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苏科版初中物理九年级下册期中测试卷（困难）（含答案解析）
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这是一份苏科版初中物理九年级下册期中测试卷（困难）（含答案解析），共35页。试卷主要包含了0分），5A，67～32Ω，9Ω，【答案】D，【答案】B等内容，欢迎下载使用。
苏科版初中物理九年级下册期中测试卷
考试范围：第十五.十六章；考试时间：75分钟；总分80分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
1. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，电流表A1和A2的量程均为0～3 A，电压表的量程为0～15 V。当开关S1闭合，S、S2断开，滑动变阻器的滑片置于中点时，电压表的示数为6 V，再将滑片移至最右端，R1两端的电压变化了2 V，此时R1消耗的电功率为P1；保持滑片的位置不变，再断开开关S1，闭合开关S、S2，R2消耗的电功率为P2，电流表A2的示数为2.7 A；已知P1:P2=5:18，为了确保电路元件安全，下列说法错误的是
A. 当开关S1闭合，S、S2断开时，电路消耗的最小功率为12 W
B. 当开关S1闭合，S、S2断开时，电路消耗的最大功率为18 W
C. 当断开开关S1，闭合开关S、S2时，电路消耗的最小功率为32.4 W
D. 当断开开关S1，闭合开关S、S2时，电路消耗的最大功率为36 W
2. 在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端，两电压表示数随电流表示数变化的完整图线如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A. R1的电功率减小 B. R2的电功率变化范围为UcIa～0
C. R2的最大功率为UbIb D. 电路的最大总功率为2UbIb
3. 如图所示，电源电压U保持不变。当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器R0的滑片在最右端时，电压表示数是U1，R1的功率是P1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U1′，R2和R3的功率之和是1.6W；当开关S1和S3都闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P1′；再闭合开关S2，电流表示数变化了0.4A，R2、R3的功率分别为P2、P3，已知P2：P3=1：3，U1：U1′=1：2，P1：P1′=1：36。下列结论正确的是( )
A. 滑动变阻器R0的最大阻值是100Ω B. 电源电压是15V
C. R1：R2=1：2 D. 该电路的最小功率2.4W
4. 小华用如图所示的电路测小灯泡功率．电路中电源电压恒为4.5V，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，灯泡标有“2.5V 1.25W”字样。若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是( )
A. 电流表示数的变化范围是0～0.5A
B. 滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2.5～20Ω
C. 灯泡的最小功率是0.162W
D. 该电路的最大功率是2.7W
5. 如图是水位自动报警器的原理示意图，下图四个实验能反映其自动报警原理的是( )
A. B.
C. D.
6. 央视2套有一档节目“是真的吗？”曾经播出过一个小实验，如图所示：上、下两个磁铁的磁力能把铁钉、电池和下面的磁铁吊起来，再用导线与上下两个磁铁接触构成闭合电路，这时电池和下面的磁铁一起旋转起来，这表明( )
A. 通电导线在磁场中受力 B. 磁能生电
C. 通电导体周围存在磁场 D. 地球周围存在磁场
7. 如图是小马制作的神奇转框，框的上部中央与电池正极相连，下部紧贴在与电池负极相连的可导电的柱形磁体两侧，金属框就能持续转动，以下各图与其工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
8. 要求设计一个电磁限流器，当电路中电流过大时，它能切断电路，并需手动闭合。兴趣小组设计了两个电磁限流器，示意图如下，其中的C、D为动触点。下列说法中正确的是( )
A. 甲和乙都能满足设计要求
B. 甲能满足设计要求，乙不能满足设计要求
C. 当电路中电流过大时，弹簧1和弹簧2都变短
D. 乙能满足设计要求，甲不能满足设计要求
9. 如图的电路，电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V，1.6W”字样，忽略温度对灯泡电阻的影响，滑动变阻器R1标有“50Ω，0.5A”，电阻R2阻值为20Ω.电压表的量程为0∼3V，电流表的量程为0∼3A.将变阻器的滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3，R2消耗的电功率为1.8W.改变开关的通断和滑片P的位置，电路状态以及电路中的诸多物理量会发生变化。在保证各元件安全的情况下移动滑片，下列选项对应的图象趋势及数据完全正确的是( )
A. 闭合S、S1，横轴表示R1接入的阻值，纵轴表示电流表示数
B. 闭合S、S1，横轴表示R1接入的阻值，纵轴表示R1的电功率
C. 闭合开关S、S2和S3，横轴表示R1接入的阻值，纵轴表示电路总功率
D. 闭合开关S、S2和S3，横轴表示电路总电阻的倒数，纵轴表示电流表示数
10. 如图所示，在闭合电路中，只有滑动变阻器甲和乙串联，将阻值调到相等的地方，此时甲和乙的电功率均为P。先将乙的滑片向右移甲不动，其电功率分别为P甲和P乙，再将甲的滑片向右移，乙不动，其电功率分别为P′甲和P′乙，下列说法正确的是( )
A. P甲
A. 只有(a)能 B. 只有(b)能 C. (a)(b)都能 D. (a)(b)都不能
12. 法国科学家阿尔贝⋅费尔和德国科学家彼得⋅格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场的磁性增强时急剧减小的现象，如图所示，GMR是巨磁电阻，闭合S1、S2并使滑片P向左滑动，则( )
A. 电流表示数增大，电压表示数减小，小灯泡变亮
B. 电流表示数增大，电压表示数增大，小灯泡变亮
C. 电流表示数减小，电压表示数减小，小灯泡变暗
D. 电流表示数减小，电压表示数增大，小灯泡变暗
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
13. 小吴通过观察小区门口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，指示灯亮、栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟装置，电源电压恒定，指示灯L标有“3V 1.8W”字样，电磁铁的线圈阻值不计。当车牌识别成功，相当于将图中开关S闭合，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，铁柱被电磁铁向下吸引抬起栏杆，此时电磁铁的上端为______(选填“N”或“S”)极，电源电压为______V；若电源电压降低，闭合开关，电磁铁栏杆磁性减弱，栏杆不能自动抬起，除了更换电源外，请你再写出一种能使栏杆自动抬起的方法：______。
14. 世界上首先发现电磁感应现象的科学家是________，他的这一发现导致世界上第一台________机的诞生，从而将人类社会带入了电气化时代。
15. 如图所示，电源电压恒定，闭合S，S1，S2，当滑动变阻器R2的滑片到a点此时电阻为Ra(图中未标出)，电流表A1和A2的示数分别为I1和I2；保持滑片位置不动，断开S1、S2，闭合S，此时电压表的示数为U1，R2的功率为P1；再将滑片移动到最右端，此时电压表示数为U2，电流表A2电流为0.4A，R2的功率为p2。已知R1=6Ω，I1：I2=3：2，U1：U2=2：3，P1：P2=7：6，小灯泡电阻不变。则Ra的阻值大小为______Ω，电源电压为______V。
16. 如图所示电路中，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变。当S1接在b点，S2断开时，电路的总功率为P1；当S1接在a点，S2闭合时，电路的总功率为P2.则P1：P2=______。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
