7. 将两只额定电压相同的灯泡$L_1$、$L_2$串联在电路中,闭合开关后,发现$L_1$较亮、$L_2$较暗,其原因可能是(
A.$L_1$的额定功率较大
B.$L_1$的电阻较大
C.$L_2$两端的电压较大
D.通过$L_1$的电流较大
B
)。A.$L_1$的额定功率较大
B.$L_1$的电阻较大
C.$L_2$两端的电压较大
D.通过$L_1$的电流较大
答案:B
解析:
【分析】
首先明确串联电路的核心特点:各处电流处处相等;灯泡的亮度由实际功率决定,L₁较亮说明其实际功率更大。接下来结合串联电路规律和电功率公式逐一分析选项:
1. 串联电路电流处处相等,可直接排除电流不同的选项;
2. 根据$P=I^2R$(电流相同时,实际功率与电阻成正比),由实际功率大小判断电阻大小;
3. 结合额定电压相同的条件,利用$P_{额}=\frac{U_{额}^2}{R}$分析额定功率关系;根据$U=IR$分析灯泡两端电压关系,进而排除错误选项。
【解析】
1. 串联电路中各处电流大小相等,因此通过L₁和L₂的电流相同,D选项错误;
2. 灯泡亮度由实际功率决定,L₁较亮说明$P_{实1}>P_{实2}$;根据$P=I^2R$,串联电路电流$I$相同,由$P_{实1}>P_{实2}$可推出$R_1>R_2$,故B选项正确;
3. 已知两灯额定电压$U_{额}$相同,根据$P_{额}=\frac{U_{额}^2}{R}$,$R_1>R_2$,则$P_{额1}<P_{额2}$,即L₁的额定功率更小,A选项错误;
4. 根据$U=IR$,电流$I$相同,$R_1>R_2$,则$U_1>U_2$,即L₁两端电压更大,C选项错误。
【答案】
B
【知识点】
串联电路特点、电功率公式应用、灯泡亮度的决定因素
【点评】
本题考查串联电路规律与电功率公式的综合应用,关键在于明确“灯泡亮度由实际功率决定”这一核心点,需灵活选用不同电功率公式分析电阻、额定功率、电压等物理量的关系,理清各量间的逻辑联系是解题关键。
【难度系数】
0.6
首先明确串联电路的核心特点:各处电流处处相等;灯泡的亮度由实际功率决定,L₁较亮说明其实际功率更大。接下来结合串联电路规律和电功率公式逐一分析选项:
1. 串联电路电流处处相等,可直接排除电流不同的选项;
2. 根据$P=I^2R$(电流相同时,实际功率与电阻成正比),由实际功率大小判断电阻大小;
3. 结合额定电压相同的条件,利用$P_{额}=\frac{U_{额}^2}{R}$分析额定功率关系;根据$U=IR$分析灯泡两端电压关系,进而排除错误选项。
【解析】
1. 串联电路中各处电流大小相等,因此通过L₁和L₂的电流相同,D选项错误;
2. 灯泡亮度由实际功率决定,L₁较亮说明$P_{实1}>P_{实2}$;根据$P=I^2R$,串联电路电流$I$相同,由$P_{实1}>P_{实2}$可推出$R_1>R_2$,故B选项正确;
3. 已知两灯额定电压$U_{额}$相同,根据$P_{额}=\frac{U_{额}^2}{R}$,$R_1>R_2$,则$P_{额1}<P_{额2}$,即L₁的额定功率更小,A选项错误;
4. 根据$U=IR$,电流$I$相同,$R_1>R_2$,则$U_1>U_2$,即L₁两端电压更大,C选项错误。
【答案】
B
【知识点】
串联电路特点、电功率公式应用、灯泡亮度的决定因素
【点评】
本题考查串联电路规律与电功率公式的综合应用,关键在于明确“灯泡亮度由实际功率决定”这一核心点,需灵活选用不同电功率公式分析电阻、额定功率、电压等物理量的关系,理清各量间的逻辑联系是解题关键。
【难度系数】
0.6
8. 额定电压均为$6 V$的甲、乙两灯,其$I-U$图像如图所示。下列说法中正确的是(

A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为$4:1$
C.甲、乙两灯并联接在电压为$2 V$的电源两端时,电阻之比为$3:2$
D.甲、乙两灯串联接在电压为$8 V$的电源两端时,实际功率之比为$1:3$
D
)。A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为$4:1$
C.甲、乙两灯并联接在电压为$2 V$的电源两端时,电阻之比为$3:2$
D.甲、乙两灯串联接在电压为$8 V$的电源两端时,实际功率之比为$1:3$
答案:D
解析:
【分析】
本题需结合I-U图像,运用欧姆定律、电功率公式对每个选项逐一分析:
1. 分析电阻变化:I-U图像中,某点对应的电压与电流的比值为电阻,通过不同电压下的U/I值判断电阻随电压的变化趋势;
2. 额定功率计算:额定电压下的电流可从图像读出,利用$P=UI$计算额定功率,再求比值;
