Omega=3V$，
电源电压：$U=U_{L1}+U_{滑1}=1.5V+3V=4.5V$，故A选项正确。
步骤2：分析灯泡正常发光时的电路
灯泡额定电压$U_{额}=3V$，由图(a)可知，此时电路电流$I_{额}=0.5A$（灯泡正常发光电流）。
计算滑动变阻器接入阻值：
串联电路中，滑动变阻器两端电压$U_{滑2}=U-U_{额}=4.5V-3V=1.5V$，
根据欧姆定律，滑动变阻器接入阻值$R_{滑2}=\frac{U_{滑2}}{I_{额}}=\frac{1.5V}{0.5A}=3\Omega$，故B选项正确。
计算灯泡额定功率：
$P_{额}=U_{额}I_{额}=3V×0.5A=1.5W$，故C选项正确。
计算滑动变阻器的电功率：
$P_{滑2}=U_{滑2}I_{额}=1.5V×0.5A=0.75W≠2.5W$，故D选项错误。
【答案】
D
【知识点】
串联电路规律；欧姆定律；电功率计算
【点评】
本题结合I-U图像考查串联电路的电学计算，需要从图像中获取关键的电流、电压数据，结合串联电路的电流、电压规律，以及欧姆定律、电功率公式进行分析计算，重点考查对图像的解读能力和电学公式的综合应用。
【难度系数】
0.6
本题是串联电路的综合分析题，解题思路如下：
1. 首先分析滑片在B端时的电路状态：此时滑动变阻器全部接入电路（阻值10Ω），灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡电压。从I-U图像找到灯泡电压1.5V对应的电流，利用串联电路电流相等的特点，计算滑动变阻器两端电压，进而求出电源电压，判断A选项。
2. 灯泡正常发光时，电压为额定电压3V，从I-U图像找到对应的电流，结合电源电压求出滑动变阻器两端电压，再根据欧姆定律计算滑动变阻器接入阻值，判断B选项；利用P=UI计算灯泡额定功率，判断C选项；同样用P=UI计算滑动变阻器的电功率，判断D选项。
【解析】
步骤1：分析滑片在B端时的电路
滑动变阻器滑片P移至B端时，滑动变阻器全部接入电路，阻值$R_{滑大}=10\Omega$，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测L两端电压$U_{L1}=1.5V$。
由图(a)的I-U图像可知，当$U_{L1}=1.5V$时，电路电流$I_1=0.3A$。
根据串联电路电流规律，滑动变阻器的电流$I_{滑1}=I_1=0.3A$，
滑动变阻器两端电压：$U_{滑1}=I_{滑1}R_{滑大}=0.3A×10\Omega=3V$，
电源电压：$U=U_{L1}+U_{滑1}=1.5V+3V=4.5V$，故A选项正确。
步骤2：分析灯泡正常发光时的电路
灯泡额定电压$U_{额}=3V$，由图(a)可知，此时电路电流$I_{额}=0.5A$（灯泡正常发光电流）。
计算滑动变阻器接入阻值：
串联电路中，滑动变阻器两端电压$U_{滑2}=U-U_{额}=4.5V-3V=1.5V$，
根据欧姆定律，滑动变阻器接入阻值$R_{滑2}=\frac{U_{滑2}}{I_{额}}=\frac{1.5V}{0.5A}=3\Omega$，故B选项正确。
计算灯泡额定功率：
$P_{额}=U_{额}I_{额}=3V×0.5A=1.5W$，故C选项正确。
计算滑动变阻器的电功率：
$P_{滑2}=U_{滑2}I_{额}=1.5V×0.5A=0.75W≠2.5W$，故D选项错误。
【答案】
D
【知识点】
串联电路规律；欧姆定律；电功率计算
【点评】
本题结合I-U图像考查串联电路的电学计算，需要从图像中获取关键的电流、电压数据，结合串联电路的电流、电压规律，以及欧姆定律、电功率公式进行分析计算，重点考查对图像的解读能力和电学公式的综合应用。
【难度系数】
0.6
5. 在探究导体中电流与电压关系的实验中，得到了甲、乙两个元件的电流与电压数据，通过整理绘制出图15-6-5所示的图像，下列判断中正确的是(
A.甲、乙两个元件中的电流与电压都成正比
B.乙元件是一个定值电阻且阻值大小为10$\Omega$
C.甲、乙两个元件串联起来接到电路中，甲元件的电流为0.2A时，$P_{甲}:P_{乙}=2:1$