17. 如图是家庭常用的一个插线板的示意图。在使用中会发现：插线板上的指示灯在开关断开时不发光，插孔不能提供工作电压；而在开关闭合时指示灯发光，插孔可以提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压。根据上述现象，请在图中画出开关、指示灯和插孔的连接方式，并把接线板与电源线接通。
18. 螺线通电后，小磁针静止时指向如图所示，请在图中标出电源的正极和该螺线管外部磁感线的方向。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
19. 图是某课外活动小组仿制的一个能产生持续电流的装置−发电机，装有手摇柄(未画出)的转轴垂直穿过圆盘中心，金属圆盘放在蹄形磁铁之间，圆盘的轴心和能在圆盘的边缘滑动接触的滑片通过金属导线与电流表相连。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁力线的运动，从而产生持续电流。当以某一转速匀速转动金属圆盘时，电流表有一定的计数。
根据上述材料，请完成下面的实验探究填空：
(1)换用______的磁铁，其它条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小跟磁场强弱有关；
(2)换用一个半径大一些的金属圆盘，其它条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小也跟______有关；
(3)当圆盘转速增大，其它条件不变时，发现电流表读数也增大，说明电流大小还跟______有关。
20. 明明和同学们在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为3.8V的小灯泡，电源电压保持9V不变，滑动变阻器规格为“40Ω 1A”，连接电路如图甲所示。
(1)图甲是明明同学连接的实物电路图。图中只有一处连接错误，请在错误处画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确(注意不能与其他导线交叉)；
(2)改正错误后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是______ (选填“小灯泡”或“电压表”)断路；
(3)排除故障后，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为______ W，若使小灯泡正常发光，则应将滑片向______ (选填“左”或“右”)移动一些；
(4)明明又找来10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将10Ω的定值电阻代替小灯泡连入电路，调节滑动变阻器使定值电阻两端电压为U0=4V。接下来断开开关，取下10Ω的定值电阻，换成20Ω的定值电阻，保持滑动变阻器滑片位置不变，则闭合开关后，应将滑动变阻器的滑片向______ (选填“左”或“右”)移动。在用40Ω的定值电阻替换20Ω的定值电阻时。他发现电压表示数始终不能调为U0。为完成三次探究，明明设计了如下方案，你认为不可行的一项是______ (填序号)。
A.如果只更换电源，则更换的电源电压范围是4～8V
B.如果只调整电压表的示数，则应该控制电压表示数U0的范围为4.5～9V
C.如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50Ω，允许通过的最大电流至少为0.4A
D.如果只更换定值电阻，则更换的定值电阻阻值范围是6.67～32Ω
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
21. 如图所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“6V 2W”字样，定值电阻R1的阻值为12Ω，滑动变阻器R的最大值为200Ω，允许通过的最大电流为1A，电压表接入电路中的量程是0∼15V.当开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P移到某位置时，电压表读数为8V，此时灯泡恰好正常发光(忽略温度变化对灯泡电阻的影响)
求：
(1)灯泡电阻的大小；
(2)电源电压；
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为30Ω时，灯泡的实际功率；
(4)在保证电路元件不烧坏的情况下，滑动变阻器允许连入电路的阻值范围．
22. 如图所示电路，电源电压为6V保持不变，灯泡L上标有“5V2.5W”(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)，滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”字样，电压表接“0～15V”量程。求：
(1)闭合开关S，将滑片P移到某一位置，电流表示数为0.5A，求此时电压表V的示数；
(2)电路安全的情况下，滑动变阻器允许的调节范围；
(3)用另一个定值电阻R2替换小灯泡，电流表接“0～3A”量程。确保电路所有元件均安全使用的情况下，要求：在移动滑动变阻器滑片的过程中，电路中的最大电流恰好是最小电流的3倍，求满足要求的R2的阻值。
23. 小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用——压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重。某压力传感器输出电压与压力的关系如表。电阻箱R′的最大电阻999.9Ω。闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。(假设U不受继电器电路影响)
压力/×105N
0
1.2
2.4
3.6
4.8
6.0
输出电压/V
0
1
2
3
4
5
(1)当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在______(填“AB”或“CD”)两端；
(2)小明希望压力大于或等于3.6×105N时，启动报警系统。则电阻箱R′的电阻应调节到多大？
(3)在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所通过的工作电流，一般不要超过吸合电流的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。若要使该报警装置不被烧坏，汽车的最大质量不能超过多少吨？(g取10N/kg)
24. 智能家居为我们的生活提供了很多便利。香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器，如图甲所示，R1、R2为发热电阻，且R2=3R1，U1=U2=5V，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”和“高挡”之间的转换，其高挡发热功率为2W．
(1)香茗与mini“对话”，即可实现对其功能的操作。mini将香茗的声音的声信号转化为电信号，这与______的原理相同(选填“发电机”或“电动机”)。
(2)低挡模式时，mini工作电路中的电流是多少？
(3)mini具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止干烧。控制电路中，R0=60Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图所示。当控制电路中的电流达到50mA时，衔铁才会吸合，工作电路接通。请通过计算说明，mini工作时至少需要加水多少千克？(g=10N/kg)
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
本题过程较为复杂，故应先画出相应的等效电路图，分析题意中的已知量和未知量，并能抓住前后三种状态下的联系，再利用串联、并联电路的特点、欧姆定律和电功率知识进行求解，难度很大。
(1)由题意中的三种情景画出等效电路图，则利用串联、并联电路的特点、欧姆定律和电功率，结合P1∶P2=5∶18列等式，联立求出电源电压和三电阻的阻值；
(2)利用欧姆定律、电功率公式，结合串联、并联电路的特点逐项分析即可判断。
【解答】