3. 并联时电阻比值:并联电压相等,从图像读出对应电流,用$R=\frac{U}{I}$计算电阻后求比值;
4. 串联时实际功率比值:串联电流相等,总电压为8V,需找到图像中电流相同且电压和为8V的点,再用$P=UI$(电流相同,功率比等于电压比)计算比值。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:由I-U图像可知,随着电压增大,电流增大,但电压与电流的比值(即电阻)逐渐增大,因此甲、乙两灯的电阻均随电压增大而增大,A错误;
选项B:额定电压为6V,从图像读出甲灯额定电流$I_{甲额}=0.6A$,乙灯额定电流$I_{乙额}=0.3A$。
根据$P=UI$,甲灯额定功率$P_{甲额}=U_{额}I_{甲额}=6V×0.6A=3.6W$,乙灯额定功率$P_{乙额}=U_{额}I_{乙额}=6V×0.3A=1.8W$,
则额定功率之比$\frac{P_{甲额}}{P_{乙额}}=\frac{3.6W}{1.8W}=\frac{2}{1}$,并非$4:1$,B错误;
选项C:两灯并联接在2V电源两端时,电压$U=2V$,从图像读出甲灯电流$I_{甲}=0.3A$,乙灯电流$I_{乙}=0.2A$。
根据$R=\frac{U}{I}$,甲灯电阻$R_{甲}=\frac{U}{I_{甲}}=\frac{2V}{0.3A}$,乙灯电阻$R_{乙}=\frac{U}{I_{乙}}=\frac{2V}{0.2A}$,
电阻之比$\frac{R_{甲}}{R_{乙}}=\frac{\frac{2V}{0.3A}}{\frac{2V}{0.2A}}=\frac{0.2A}{0.3A}=\frac{2}{3}$,并非$3:2$,C错误;
选项D:两灯串联时电流相等,总电压为8V,即$U_{甲}+U_{乙}=8V$。从图像可知,当电流$I=0.3A$时,$U_{甲}=2V$,$U_{乙}=6V$,满足$2V+6V=8V$。
根据$P=UI$,电流相同,实际功率之比$\frac{P_{甲}}{P_{乙}}=\frac{U_{甲}I}{U_{乙}I}=\frac{U_{甲}}{U_{乙}}=\frac{2V}{6V}=\frac{1}{3}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
欧姆定律;电功率计算;I-U图像分析
【点评】
本题考查I-U图像的应用,需结合欧姆定律、电功率公式,区分串并联电路的特点,从图像中提取关键数据进行分析计算,对图像信息的解读能力要求较高。
【难度系数】
0.6
本题需结合I-U图像,运用欧姆定律、电功率公式对每个选项逐一分析:
1. 分析电阻变化:I-U图像中,某点对应的电压与电流的比值为电阻,通过不同电压下的U/I值判断电阻随电压的变化趋势;
2. 额定功率计算:额定电压下的电流可从图像读出,利用$P=UI$计算额定功率,再求比值;
3. 并联时电阻比值:并联电压相等,从图像读出对应电流,用$R=\frac{U}{I}$计算电阻后求比值;
4. 串联时实际功率比值:串联电流相等,总电压为8V,需找到图像中电流相同且电压和为8V的点,再用$P=UI$(电流相同,功率比等于电压比)计算比值。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:由I-U图像可知,随着电压增大,电流增大,但电压与电流的比值(即电阻)逐渐增大,因此甲、乙两灯的电阻均随电压增大而增大,A错误;
选项B:额定电压为6V,从图像读出甲灯额定电流$I_{甲额}=0.6A$,乙灯额定电流$I_{乙额}=0.3A$。
根据$P=UI$,甲灯额定功率$P_{甲额}=U_{额}I_{甲额}=6V×0.6A=3.6W$,乙灯额定功率$P_{乙额}=U_{额}I_{乙额}=6V×0.3A=1.8W$,
则额定功率之比$\frac{P_{甲额}}{P_{乙额}}=\frac{3.6W}{1.8W}=\frac{2}{1}$,并非$4:1$,B错误;
选项C:两灯并联接在2V电源两端时,电压$U=2V$,从图像读出甲灯电流$I_{甲}=0.3A$,乙灯电流$I_{乙}=0.2A$。
根据$R=\frac{U}{I}$,甲灯电阻$R_{甲}=\frac{U}{I_{甲}}=\frac{2V}{0.3A}$,乙灯电阻$R_{乙}=\frac{U}{I_{乙}}=\frac{2V}{0.2A}$,
电阻之比$\frac{R_{甲}}{R_{乙}}=\frac{\frac{2V}{0.3A}}{\frac{2V}{0.2A}}=\frac{0.2A}{0.3A}=\frac{2}{3}$,并非$3:2$,C错误;