D.若甲、乙两个元件并联后接到2V的电压下，电路消耗的总功率是1.2W
D
)。A.甲、乙两个元件中的电流与电压都成正比
B.乙元件是一个定值电阻且阻值大小为10$\Omega$
C.甲、乙两个元件串联起来接到电路中，甲元件的电流为0.2A时，$P_{甲}:P_{乙}=2:1$
D.若甲、乙两个元件并联后接到2V的电压下，电路消耗的总功率是1.2W
答案：D
解析：
【分析】
要解决这道题，需结合I-U图像的特点，串联、并联电路的规律，以及电功率的计算来逐个分析选项：
1. 首先明确：定值电阻的I-U图像是过原点的直线，电流与电压成正比；非定值电阻的I-U图像是曲线，电流与电压不成正比。
2. 对选项A：观察图像，甲的I-U图像是直线，电流与电压成正比；乙的I-U图像是曲线，电流与电压不成正比，因此A错误。
3. 对选项B：乙的I-U图像是曲线，说明其阻值随电压（或温度）变化，不是定值电阻，因此B错误。
4. 对选项C：串联电路电流处处相等，当甲的电流为0.2A时，乙的电流也为0.2A。从图像中读出，此时甲的电压$ U_{甲}=1V $，乙的电压$ U_{乙}=2V $。根据$ P=UI $，计算功率比可知$ P_{甲}:P_{乙}=1:2 $，并非2:1，因此C错误。
5. 对选项D：并联电路各支路电压相等，当电压为2V时，从图像读出甲的电流$ I_{甲}=0.4A $，乙的电流$ I_{乙}=0.2A $，计算总电流和总功率可得总功率为1.2W，因此D正确。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：由图像可知，甲的电流与电压成正比，乙的电流与电压不成正比（图像为曲线），故A错误。
选项B：乙的I-U图像是曲线，说明其阻值随电压变化，不是定值电阻，故B错误。
选项C：甲、乙串联，电流处处相等，当电流为0.2A时，由图像得$ U_{甲}=1V $，$ U_{乙}=2V $。
根据$ P=UI $，功率比：
$ \frac{P_{甲}}{P_{乙}}=\frac{U_{甲}I}{U_{乙}I}=\frac{U_{甲}}{U_{乙}}=\frac{1V}{2V}=\frac{1}{2} $，即$ P_{甲}:P_{乙}=1:2 $，故C错误。
选项D：甲、乙并联在2V电压下，各支路电压均为2V。由图像得$ I_{甲}=0.4A $，$ I_{乙}=0.2A $，
总电流$ I_{总}=I_{甲}+I_{乙}=0.4A+0.2A=0.6A $，
电路总功率$ P=UI_{总}=2V×0.6A=1.2W $，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
电流与电压的关系；串并联电路规律；电功率计算
【点评】
本题考查了电流与电压的关系、串并联电路的特点以及电功率的计算，解题的关键是从I-U图像中获取准确的电流、电压数据，结合相关公式进行分析判断。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合I-U图像的特点，串联、并联电路的规律，以及电功率的计算来逐个分析选项：
1. 首先明确：定值电阻的I-U图像是过原点的直线，电流与电压成正比；非定值电阻的I-U图像是曲线，电流与电压不成正比。
2. 对选项A：观察图像，甲的I-U图像是直线，电流与电压成正比；乙的I-U图像是曲线，电流与电压不成正比，因此A错误。
3. 对选项B：乙的I-U图像是曲线，说明其阻值随电压（或温度）变化，不是定值电阻，因此B错误。
4. 对选项C：串联电路电流处处相等，当甲的电流为0.2A时，乙的电流也为0.2A。从图像中读出，此时甲的电压$ U_{甲}=1V $，乙的电压$ U_{乙}=2V $。根据$ P=UI $，计算功率比可知$ P_{甲}:P_{乙}=1:2 $，并非2:1，因此C错误。
5. 对选项D：并联电路各支路电压相等，当电压为2V时，从图像读出甲的电流$ I_{甲}=0.4A $，乙的电流$ I_{乙}=0.2A $，计算总电流和总功率可得总功率为1.2W，因此D正确。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：由图像可知，甲的电流与电压成正比，乙的电流与电压不成正比（图像为曲线），故A错误。