当开关S1闭合，S、S2断开，滑动变阻器的滑片置于中点时，R1与滑动变阻器一半阻值串联，电压表测量滑动变阻器两端电压，等效电路如图甲所示：
将滑片P置于变阻器的最右端时，R1与滑动变阻器最大阻值串联，等效电路如图乙所示：
保持滑片的位置不变，再断开开关S1，闭合开关S、S2时，R2与滑动变阻器最大阻值并联，等效电路如图丙所示：
根据欧姆定律和串联电路的电压关系，由图甲可得：
U总=6V0.5R·R1+6V------①
将滑片移至最右端，R1两端的电压变化了2 V，根据串联分压规律可知，滑动变阻器电压最大了2V，即此时电压U′=8V，同理由图乙可得：
U总=8VR·R1+8V------②
此时R1消耗的电功率为P1=(U总−8V)2R1-------③
保持滑片的位置不变，再断开开关S1，闭合开关S、S2时，R2与滑动变阻器最大阻值并联，电流表A2的测量总电流I=2.7A，电流表A2的测量滑动变阻器的电流，则有：
U总R2+U总R=2.7A-------④
R2消耗的电功率为P2=U总2R2-------⑤
P1∶P2=5∶18----------⑥
联立①②③④⑤⑥式，解得：
U总=12V，R=8Ω，R1=4Ω，R2=10Ω，
A.当开关S1闭合，S、S2断开时，R1与滑动变阻器串联，滑动变阻器接入阻值最大时，电功率最小，
电路消耗的最小功率为P最小=U总2R+R1=(12V)28Ω+4Ω=12 W，故A正确，不符合题意；
B.当开关S1闭合，S、S2断开时，R1与滑动变阻器串联，A2测量电路电流，滑动变阻器接入阻值为零时，电功率最大，
此时电流I最大=U总R1=12V4Ω=3A，没有超过A2的量程，
故电路消耗的最大功率为P最大=U总2R1=(12V)24Ω=36 W，故B错误，符合题意；
C.当断开开关S1，闭合开关S、S2时，R2与滑动变阻器并联，滑动变阻器接入阻值最大时，电功率最小，
电路消耗的最小功率为P最小′=U总2R2+U总2R=(12V)210Ω+(12V)28Ω=32.4 W，故C正确，不符合题意；
D.当断开开关S1，闭合开关S、S2，R2与滑动变阻器并联，A2示数是3A时，
电路消耗的最大功率为P最大′=U总×I最大′=12V×3A=36W，故D正确，不符合题意。
2.【答案】C
【解析】解：由甲图分析可知：R1和R2串联接入电路。滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端，阻值逐渐减小至0，电流逐渐变大，所以由乙图可知：随着电流逐渐变大，V1的示数由Ua到Ud，V2的示数由Uc到0。
A、通过R1的电流增大，R1两端的电压增大，根据P=UI可知，R1的电功率增大，故A错误；
BC、R2的电功率可表为：P2=(Ud−IR1)I=−R1I2+UdI，当I=Ud2R1时，P2最大，此时电路总电阻为2R1，由乙图可知Ud=2Ub，故I 2=Ib；则R2的最大功率为P2=UbIb，最小功率为零，故B错误，C正确；
D、电源电压一定，当R2接入阻值为0时，电流最大，由P=UI可知，功率最大，且I=UdR1=2Ib，P=UI=2Ub×2Ib=4UbIb，故D错误。
故选：C。
分析用电器的连接方式，然后结合图形分析电流表、电压表的变化；
R2的电功率P=(Ud−IR1)I=−R1I2+UdI，P和I是二次函数关系，根据二次函数的性质，当I=Ud2R1时，P最大；
根据P=UI可知，当电路中电流最大时，电路的电功率最大。
本题综合性较强，考查的内容较多。会辨别串、并联，会用欧姆定律计算，会用电功率公式计算，知道串、并联电路的电压规律，电流规律，电阻规律。
3.【答案】A
【解析】解：(1)当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器R0的滑片在最右端时，等效电路图如图1所示；
当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如图2所示；
当开关S1和S3都闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如图3所示，再闭合开关S2，等效电路图如图4所示：
图1和图2中，两电压表的示数之比：U1U1′=I1R1I2R1=I1I2=12，
因电源的电压不变，
所以，I1I2=R1+R2+R3R0+R1=12，
整理可得：R0=R1+2R2+2R3------①
图1中，R1的电功率：P1=U12R1，
图3中，因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，R1的电功率：P1′=U2R1，
则P1P1′=U12R1U2R1=U12U2=136，即U1U=16，
图1中，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，U1U=I1R1I1R总=I1R1I1(R1+R0)=R1R1+R0=16，
整理可得：R0=5R1-------②
图4中，P2P3=U2R2U2R3=R3R2=13，
整理可得：R2=3R3-------③
由①②③可得：R2=1.5R1，R3=0.5R1，则R1：R2=3：2，故C错误；
图2中，电路的电流：I2=UR总′=UR1+R2+R3=UR1+0.5R1+1.5R1=U3R1，
R2和R3的功率之和：P23=I22(R2+R3)=(U3R1)2(0.5R1+1.5R1)=2U29R1=1.6W----④
图3和图4中，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且电流表示数变化了0.4A，
所以，IR2=0.4A，即UR2=U1.5R1=2U3R1=0.4A-------⑤
由④⑤可得：U=12V，R1=20Ω，故B错误；
滑动变阻器R0的最大阻值：R0=5R1=5×20Ω=100Ω，故A正确；
(2)当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，R1、R2、R3与R0的最大阻值串联，此时电路的总电阻最大，总功率最小，
该电路的最小功率：，故D错误。
故选：A。
(1)当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器R0的滑片在最右端时，等效电路图如解答图1所示；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如解答图2所示；当开关S1和S3都闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如解答图3所示，再闭合开关S2，等效电路图如解答图4所示。根据欧姆定律表示出图1和图2中电压表的示数之比即可求出电流之比，根据电源的电压不变得出等式，根据P=UI=U2R表示出图1中R1的电功率，根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R表示出R1的电功率，根据R1的电功率之比得出等式，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出得到的等式求出电阻关系，利用并联电路的电压特点和P=UI=U2R表示出图4中R2、R3的功率之比，然后联立等式求出各电阻的阻值关系，根据电阻的串联和欧姆定律表示出图2中的电流，利用P=UI=I2R表示出R2和R3的功率之和，利用并联电路中各支路独立工作、互不影响结合图3和图4得出电流表示数变化了0.4A即为通过R2的电流，利用并联电路的电压特点和欧姆定律表示出通过R2的电流，然后联立等式求出电源的电压和滑动变阻器R0的最大阻值；
(2)当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，R1、R2、R3与R0的最大阻值串联，此时电路的总电阻最大，总功率最小，根据电阻的串联和P=UI=U2R求出该电路的最小功率。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用，正确画出等效电路图和理清各物理量之间的关系是关键，有一定的难度。
4.【答案】C
【解析】
【分析】
(1)从图中可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡电压，电流表测量灯泡电流；
(2)两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，意思就是说电压表示数不超2.5V，电流表示数不超0.6A；
(3)根据各选项的要求，结合欧姆定律和电功率的内容进行相关计算，就可判断各选项正误．
根据灯泡的规格“2.5V 1.25W”，求得灯泡的电阻R灯=U灯2P灯=(2.5V)21.25W=5Ω，灯丝的电阻不改变；