选项D:两灯串联时电流相等,总电压为8V,即$U_{甲}+U_{乙}=8V$。从图像可知,当电流$I=0.3A$时,$U_{甲}=2V$,$U_{乙}=6V$,满足$2V+6V=8V$。
根据$P=UI$,电流相同,实际功率之比$\frac{P_{甲}}{P_{乙}}=\frac{U_{甲}I}{U_{乙}I}=\frac{U_{甲}}{U_{乙}}=\frac{2V}{6V}=\frac{1}{3}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
欧姆定律;电功率计算;I-U图像分析
【点评】
本题考查I-U图像的应用,需结合欧姆定律、电功率公式,区分串并联电路的特点,从图像中提取关键数据进行分析计算,对图像信息的解读能力要求较高。
【难度系数】
0.6
9. 如图所示,电源电压恒为$6 V$,定值电阻$R_1$上标有“$10\ \Omega\ 0.5 A$”字样;滑动变阻器$R_2$上标有“$20\ \Omega\ 1 A$”字样,电流表量程为$0∼0.6 A$,电压表量程为$0∼3 V$。闭合开关$S$,下列做法中能够保证电路安全的是(

A.电路中电流不超过$0.6 A$
B.$R_1$两端电压不超过$3 V$
C.$R_2$接入电路的阻值范围为$10∼20\ \Omega$
D.电路的总功率变化范围为$1.8∼3 W$
D
)。A.电路中电流不超过$0.6 A$
B.$R_1$两端电压不超过$3 V$
C.$R_2$接入电路的阻值范围为$10∼20\ \Omega$
D.电路的总功率变化范围为$1.8∼3 W$
答案:D
解析:
【分析】
首先明确电路为$R_1$与$R_2$串联,电流表测电路电流,电压表测$R_2$两端电压。需结合各元件的额定参数、电表量程,确定电路的安全电流范围、电阻范围,再逐一分析选项:
1. 确定电路允许的最大电流:$R_1$的额定电流为$0.5\ \mathrm{A}$,电流表量程$0∼0.6\ \mathrm{A}$,滑动变阻器允许的最大电流为$1\ \mathrm{A}$,为保证$R_1$安全,电路最大电流不能超过$0.5\ \mathrm{A}$;
2. 确定电路允许的最小电流:电压表量程$0∼3\ \mathrm{V}$,即$R_2$两端电压最大为$3\ \mathrm{V}$,此时$R_1$两端电压为$3\ \mathrm{V}$,计算得电路最小电流为$0.3\ \mathrm{A}$,若电流更小,$R_2$两端电压会超过电压表量程;
3. 结合上述电流范围,分析各选项的合理性。
【解析】
已知电源电压$U=6\ \mathrm{V}$,$R_1=10\ \Omega$,滑动变阻器$R_2$最大阻值为$20\ \Omega$。
1. 确定电路安全电流范围:
最大电流:$R_1$允许的最大电流$I_{1\mathrm{max}}=0.5\ \mathrm{A}$,电流表量程$0∼0.6\ \mathrm{A}$,滑动变阻器允许的最大电流$I_{2\mathrm{max}}=1\ \mathrm{A}$,为保证电路元件安全,电路最大电流$I_{\mathrm{max}}=0.5\ \mathrm{A}$;
最小电流:当电压表达到最大量程$U_{2\mathrm{max}}=3\ \mathrm{V}$时,$R_1$两端电压$U_{1}=U-U_{2\mathrm{max}}=6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$,此时电路电流$I_{\mathrm{min}}=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$;
因此电路安全电流范围为$0.3\ \mathrm{A}≤ I≤0.5\ \mathrm{A}$。
2. 逐一分析选项:
选项A:电路中电流不超过$0.6\ \mathrm{A}$,但$R_1$的额定电流为$0.5\ \mathrm{A}$,电流超过$0.5\ \mathrm{A}$时$R_1$会损坏,A错误;
选项B:当电流为$0.5\ \mathrm{A}$时,$R_1$两端电压$U_{1\mathrm{max}}=I_{\mathrm{max}}R_1=0.5\ \mathrm{A}×10\ \Omega=5\ \mathrm{V}$,远大于$3\ \mathrm{V}$,B错误;
选项C:计算$R_2$的阻值范围:
最小阻值:总电阻最小值$R_{\mathrm{总min}}=\frac{U}{I_{\mathrm{max}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$,则$R_{2\mathrm{min}}=R_{\mathrm{总min}}-R_1=12\ \Omega-10\ \Omega=2\ \Omega$;