选项B：乙的I-U图像是曲线，说明其阻值随电压变化，不是定值电阻，故B错误。
选项C：甲、乙串联，电流处处相等，当电流为0.2A时，由图像得$ U_{甲}=1V $，$ U_{乙}=2V $。
根据$ P=UI $，功率比：
$ \frac{P_{甲}}{P_{乙}}=\frac{U_{甲}I}{U_{乙}I}=\frac{U_{甲}}{U_{乙}}=\frac{1V}{2V}=\frac{1}{2} $，即$ P_{甲}:P_{乙}=1:2 $，故C错误。
选项D：甲、乙并联在2V电压下，各支路电压均为2V。由图像得$ I_{甲}=0.4A $，$ I_{乙}=0.2A $，
总电流$ I_{总}=I_{甲}+I_{乙}=0.4A+0.2A=0.6A $，
电路总功率$ P=UI_{总}=2V×0.6A=1.2W $，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
电流与电压的关系；串并联电路规律；电功率计算
【点评】
本题考查了电流与电压的关系、串并联电路的特点以及电功率的计算，解题的关键是从I-U图像中获取准确的电流、电压数据，结合相关公式进行分析判断。
【难度系数】
0.6
6. 如图15-6-6(a)所示，电源电压恒为9V，灯泡上标有“6V 6W”字样，灯泡中电流随其两端电压的变化曲线如图15-6-6(b)所示。
(1) 当电流表示数为0.6A时，求电压表的示数。
(2) 当电压表示数为8V时，求滑动变阻器的功率。
(3) 当灯泡两端电压为6V时，求该电路5min消耗的电能。
(1) 当电流表示数为0.6A时，求电压表的示数。
(2) 当电压表示数为8V时，求滑动变阻器的功率。
(3) 当灯泡两端电压为6V时，求该电路5min消耗的电能。
答案：解：
(1) 由图$15-6-6(\mathrm {b})$可知，当电流表示数为0.6A时，灯泡两端电压为2V。
$U_{滑}=U - U_{L}=9\,V-2\,V=7\,V $
(2) 当电压表示数为8V 时，
$ U_{L}'=U - U_{滑}'=9\,V-8\,V=1\,V $
由图$15-6-6(\mathrm {b})$可知，此时电路中的电流为0.4A，
$ P_{滑}=U_{滑}'I'=8\,V×0.4\,A=3.2\,W $
(3) 当灯泡两端电压为6V 时，由图$15-6-6(\mathrm {b})$可知电路中的电流为1A，
W=UIt=9\,V×1\,A×5×60\,s=2700\,J
(1) 由图$15-6-6(\mathrm {b})$可知，当电流表示数为0.6A时，灯泡两端电压为2V。
$U_{滑}=U - U_{L}=9\,V-2\,V=7\,V $
(2) 当电压表示数为8V 时，
$ U_{L}'=U - U_{滑}'=9\,V-8\,V=1\,V $
由图$15-6-6(\mathrm {b})$可知，此时电路中的电流为0.4A，
$ P_{滑}=U_{滑}'I'=8\,V×0.4\,A=3.2\,W $
(3) 当灯泡两端电压为6V 时，由图$15-6-6(\mathrm {b})$可知电路中的电流为1A，
W=UIt=9\,V×1\,A×5×60\,s=2700\,J
解析：
【分析】
本题是串联电路的综合计算题，解题前先明确电路连接方式：灯泡L与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压。
(1) 串联电路中各处电流相等，已知电流表示数为0.6A，即灯泡的电流为0.6A，从图(b)的I-U图像中找到对应电流下灯泡的电压，再根据串联电路总电压等于各部分电压之和，用电源电压减去灯泡电压即可得到电压表的示数（滑动变阻器两端电压）。
(2) 已知电压表示数为8V，即滑动变阻器两端电压为8V，根据串联电路电压规律可算出灯泡两端的电压，再从图(b)中找到该电压对应的电路电流，最后利用公式$P=UI$计算滑动变阻器的功率。
(3) 当灯泡两端电压为6V时，从图(b)找到对应的电路电流，再利用电功公式$W=UIt$（U为电源电压，I为电路电流，t为工作时间）计算电路5min消耗的电能，注意时间单位要换算为秒。