【解答】
A、①电流表测量灯泡的电流，灯泡两端电压不允许超过额定值，也就是电路中的电流最大为灯泡的额定电流，
即电流最大值I最大=I灯=P灯U灯=1.25W2.5V=0.5A；R灯=U灯I灯=5Ω
②滑动变阻器接入阻值最大时，电路中的电流最小，即电流最小值I最小=UR灯+R滑=4.5V5Ω+20Ω=0.18A．
故电流表示数的变化范围是0.18A～0.5A，因此该选项不正确．
B、①滑动变阻器允许接入的最大值为20Ω；
②电路中电流最大为0.5A，根据串联电路电阻的特点，滑动变阻器允许接入的最小阻值为：
R滑最小=UI最大−R灯=4.5V0.5A−5Ω=4Ω
故滑动变阻器接入的阻值范围是4Ω～20Ω，因此该选项不正确．
C、电路中的电流最小时，灯泡的电功率最小，
所以灯泡的最小功率P灯最小=I最小2R灯=(0.18A)2×5Ω=0.162W
灯泡的最小功率为0.162W，因此该选项正确．
D、电路中的电流最大时，电路的总功率最大，等于总电压和电流的乘积，
即P总最大=UI最大=4.5V×0.5A=2.25W
故电路最大功率为2.25W，因此该选项不正确．
故选C．
5.【答案】D
【解析】解：当水位达到金属块A时，控制电路接通。电路中有了电流，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，使动触点与绿灯所在电路的静触点分开，绿灯灭。与红灯所在电路的静触点接通，导致了红灯所在的电路接通，红灯亮；由此可见：水位自动报警器的原理是通过电磁铁控制工作电路的。
A、条形磁铁的周围存在磁场，故A错误；
B、转动电风扇叶，二极管会发光，是电磁感应原理，故B错误；
C、电磁感应现象，是发动机的原理，故C错误；
D、是电磁铁的原理，能反映其自动报警原理，故D正确。
故选：D。
由水位的变化导致了控制电路的通断，进一步决定了电磁铁磁性的有无，从而控制了工作电路的动触点的位置的变化，改变了工作电路的连接情况。
掌握电磁铁继电器工作原理和过程是解此题的关键所在。
6.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查了学生根据题中的信息找出其中蕴含的物理原理，是一道难题。
题目中有电源是电动机，是根据通电导体在磁场中受力而转动的原理来工作的。
【解答】
解：题中有电源，构成闭合回路，电路中有电流，导体在磁场中受到力的作用而转动，故A正确。
故选A。
7.【答案】B
【解析】
【分析】
了解实验装置的结构，明确其工作原理，再进一步确定其性质和能量转化，是解答的关键。
本实验利用了通电导体在磁场中受力的原理，因此，要有磁场的存在，同时还要有电流的存在。这一过程中，将电能转化为机械能。
【解答】
在本实验中，铜线框之所以能够转动，是由于通电线框在磁场中受力，同电动机的原理相同。
A、是发电机的原理图，是根据电磁感应现象制成的，故A错误；
B、是电动机的原理图，是根据通电导体在磁场中受到力的作用做成的，故B正确；
C、是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故C错误；
D、是发电机的原理图，是根据电磁感应现象制成的，故D错误；
故选：B。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
电路中电流过大时，电磁铁磁性变强，吸引衔铁能力变强，能切断电路，该设计合理，否则设计不合理。
本题考查了电磁继电器的工作原理，要依据题目要求，判断是否符合要求。
【解答】
甲图：电路中电流过大时，电磁铁磁性变强，吸引衔铁向左运动，但不能与C、D为动触点断开，不能切断电路，该设计不合理；
甲图：电路中电流过大时，电磁铁磁性变强，吸引衔铁向下运动，能与C、D为动触点断开，能切断电路，该设计合理。
故选D。
9.【答案】C
【解析】解：(1)将变阻器的滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3时，R1的最大阻值和R2并联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由P=UI=U2R可得，电源的电压：
U=P2R2=1.8W×20Ω=6V，
通过R2的电流：
I2=UR2=6V20Ω=0.3A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，当电流表的示数I=3A时通过R1的电流：
I1=I−I2=3A−0.3A=2.7A>0.5A，
所以，通过R1的最大电流I1大=0.5A，此时R1接入电路中的电阻最小，电路的总功率最大，
此时电路的最大总电流：
I大=I1大+I2=0.5A+0.3A=0.8A，
此时电路总电阻的倒数：1R总=1UI大=I大U=0.8A6V≈0.13Ω−1，故D错误；
则电路的最大总功率：
P大=UI大=6V×0.8A=4.8W，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，则
P小=U2R1大+U2R2=(6V)250Ω+(6V)220Ω=2.52W，
由P总=U2R1+U2R2=(6V)2R1+(6V)220Ω可知，C选项正确；
(2)由P=UI=U2R可得，小灯泡的电阻：
RL=UL2PL=(4V)21.6W=10Ω，
只闭合开关S和S1时，R1与灯泡L串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，
灯泡正常发光时通过的电流：
IL=ULRL=4V10Ω=0.4A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，变阻器允许通过的最大电流为0.5A，
所以，电路中的最大电流I大′=0.4A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
此时电路中的总电阻：
R=UI′大=6V0.4A=15Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R1小=R−RL=15Ω−10Ω=5Ω，
当电压表的示数最大为U1=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时灯泡两端的电压：UL′=U−U1=6V−3V=3V，
电路中的最小电流：
I小=U′LRL=3V10Ω=0.3A，
滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R1大=U1I小=3V0.3A=10Ω，
所以，R1允许的取值范围是5Ω～10Ω；
由电路中的电流I=UR1+RL6VR1+10Ω可知，I与R1的关系不是一次函数，故A错误；
电路中的电流I大′=0.4A时，R1小=5Ω，则P1=(I大′)2R1小=(0.4A)2×5Ω=0.8W，
电路中的电流I小=0.3A时，R1大=10Ω，则P1′=I小2R1大=(0.3A)2×10Ω=0.9W，故B错误。
故选：C。
(1)将变阻器的滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3时，R1的最大阻值和R2并联，根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R求出电源的电压，根据欧姆定律求出通过R2的电流，根据并联电路的电流特点求出电流表的示数为3A时通过R1的电流，然后与变阻器允许通过的最大电流相比较确定通过R1的最大电流，此时R1接入电路中的电阻最小，电路的总功率最大，根据并联电路的电流特点求出干路的最大电流，根据欧姆定律求出此时总电阻的倒数，利用P=UI求出电路的最大总功率，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，根据P=UI=U2R求出其大小，然后结合总功率与R1的阻值关系；
(2)知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=UI=U2R求出小灯泡的电阻；只闭合开关S和S1时，R1与灯泡L串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，然后与电流表的量程相比较确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出L两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的最小电流，再根据欧姆定律求出接入电路中的最小阻值，根据欧姆定律得出I与R1的关系，根据P=UI=I2R求出变阻器接入电路中的阻值最大和最小时的功率，然后得出答案。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键，对于选择题来说，选项中只要有一处错误即可判断出该选项错误。