最大阻值:$R_{2\mathrm{max}}=\frac{U_{2\mathrm{max}}}{I_{\mathrm{min}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$;
因此$R_2$的阻值范围为$2\ \Omega∼10\ \Omega$,C错误;
选项D:计算电路总功率范围:
最大总功率:$P_{\mathrm{max}}=UI_{\mathrm{max}}=6\ \mathrm{V}×0.5\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{W}$;
最小总功率:$P_{\mathrm{min}}=UI_{\mathrm{min}}=6\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.8\ \mathrm{W}$;
因此电路总功率变化范围为$1.8\ \mathrm{W}∼3\ \mathrm{W}$,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安全运行分析,需综合考虑定值电阻、滑动变阻器的额定参数,以及电流表、电压表的量程,通过欧姆定律和电功率公式推导电路的电流、电阻、功率的安全范围,易错点是忽略电压表量程对电路最小电流的限制,或误判滑动变阻器的阻值范围。
【难度系数】
0.7
首先明确电路为$R_1$与$R_2$串联,电流表测电路电流,电压表测$R_2$两端电压。需结合各元件的额定参数、电表量程,确定电路的安全电流范围、电阻范围,再逐一分析选项:
1. 确定电路允许的最大电流:$R_1$的额定电流为$0.5\ \mathrm{A}$,电流表量程$0∼0.6\ \mathrm{A}$,滑动变阻器允许的最大电流为$1\ \mathrm{A}$,为保证$R_1$安全,电路最大电流不能超过$0.5\ \mathrm{A}$;
2. 确定电路允许的最小电流:电压表量程$0∼3\ \mathrm{V}$,即$R_2$两端电压最大为$3\ \mathrm{V}$,此时$R_1$两端电压为$3\ \mathrm{V}$,计算得电路最小电流为$0.3\ \mathrm{A}$,若电流更小,$R_2$两端电压会超过电压表量程;
3. 结合上述电流范围,分析各选项的合理性。
【解析】
已知电源电压$U=6\ \mathrm{V}$,$R_1=10\ \Omega$,滑动变阻器$R_2$最大阻值为$20\ \Omega$。
1. 确定电路安全电流范围:
最大电流:$R_1$允许的最大电流$I_{1\mathrm{max}}=0.5\ \mathrm{A}$,电流表量程$0∼0.6\ \mathrm{A}$,滑动变阻器允许的最大电流$I_{2\mathrm{max}}=1\ \mathrm{A}$,为保证电路元件安全,电路最大电流$I_{\mathrm{max}}=0.5\ \mathrm{A}$;
最小电流:当电压表达到最大量程$U_{2\mathrm{max}}=3\ \mathrm{V}$时,$R_1$两端电压$U_{1}=U-U_{2\mathrm{max}}=6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$,此时电路电流$I_{\mathrm{min}}=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$;
因此电路安全电流范围为$0.3\ \mathrm{A}≤ I≤0.5\ \mathrm{A}$。
2. 逐一分析选项:
选项A:电路中电流不超过$0.6\ \mathrm{A}$,但$R_1$的额定电流为$0.5\ \mathrm{A}$,电流超过$0.5\ \mathrm{A}$时$R_1$会损坏,A错误;
选项B:当电流为$0.5\ \mathrm{A}$时,$R_1$两端电压$U_{1\mathrm{max}}=I_{\mathrm{max}}R_1=0.5\ \mathrm{A}×10\ \Omega=5\ \mathrm{V}$,远大于$3\ \mathrm{V}$,B错误;
选项C:计算$R_2$的阻值范围:
最小阻值:总电阻最小值$R_{\mathrm{总min}}=\frac{U}{I_{\mathrm{max}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$,则$R_{2\mathrm{min}}=R_{\mathrm{总min}}-R_1=12\ \Omega-10\ \Omega=2\ \Omega$;