【解析】
(1) 由图(a)可知，灯泡L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。
串联电路中各处电流相等，当电流表示数为0.6A时，通过灯泡的电流$I_{L}=0.6A$。
由图(b)可知，此时灯泡两端的电压$U_{L}=2V$。
根据串联电路电压规律$U=U_{L}+U_{滑}$，可得电压表的示数（滑动变阻器两端电压）：
$U_{滑}=U - U_{L}=9V - 2V=7V$。
(2) 当电压表示数为8V时，滑动变阻器两端电压$U_{滑}'=8V$。
根据串联电路电压规律，灯泡两端的电压：
$U_{L}'=U - U_{滑}'=9V - 8V=1V$。
由图(b)可知，此时电路中的电流$I'=0.4A$。
滑动变阻器的功率：
$P_{滑}=U_{滑}'I'=8V×0.4A=3.2W$。
(3) 当灯泡两端电压为6V时，由图(b)可知电路中的电流$I=1A$。
电路工作时间$t=5min=5×60s=300s$，
电路消耗的电能：
$W=UIt=9V×1A×300s=2700J$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{7V}$
(2) $\boldsymbol{3.2W}$
(3) $\boldsymbol{2700J}$
【知识点】
串联电路电压规律；电功率计算；电功计算
【点评】
本题结合I-U图像考查串联电路的规律、电功率和电功的计算，关键是能从图像中准确获取对应的电流、电压数据，将图像信息与电学公式结合是解题的核心。
【难度系数】
0.6
本题是串联电路的综合计算题，解题前先明确电路连接方式：灯泡L与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压。
(1) 串联电路中各处电流相等，已知电流表示数为0.6A，即灯泡的电流为0.6A，从图(b)的I-U图像中找到对应电流下灯泡的电压，再根据串联电路总电压等于各部分电压之和，用电源电压减去灯泡电压即可得到电压表的示数（滑动变阻器两端电压）。
(2) 已知电压表示数为8V，即滑动变阻器两端电压为8V，根据串联电路电压规律可算出灯泡两端的电压，再从图(b)中找到该电压对应的电路电流，最后利用公式$P=UI$计算滑动变阻器的功率。
(3) 当灯泡两端电压为6V时，从图(b)找到对应的电路电流，再利用电功公式$W=UIt$（U为电源电压，I为电路电流，t为工作时间）计算电路5min消耗的电能，注意时间单位要换算为秒。
【解析】
(1) 由图(a)可知，灯泡L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。
串联电路中各处电流相等，当电流表示数为0.6A时，通过灯泡的电流$I_{L}=0.6A$。
由图(b)可知，此时灯泡两端的电压$U_{L}=2V$。
根据串联电路电压规律$U=U_{L}+U_{滑}$，可得电压表的示数（滑动变阻器两端电压）：
$U_{滑}=U - U_{L}=9V - 2V=7V$。
(2) 当电压表示数为8V时，滑动变阻器两端电压$U_{滑}'=8V$。
根据串联电路电压规律，灯泡两端的电压：
$U_{L}'=U - U_{滑}'=9V - 8V=1V$。
由图(b)可知，此时电路中的电流$I'=0.4A$。
滑动变阻器的功率：
$P_{滑}=U_{滑}'I'=8V×0.4A=3.2W$。
(3) 当灯泡两端电压为6V时，由图(b)可知电路中的电流$I=1A$。
电路工作时间$t=5min=5×60s=300s$，
电路消耗的电能：
$W=UIt=9V×1A×300s=2700J$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{7V}$
(2) $\boldsymbol{3.2W}$
(3) $\boldsymbol{2700J}$
【知识点】
串联电路电压规律；电功率计算；电功计算
【点评】
本题结合I-U图像考查串联电路的规律、电功率和电功的计算，关键是能从图像中准确获取对应的电流、电压数据，将图像信息与电学公式结合是解题的核心。
【难度系数】
0.6