10.【答案】A
【解析】解：设最初滑动变阻器甲、乙接入电路的电阻相等且都等于R，此时甲和乙的电功率均为P，
根据欧姆定律可知，此时电路电流I=U源R+R=U源2R，P=I2R；
AB、将乙的滑片向右移甲不动，设滑动变阻器乙的电阻增大了△R乙，则电路总电阻R总=2R+△R乙，
根据欧姆定律可知，此时电路电流I′=U源2R+△R乙，P甲=I′2R，P乙=I′2(R+△R乙)；
因为R<(R+△R乙)，根据P=I2R可知，P甲
根据欧姆定律可知，此时电路电流I′′=U源2R+△R乙−△R甲，P′甲=I′′2(R−△R甲)，P′乙=I′′2(R+△R乙)；
再将甲的滑片向右移，乙不动，甲接入电路的阻值减小，而电流变大，根据P=I2R可知无法判断甲的电功率变化情况，即不能比较P′甲、P甲的大小关系，故C错误；
因为U源2R+△R乙
设最初滑动变阻器甲、乙接入电路的电阻相等且都等于R，根据欧姆定律和功率P=I2R即可比较大小关系；
本题综合性较强，会用欧姆定律计算，会用灵活运用电功率公式计算。
11.【答案】C
【解析】解：由图可知，(a)由a图可知，直导线在磁场中运动说明导线中有电流，若在磁场中不动说明导线没有电流；
(b)中的小磁针在通电导线的周围，闭合开关后，小磁针会发生偏转，就能说明导线中有电流，这是电流的磁效应。
故选：C。
判断电路中是否有电流通过，通常的做法有：用电流表测电流或串联一个灯泡观察亮度，由于不能断开导线，因此可用电流的磁效应来设计实验：
①通电直导线周围存在磁场；将导线平行于小磁针的正上方，通过观察小磁针是否发生偏转来进行判断。
②利用铁钉等工具制作电磁铁，通过电磁铁对磁性物体的吸引作用来设计实验。
本题利用了电流的磁效应来判断导线中是否有电流通过，能将所学知识应用于解决实际问题，是我们应该重视的。
12.【答案】A
【解析】解：由左图可知，滑动变阻器的滑片P向左滑动过程中接入电路中电阻变小，
由I=UR可知，左侧电路中的电流变大，电流表示数变大；
因电磁铁磁性的强弱与线圈匝数和通过的电流有关，且匝数不变，通过的电流越大，磁性越强，
所以，此时电磁铁的磁性变强；
由右图可知，巨磁电阻和灯泡串联，
因巨磁电阻的阻值在磁场的磁性增强时急剧减小，
所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，右侧电路中的总电阻变小，
由I=UR可知，右侧电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，
由U=IR知，小灯泡两端的电压增大，
根据串联电路电压的规律知，巨磁电阻两端的电压会减小，即电压表示数减小，
因P=UI，且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，
所以，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮。
综合分析：电流表示数增大，电压表示数减小，灯泡变亮，故A正确，BCD错误。
故选：A。
本题考查了电路的动态分析，涉及到电磁铁磁性与电流的关系和电功率公式的应用等，判读出巨磁电阻的变化是解题的关键。
13.【答案】S 9 调节滑动变阻器，使接入的阻值变小
【解析】解：通电螺线管的电流是下方流入，上方流出，根据安培定则可知电磁铁的上端为S极；
分析图中电路可知灯L和滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，小灯泡的额定电流I灯=P灯U灯=1.8W3V0.6A；
串联电路电流处处相等，I=I灯=I滑=0.6A；
滑动变阻器两端电压U滑=I滑×R滑=0.6A×10Ω=6V；电源电压U=U滑+U灯=6V+3V=9V；
若电源电压降低，闭合开关，电磁铁栏杆磁性减弱，栏杆不能自动抬起，此时要使电流增大，才能时杆子自动抬起。除了换电源电压外，还可以调节滑动变阻器，使接入的阻值变小，从而使电流增大，杆子自动抬起。
故答案为：S；9；调节滑动变阻器，使接入的阻值变小。
通电螺线管的电流是下方流入，上方流出，根据安培定则可知电磁铁的磁极；
分析图中电路可知灯L和滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，由I灯=P灯U灯可得小灯泡的额定电流；
串联电路电流处处相等，I=I灯=I滑=0.6A；由U滑=I滑×R滑可得滑动变阻器两端电压；
由U=U滑+U灯可得电源电压；
若电源电压降低，闭合开关，电磁铁栏杆磁性减弱，栏杆不能自动抬起，此时要使电流增大，才能时杆子自动抬起。除了换电源电压外，还可以调节滑动变阻器，使接入的阻值变小，从而使电流增大，杆子自动抬起。
本题考查了串联电路的电流和电压特点、以及电功率计算、通电螺线管中安培定则的应用和电磁继电器的应用。
14.【答案】法拉第；发电
【解析】
【分析】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
英国的科学家法拉第发现的电磁感应现象，即磁可以生电，进一步揭示了电与磁之间的联系，该发现导致了发电机的发明使用，使人类大规模地使用电能成为可能，使人类进入了电气化的时代。
【解答】
世界上首先发现电磁感应现象的科学家是法拉第，他的这一发现导致世界上第一台发电机的诞生，促使人类社会发展进入了电气化时代。
故答案为：法拉第；发电。
15.【答案】12 18.2
【解析】解：(1)闭合S、S1、S2，移动滑动变阻器R2的滑片到a点时(即接入电路电阻为Ra)，由图可知，Ra与R1并联接入电路，电流表A2测通过R1的电流，电流表A1测干路电流，
已知此时电流表A1和A2的示数分别为I1和I2，即干路电流为I1，通过R1的电流为I2，
由并联电路的电流特点可得：I1=Ia+I2，又I1：I2=3：2，所以可得Ia：I2=1：2，
由欧姆定律可得：R1Ra=UI2UIa=IaI2=12，所以Ra=2R1=2×6Ω=12Ω；
(2)保持滑片位置不动，断开S1、S2，闭合S，此时Ra与L串联，电压表测变阻器两端的电压U1，电路中的电流为I串1；
再将滑片移动到最右端，即变阻器全部接入电路，此时电压表示数为U2，电路中的电流为I串2=0.4A，
已知前后两次变阻器R2消耗的功率分别为P1、P2，且P1：P2=7：6，U1：U2=2：3，
由P=UI可得I串1I串2=P1U1P2U2=P1P2×U2U1=76×32=74，所以I串1=74×I串2=74×0.4A=0.7A，
由P=U2R可得Ra与变阻器最大阻值R的比值为：RaR=U12P1U22P2=(U1U2)2×P2P1=(23)2×67=821，
可得变阻器的最大阻值R=218Ra=218×12Ω=31.5Ω，
因电源电压不变，所以由欧姆定律可得：
U=I串1(Ra+RL)=0.7A×(12Ω+RL)--------①
U=I串2(R+RL)=0.4A×(31.5Ω+RL)---------②
由①②解得：RL=14Ω，
电源电压：U=I串2(R+RL)=0.4A×(31.5Ω+14Ω)=18.2V。
故答案为：12；18.2。
(1)闭合S、S1、S2，移动滑动变阻器R2的滑片到a点时(即接入电路电阻为Ra)，由图可知，Ra与R1并联接入电路，电流表A2测通过R1的电流，电流表A1测干路电流，已知此时电流表A1和A2的示数分别为I1和I2，根据并联电路电流规律计算Ia：I2，根据欧姆定律计算R1：Ra，已知R1=6Ω，进一步计算Ra的阻值；
(2)保持滑片位置不动，断开S1、S2，闭合S，此时Ra与L串联，电压表测变阻器的电压U1，电路中的电流为I串1；再将滑片移动到最右端，即变阻器全部接入电路，此时电压表示数为U2，电路中的电流为I串2=0.4A，已知前后两次变阻器R2消耗的功率分别为P1、P2，且P1：P2=7：6，U1：U2=2：3，根据P=UI计算两次电流之比，由P=U2R可得Ra与变阻器最大阻值R的比值，根据串联电路的特点和电源电压恒定列式解题。
本题考查了串并联电路的规律、欧姆定律、电功率的有关计算，综合性强，难度大
16.【答案】1：4
【解析】解：两电阻丝的阻值相等，设每根电阻丝的阻值为R，
由图示电路图可知，当开关S1接b，S2断开时，两电阻丝串联，总电阻R1=2R，
当开关S1接a，S2闭合时，两电阻丝并联，总电阻R2=R2，
电源电压U不变，功率之比P1P2=U2R1U2R2=R2R1=R22R=14。
故答案为：1：4。
当开关S1接b，S2断开时，两电阻丝串联；当开关S1接a，S2闭合时，两电阻丝并联；