最大阻值:$R_{2\mathrm{max}}=\frac{U_{2\mathrm{max}}}{I_{\mathrm{min}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$;
因此$R_2$的阻值范围为$2\ \Omega∼10\ \Omega$,C错误;
选项D:计算电路总功率范围:
最大总功率:$P_{\mathrm{max}}=UI_{\mathrm{max}}=6\ \mathrm{V}×0.5\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{W}$;
最小总功率:$P_{\mathrm{min}}=UI_{\mathrm{min}}=6\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.8\ \mathrm{W}$;
因此电路总功率变化范围为$1.8\ \mathrm{W}∼3\ \mathrm{W}$,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安全运行分析,需综合考虑定值电阻、滑动变阻器的额定参数,以及电流表、电压表的量程,通过欧姆定律和电功率公式推导电路的电流、电阻、功率的安全范围,易错点是忽略电压表量程对电路最小电流的限制,或误判滑动变阻器的阻值范围。
【难度系数】
0.7
10. 如图所示的电路中安装错误的是(

A.灯泡$a$及$S_1$
B.插座$b$和$d$
C.只有插座$b$
D.只有插座$d$
B
)。A.灯泡$a$及$S_1$
B.插座$b$和$d$
C.只有插座$b$
D.只有插座$d$
答案:B
解析:
【分析】
要判断电路中元件安装是否正确,需依据家庭电路的连接规则:灯泡应是火线先接开关再进灯泡,零线接灯泡另一端;两孔插座需左零右火,并联在火线与零线之间。逐个分析各元件:
1. 灯泡$a$及$S_1$:$S_1$接火线后连灯泡$a$,零线接灯泡另一端,符合安全接法,正确。
2. 插座$b$:两孔插座应遵循“左零右火”原则,图中插座$b$左孔接火线、右孔接零线,违背接线规范,安装错误。
3. 灯泡$c$及$S_2$:$S_2$接火线后连灯泡$c$,零线接灯泡,接法正确。
4. 插座$d$:插座需并联在火线与零线之间,图中插座$d$一个接线柱接零线,另一个接火线末端,属于串联接法,无法正常使用,安装错误。
综上,插座$b$和$d$安装错误。
【解析】
1. 灯泡与开关的正确接法:开关应串联在火线与灯泡之间,断开开关时灯泡不带电,灯泡$a$、$S_1$和灯泡$c$、$S_2$均符合此规则,接线正确。
2. 两孔插座的正确接法:需“左零右火”且并联在火线与零线之间。插座$b$违背“左零右火”原则;插座$d$未并联在火线零线之间,而是串联在火线上,二者安装均错误。
【答案】
B
【知识点】
家庭电路连接规则、插座接线规范、灯泡开关接线
【点评】
本题考查家庭电路的正确连接,需牢记灯泡、插座的接线原则,明确并联在家庭电路中的用电器才能正常工作,开关控制火线是为了保障用电安全。
【难度系数】
0.6
要判断电路中元件安装是否正确,需依据家庭电路的连接规则:灯泡应是火线先接开关再进灯泡,零线接灯泡另一端;两孔插座需左零右火,并联在火线与零线之间。逐个分析各元件:
1. 灯泡$a$及$S_1$:$S_1$接火线后连灯泡$a$,零线接灯泡另一端,符合安全接法,正确。
2. 插座$b$:两孔插座应遵循“左零右火”原则,图中插座$b$左孔接火线、右孔接零线,违背接线规范,安装错误。
3. 灯泡$c$及$S_2$:$S_2$接火线后连灯泡$c$,零线接灯泡,接法正确。
4. 插座$d$:插座需并联在火线与零线之间,图中插座$d$一个接线柱接零线,另一个接火线末端,属于串联接法,无法正常使用,安装错误。
综上,插座$b$和$d$安装错误。
【解析】
1. 灯泡与开关的正确接法:开关应串联在火线与灯泡之间,断开开关时灯泡不带电,灯泡$a$、$S_1$和灯泡$c$、$S_2$均符合此规则,接线正确。
2. 两孔插座的正确接法:需“左零右火”且并联在火线与零线之间。插座$b$违背“左零右火”原则;插座$d$未并联在火线零线之间,而是串联在火线上,二者安装均错误。
【答案】
B
【知识点】
家庭电路连接规则、插座接线规范、灯泡开关接线
【点评】
本题考查家庭电路的正确连接,需牢记灯泡、插座的接线原则,明确并联在家庭电路中的用电器才能正常工作,开关控制火线是为了保障用电安全。
【难度系数】
0.6