零五网 全部参考答案 补充习题答案 2026年补充习题江苏九年级物理下册苏科版 第14页解析答案
21. 在图(a)所示的电路中,电源电压不变,$R$的阻值为$8\ \Omega$,灯泡 L 的电流随电压变化的关系如图(b)所示。开关闭合,灯泡 L 两端的电压为$8\ V$。

(1) 求电源电压。
(2) 将图(a)中$R$换成和 L 一样的灯泡,求$10\ s$内一个灯泡消耗的电能。
(3) 将图(a)中$R$和 L 由串联改为并联,求整个电路的电功率。
答案:(1) 由图(b)知,当灯泡L两端电压U_L=8\ V时,通过的电流I_L=0.5\ A。串联电路中电流处处相等,所以通过R的电流I_R=I_L=0.5\ A。R两端电压$U_R=I_RR=0.5\ A×8\ \Omega=4\ V$。电源电压U=U_L+U_R=8\ V+4\ V=12\ V。
(2) 两相同灯泡串联,总电压12\ V,每个灯泡两端电压U'=6\ V。由图(b)知,此时电流I'=0.45\ A。一个灯泡消耗的电能W=U'I't=6\ V×0.45\ A×10\ s=27\ J。
(3) 并联时,R两端电压U=12\ V,其功率$P_R=\frac{U^2}{R}=\frac{(12\ V)^2}{8\ \Omega}=18\ W$。灯泡L两端电压12\ V,由图(b)知电流I_L'=0.6\ A,功率P_L=UI_L'=12\ V×0.6\ A=7.2\ W。总功率P=P_R+P_L=18\ W+7.2\ W=25.2\ W。
解析:
【分析】
本题分为三个小问,我们逐个分析思路:
1. 对于第(1)问:电路中R与L串联,串联电路电流处处相等。已知灯泡L两端电压为8V,首先从图(b)中找到该电压对应的电流,这个电流就是通过R的电流;再利用欧姆定律计算R两端的电压,最后根据串联电路总电压等于各部分电压之和,求出电源电压。
2. 对于第(2)问:将R换成相同的灯泡后,两个相同灯泡串联,电源电压不变,根据串联电路分压规律,每个灯泡两端电压为电源电压的一半;从图(b)中找到该电压对应的电流,再利用电能公式W=UIt计算10s内一个灯泡消耗的电能。
3. 对于第(3)问:R和L并联时,各支路电压等于电源电压。先利用电功率公式P=U²/R计算R的功率;再从图(b)中找到灯泡两端为电源电压时对应的电流,利用P=UI计算灯泡的功率,最后总功率等于各支路功率之和。
【解析】
(1) 由图(b)可知,当$U_L=8\ V$时,通过灯泡的电流$I_L=0.5\ A$。
因为R与L串联,串联电路中电流处处相等,所以通过R的电流$I_R=I_L=0.5\ A$。
根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,可得R两端的电压:
$U_R=I_RR=0.5\ A×8\ \Omega=4\ V$。
串联电路总电压等于各部分电压之和,所以电源电压:
$U=U_L+U_R=8\ V+4\ V=12\ V$。
(2) 将R换成和L一样的灯泡后,两个相同灯泡串联,电源电压$U=12\ V$,根据串联分压规律,每个灯泡两端的电压$U'=\frac{U}{2}=\frac{12\ V}{2}=6\ V$。
由图(b)可知,当$U'=6\ V$时,通过灯泡的电流$I'=0.45\ A$。
根据电能公式$W=UIt$,10s内一个灯泡消耗的电能:
$W=U'I't=6\ V×0.45\ A×10\ s=27\ J$。
(3) R和L并联时,各支路电压等于电源电压,即$U_R'=U_L'=U=12\ V$。
对于电阻R,根据$P=\frac{U^2}{R}$,其功率:
$P_R=\frac{(12\ V)^2}{8\ \Omega}=18\ W$。
由图(b)可知,当$U_L'=12\ V$时,通过灯泡的电流$I_L'=0.6\ A$,则灯泡的功率:
$P_L=UI_L'=12\ V×0.6\ A=7.2\ W$。
并联电路总功率等于各支路功率之和,所以整个电路的电功率:
$P=P_R+P_L=18\ W+7.2\ W=25.2\ W$。
【答案】
(1) 电源电压为12V;
(2) 10s内一个灯泡消耗的电能为27J;
(3) 整个电路的电功率为25.2W。
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、电功与电功率计算
【点评】
本题结合I-U图像,综合考查串并联电路的特点、欧姆定律以及电功、电功率的计算,需要学生具备从图像中提取关键信息的能力,同时能灵活运用电路规律和电学公式解题,对学生的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
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