电源电压一定，由P=U2R可求出两种情况下的功率之比。
本题考查了电阻的串联特点和并联特点，关键是电功率公式的灵活运用。
17.【答案】解：插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插座，灯泡和插座之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明灯泡和插座之间是并联的，开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全。如图所示：
【解析】干路开关控制所有的用电器。并联电路各用电器之间互不影响，串联电路的用电器互相影响。
根据用电器之间是否相互影响是判断用电器串联和并联的方法之一；家庭电路中，开关控制用电器，开关一定接在用电器和火线之间，既能控制用电器，又能保证使用安全。
18.【答案】解：由小磁针S极靠近螺线管的右端，所以螺线管的右端为N极，左端为S极，根据右手螺旋定则，螺线管中的电流应由左向右，所以电源左端为正极，右端为负极；螺线管外部磁感线由N极到S极，如图所示：
【解析】先由小磁针的指向判断出螺线管两端的极性，再根据右手螺旋定则：右手弯曲的四指与大拇指垂直，四指指向与螺线管电流方向一致，大拇指所指的方向为螺线管的N极，找出电流的方向，再标出电源的正负极，并根据螺线管外部磁感线方向由N极指向S极，画出磁感线方向。
右手螺旋定则建立了螺线管中电流与两端磁极极性的关系，要做到能根据电流判断出磁极极性，也要根据磁极极性判断出电流方向或电源正负极。
19.【答案】磁性更强 导线长度 导体切割磁感线运动速度
【解析】解：此实验的过程是：圆盘在磁场中做切割磁感线运动，电路中就产生感应电流。电流表的示数大小反映了感应电流的大小。
通过实验中部分条件的改变，发现了感应电流大小的变化，从而得出了结论。
(1)结论中提到了感应电流的大小与磁场强弱有关。因此根据控制变量法的思路可知，改变的是磁场的强弱。根据电流表的示数变大，可以确定换用的磁体的磁性更强。且在其他因素相同的情况下，磁场越强，感应电流越大。
(2)圆盘在这里相当于一个做切割磁感线的导线，在这里相当于一根导线，圆盘变大，说明导线变长，根据控制变量法的思路即可得出结论：电流大小跟导线的长度有关。且在其他因素相同的情况下，导线越长，感应电流越大。
(3)电流表的示数变大是由于圆盘的转动速度增大造成的。所以可得结论：电流大小跟导线切割磁感线的运动速度有关。且在其他因素相同的情况下，导线运动速度越大，感应电流越大。
故答案为：(1)磁性更强；(2)导线长度；(3)导线切割磁感线运动速度。
由题意可知：圆盘在这里相当于一个做切割磁感线的导线，其在磁场中做切割磁感线运动，电路中就产生感应电流。
要探究感应电流的方向与哪些因素有关，就要利用控制变量法的思路。
根据该思路，结合题目中提到的结论可以反映出条件的不同，同理根据条件的不同，结合实验现象，也可以得到结论。
在此题中，探究感应电流的大小与三个因素：磁场强弱、导线长度、导线的运动速度的关系，因此要用到控制变量法。
根据控制变量法的具体应用：结论中的不同与条件的不同是一一对应的。
在此题中第二问与第三问是告诉了条件的不同和实验现象让确定感应电流的大小与该条件的关系。
在第一问，是告诉实验结论反过来确定实验条件的变化。
20.【答案】电压表 0.4 右 左 B
【解析】解：(1)原电路中，直接用导线将电源两极连接起来了，造成电源短路了，灯泡应与电流表串联后再与变阻器串联(按一上一下连入电路中)，如下所示：
(2)若小灯泡断路，则电流表没有示数，电压表串联在电路中测电源电压，电压表有示数，不符合题意；
若电压表断路，电路为通路，电流表有示数，电压表无示数，符合题意；
则电路中存在的故障可能是小灯泡断路；
(3)排除故障后，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.2A，则此时小灯泡的功率为：P=UI=2V×0.2A=0.4W；
灯在额定电压下正常发光，示数为2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；
(4)探究“电流与电阻的关系”，要保持电阻的电压不变，将10Ω电阻更换为20Ω的定值电阻，由串联分压规律可知，电阻分压变大，要保持电阻两端电压不变，应向左移动滑动变阻器的滑片，从而达到保持定值电阻两端电压不变的目的；
A、根据串联电路电压的规律和分压原理：
U−U0U0=R滑R定，
方程左边为一定值，右边也为一定值，
当电阻为R定4=40Ω时，所需滑动变阻器的阻值最大为R滑大=40Ω，此时电源电压最大，
故U−4V4V=40Ω40Ω，U=8V，即最大电压为8V；
如果只更换电源，则更换的电源电压范围是4～8V，故A可行；
B、根据串联电路电压的规律
U滑U定=U−U0U0=UU定−1，
由分压原理：
R滑R定=UU定−1，
由上式可知，当电源电压U、定值电阻的电压U定一定时，变阻器的电阻随定值电阻的增大而增大；
当电阻为R定4=40Ω时，所需滑动变阻器的阻值最大为：R滑大=40Ω，
即40Ω40Ω=9VU定−1，此时U定=4.5V；
当电压设为9V时，由欧姆定律I=UR，电路的最大电流为0.9A>0.6A，故B不可行；
C、由图知，电阻两端的电压始终保持4V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U滑1=U−UV=9V−4V=5V，变阻器分得的电压为电压表示数的1.25倍，根据分压原理，当接入40Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑1=1.25×40Ω=50Ω，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少50Ω的滑动变阻器；
当定值电阻最大为40Ω时，由欧姆定律，电路的最大电流为：
I大=U0R1=4V10Ω=0.4A；故C可行；
D、由电流表量程和变阻器规格可知，电路中电流最大0.6A，此时电路电阻最小，由欧姆定律，此时定值电阻的阻值最小值为：
R定小=U0I′=4V0.6A≈6.67Ω，
根据U−U0U0=U滑U定=R滑R定，
左边为一定值，右边也为一定值，当变阻器最大电阻连入电路中时，定值电阻也最大，
故有：
9V−4V4V=40ΩR定大，
最大的定值电阻为：
R定大=32Ω，
如果只更换定值电阻，则更换的定值电阻阻值范围是6.67～32Ω，D可行；
故答案为：(1)如上所示；(2)电压表；(3)0.4；右；(4)左；B。
(1)分析原电路连接存在的问题，本实验中灯泡应与电流表串联后再与变阻器串联(按一上一下连入电路中)；
(2)逐一分析每个选项，找出符合题意的答案；
(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数，根据P=UI得出此时小灯泡的功率；
灯在额定电压下正常发光，示数为2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；
(4)研究电流与电阻关系时，要控制电压不变，由分压原理和串联电路电压的规律确定滑片移动的方向；
A、根据串联电路电压的规律和分压原理得出最大的电源电压，从而确定电压范围；
B、根据串联电路电压的规律和分压原理得出所需滑动变阻器的最大阻值，确定定值电阻的电压，从而得出应该控制电压表示数U0的范围，结合欧姆定律分析；
C、根据串联电路电压的规律和分压原理得出当接入40Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻，从而确定该选取最大阻值至少为多少的滑动变阻器；
当定值电阻最大为40Ω时，由欧姆定律得出电路的最大电流分析；
D、由电流表量程和变阻器规格可知电路中电流最大0.6A，此时电路电阻最小，由欧姆定律，此时定值电阻的阻值最小值；
根据串联电路的规律及分压原理得出最大的定值电阻，从而确定定值电阻阻值范围。
本题测量小灯泡的电功率的实验，考查电路连接、故障分析、电流表读数、操作过程，同时探究“电流与电阻的关系”，考查控制变量法、实验操作和对器材的要求，最后一问难度较大。
21.【答案】解：(1)由P=U2R，RL=UL2PL=(6V)22W=18Ω．
(2)电路是串联电路．开关闭合后，滑片位于某位置时，电压表读数为8V，此时灯泡正常发光，即此时电路中电流为灯泡的额定电流，
即I=IL=PLUL=2W6V=13A，
定值电阻R1两端的电压为U1=IR1=13A×12Ω=4V
故电源电压为U=8V+6V+4V=18V
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为30Ω时，电路中电流为
I′=UR=18V12Ω+30Ω+18Ω=0.3A，
灯泡的实际功率为P实=I′2RL=(0.3A)2×18Ω=1.62W．
(4)滑片左移，变阻器连入电路的阻值变小，电路中电流变大，灯泡和R1两端的电压都升高，灯泡的电压不能超过其额定值，所以电路中最大允许电流为灯泡的额定电流，此时电压表示数为8V，变阻器允许连入电路的最小阻值为R小=U小IL=8V13A=24Ω.滑片向右移，变阻器连入电路的阻值增加，电路中电流减小，灯泡和R1两端的电压都减小，电压表示数增大，最大为15V，故此时灯泡和R1两端的电压一共是3V，此时电路中电流最小，I小=3V12Ω+18Ω=0.1A，变阻器允许连入的最大阻值为R小=U大I小=15V0.1A=150Ω．
变阻器允许连入电路的阻值范围是24∼150Ω．
【解析】略
22.【答案】解：(1)闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，
灯泡L上标有“5V 2.5W”，则灯泡的电阻：RL=UL2PL=(5V)22.5W=10Ω，
电流表示数为0.5A，根据欧姆定律可得此时电路的总电阻：R=UI=6V0.5A=12Ω，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以滑动变阻器接入电路的阻值：R1=R−RL=12Ω−10Ω=2Ω，
此时滑动变阻器两端的电压：U1=IR1=0.5A×2Ω=1V；
(2)灯泡的额定电流：IL=PLUL=2.5W5V=0.5A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，串联电路各处电流相等，所以电路允许通过的最大电流为0.5A，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路最小阻值，由(1)可知此时滑动变阻器接入电路的阻值为2Ω，滑动变阻器接入电路的电阻越大，通过电路的电流越小，所以滑动变阻器接入电路的电阻范围为2Ω～20Ω；
(3)用另一个定值电阻R2替换小灯泡，电流表接“0～3A”量程，根据串联电路电流特点结合滑动变阻器的规格可知通过电路的最大电流为1A，此时电路的总电阻为6V1A=6Ω，或最大电流为6VR2<1A，
根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知滑动变阻器接入电路最大电阻时，通过电路的电流最小，通过电路的最小电流为6V20Ω+R2，
在移动滑动变阻器滑片的过程中，电路中的最大电流恰好是最小电流的3倍，分以下几种情况讨论：
①最大电流1A，最小电流为6V20Ω+R2，则3×6V20Ω+R2=1A，解得：R2=−2Ω(舍去)；
②最大电流为6VR2，最小电流为6V20Ω+R2，则3×6V20Ω+R2=6VR2，解得：R2=10Ω。
答：(1)闭合开关S，将滑片P移到某一位置，电流表示数为0.5A，此时电压表V的示数为1V；
(2)电路安全的情况下，滑动变阻器允许的调节范围2Ω～20Ω；
(3)满足要求的R2的阻值为10Ω。
【解析】(1)闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据R=U2P计算灯泡的电阻，根据欧姆定律可得电流表示数为0.5A时电路的总电阻，根据串联电路电阻规律计算滑动变阻器接入电路的电阻，根据U=IR计算电压表的示数；
(2)根据I=PU计算灯泡的额定电流，根据串联电路电流特点结合滑动变阻器的规格可知通过电路的最大电流，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的最小阻值，滑动变阻器接入电路的电阻越大，通过电路的电流越小，据此确定滑动变阻器接入电路的电阻范围；
(3)用另一个定值电阻R2替换小灯泡，电流表接“0～3A”量程，根据串联电路电流特点结合滑动变阻器的规格可知通过电路的最大电流为1A，此时电路的总电阻为6V1A=6Ω，或最大电流为6VR2<1A，
根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知滑动变阻器接入电路最大电阻时，通过电路的电流最小，通过电路的最小电流为6V20Ω+R2，分情况讨论最大电流和最小电流的关系可确定定值电阻R2的阻值。
本题考查串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用，最后一问有难度。
23.【答案】CD
【解析】解：(1)当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C、D间的电路就会被接通，因此电铃应接在C、D之间；
(2)由图可知，控制电路中两电阻串联接入电路，
由表格可知，当压力为3.6×105N时，输出电压U=3V，使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A，
由欧姆定律可得此时电路的总电阻：R总=UI=3V0.02A=150Ω，
又因为继电器线圈的电阻R线=25Ω，所以电阻箱接入电路的阻值R′=R总−R线=150Ω−25Ω=125Ω；
(3)因为使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A，则通过电路的最大电流为1.5I=1.5×0.02A=0.03A，根据(2)中的计算结果可知，正常使用时，此电路的总电阻为150Ω，所以为了避免电流太大烧毁线圈，压力传感器输出的电压最大值为U最大=1.5IR总=0.03A×150Ω=4.5V；
由表格可知输出电压与压力之比为UF=1V1.2×105N，当输出电压U最大=4.5V时，对应的压力F最大为5.4×105N；
汽车的最大质量：m=Gg=F最大g=5.4×105N10N/kg=5.4×104kg=54t。
答：(1)CD；
(2)电阻箱R的电阻应调节到125Ω；
(3)汽车的最大质量为54t。
(1)由数据可知，压力越大，输出电压越大，电磁铁的磁性就越强，电磁铁把衔铁吸下来，CD之间的电路就会接通；
(2)压力传感器相当于电压可变的电源，从表中找出3.6×105N压力对应的电压，因为线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，根据欧姆定律计算串联电路的总电阻，结合继电器线圈的电阻为25Ω，根据串联电路电阻规律就可以求出电阻箱接入电路的阻值；
(3)由数据可知，汽车重力越小，压力传感器输出电压越小；已知电磁继电器衔铁闭合的最小电流，根据题意可得最大电流，利用欧姆定律就可以求出最大输出电压，由表格数据可得输出电压与压力之比，进一步计算汽车重力的大小，根据重力公式计算汽车的质量。
本题考查重力公式、串联电路的特点和欧姆定律的应用，知道电路中达到电磁继电器闭合的电流时，电磁铁才把衔铁吸下，发出超重报警信号。
24.【答案】解：(1)发电机；
(2)当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，
由P=UI=U2R可得，R1的阻值：
R1=U22P高=(5V)22W=12.5Ω，
当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，mini工作电路中的电流：
I=U2R1+R2=U2R1+3R2=5V12.5Ω+3×12.5Ω=0.1A；
(3)由题意可知，当电流为50mA时，此时控制电路的总电阻：
R总=U1I′=5V50×10−3A=100Ω，
则压敏电阻的阻值：
R=R总−R0=100Ω−60Ω=40Ω，
由图可知，当R=40Ω时，压敏电阻受到的压力F=0.2N，
压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则水的重力G=F=0.2N，
由F=G=mg可得所加水的最少质量：
m=Gg=Fg=0.2N10N/kg=0.02kg。
答：(1)发电机；
(2)低挡模式时，mini工作电路中的电流是0.1A；
(3)mini工作时至少需要加水0.02kg。
【解析】解：(1)香茗与mini“对话”，声音使膜片振动，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，
即将人的声音信号转化为电流信号，这是电磁感应现象，与发电机的原理相同；
(1)电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，发电机就是根据这一原理制成的；
(2)当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，根据P=UI=U2R求出R1的阻值；当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，根据电阻的串联和欧姆定律求出mini工作电路中的电流；
(3)由题意可知，当电流为50mA时，根据欧姆定律求出此时控制电路的总电阻，根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，由图象可知压敏电阻受到的压力，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则可求出水的重力，根据F=G=mg求出所加水的最小质量。
本题考查了发电机的原理和串联电路的特点、电功率公式、欧姆定律、压力和重力的关系等，要注意最后一问中水质量的计算估算。
苏科版初中物理九年级下册期中测试卷
考试范围：第十五.十六章；考试时间：75分钟；总分80分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
1. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，电流表A1和A2的量程均为0～3 A，电压表的量程为0～15 V。当开关S1闭合，S、S2断开，滑动变阻器的滑片置于中点时，电压表的示数为6 V，再将滑片移至最右端，R1两端的电压变化了2 V，此时R1消耗的电功率为P1；保持滑片的位置不变，再断开开关S1，闭合开关S、S2，R2消耗的电功率为P2，电流表A2的示数为2.7 A；已知P1:P2=5:18，为了确保电路元件安全，下列说法错误的是
A. 当开关S1闭合，S、S2断开时，电路消耗的最小功率为12 W
B. 当开关S1闭合，S、S2断开时，电路消耗的最大功率为18 W
C. 当断开开关S1，闭合开关S、S2时，电路消耗的最小功率为32.4 W
D. 当断开开关S1，闭合开关S、S2时，电路消耗的最大功率为36 W
2. 在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端，两电压表示数随电流表示数变化的完整图线如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A. R1的电功率减小 B. R2的电功率变化范围为UcIa～0
C. R2的最大功率为UbIb D. 电路的最大总功率为2UbIb
3. 如图所示，电源电压U保持不变。当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器R0的滑片在最右端时，电压表示数是U1，R1的功率是P1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U1′，R2和R3的功率之和是1.6W；当开关S1和S3都闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P1′；再闭合开关S2，电流表示数变化了0.4A，R2、R3的功率分别为P2、P3，已知P2：P3=1：3，U1：U1′=1：2，P1：P1′=1：36。下列结论正确的是( )
A. 滑动变阻器R0的最大阻值是100Ω B. 电源电压是15V
C. R1：R2=1：2 D. 该电路的最小功率2.4W
4. 小华用如图所示的电路测小灯泡功率．电路中电源电压恒为4.5V，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，灯泡标有“2.5V 1.25W”字样。若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是( )
A. 电流表示数的变化范围是0～0.5A
B. 滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2.5～20Ω
C. 灯泡的最小功率是0.162W
D. 该电路的最大功率是2.7W
5. 如图是水位自动报警器的原理示意图，下图四个实验能反映其自动报警原理的是( )
A. B.
C. D.
6. 央视2套有一档节目“是真的吗？”曾经播出过一个小实验，如图所示：上、下两个磁铁的磁力能把铁钉、电池和下面的磁铁吊起来，再用导线与上下两个磁铁接触构成闭合电路，这时电池和下面的磁铁一起旋转起来，这表明( )
A. 通电导线在磁场中受力 B. 磁能生电
C. 通电导体周围存在磁场 D. 地球周围存在磁场
7. 如图是小马制作的神奇转框，框的上部中央与电池正极相连，下部紧贴在与电池负极相连的可导电的柱形磁体两侧，金属框就能持续转动，以下各图与其工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
8. 要求设计一个电磁限流器，当电路中电流过大时，它能切断电路，并需手动闭合。兴趣小组设计了两个电磁限流器，示意图如下，其中的C、D为动触点。下列说法中正确的是( )
A. 甲和乙都能满足设计要求
B. 甲能满足设计要求，乙不能满足设计要求
C. 当电路中电流过大时，弹簧1和弹簧2都变短
D. 乙能满足设计要求，甲不能满足设计要求
9. 如图的电路，电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V，1.6W”字样，忽略温度对灯泡电阻的影响，滑动变阻器R1标有“50Ω，0.5A”，电阻R2阻值为20Ω.电压表的量程为0∼3V，电流表的量程为0∼3A.将变阻器的滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3，R2消耗的电功率为1.8W.改变开关的通断和滑片P的位置，电路状态以及电路中的诸多物理量会发生变化。在保证各元件安全的情况下移动滑片，下列选项对应的图象趋势及数据完全正确的是( )
A. 闭合S、S1，横轴表示R1接入的阻值，纵轴表示电流表示数
B. 闭合S、S1，横轴表示R1接入的阻值，纵轴表示R1的电功率
C. 闭合开关S、S2和S3，横轴表示R1接入的阻值，纵轴表示电路总功率
D. 闭合开关S、S2和S3，横轴表示电路总电阻的倒数，纵轴表示电流表示数
10. 如图所示，在闭合电路中，只有滑动变阻器甲和乙串联，将阻值调到相等的地方，此时甲和乙的电功率均为P。先将乙的滑片向右移甲不动，其电功率分别为P甲和P乙，再将甲的滑片向右移，乙不动，其电功率分别为P′甲和P′乙，下列说法正确的是( )
A. P甲
A. 只有(a)能 B. 只有(b)能 C. (a)(b)都能 D. (a)(b)都不能
12. 法国科学家阿尔贝⋅费尔和德国科学家彼得⋅格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场的磁性增强时急剧减小的现象，如图所示，GMR是巨磁电阻，闭合S1、S2并使滑片P向左滑动，则( )
A. 电流表示数增大，电压表示数减小，小灯泡变亮
B. 电流表示数增大，电压表示数增大，小灯泡变亮
C. 电流表示数减小，电压表示数减小，小灯泡变暗
D. 电流表示数减小，电压表示数增大，小灯泡变暗
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
13. 小吴通过观察小区门口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，指示灯亮、栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟装置，电源电压恒定，指示灯L标有“3V 1.8W”字样，电磁铁的线圈阻值不计。当车牌识别成功，相当于将图中开关S闭合，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，铁柱被电磁铁向下吸引抬起栏杆，此时电磁铁的上端为______(选填“N”或“S”)极，电源电压为______V；若电源电压降低，闭合开关，电磁铁栏杆磁性减弱，栏杆不能自动抬起，除了更换电源外，请你再写出一种能使栏杆自动抬起的方法：______。
14. 世界上首先发现电磁感应现象的科学家是________，他的这一发现导致世界上第一台________机的诞生，从而将人类社会带入了电气化时代。
15. 如图所示，电源电压恒定，闭合S，S1，S2，当滑动变阻器R2的滑片到a点此时电阻为Ra(图中未标出)，电流表A1和A2的示数分别为I1和I2；保持滑片位置不动，断开S1、S2，闭合S，此时电压表的示数为U1，R2的功率为P1；再将滑片移动到最右端，此时电压表示数为U2，电流表A2电流为0.4A，R2的功率为p2。已知R1=6Ω，I1：I2=3：2，U1：U2=2：3，P1：P2=7：6，小灯泡电阻不变。则Ra的阻值大小为______Ω，电源电压为______V。
16. 如图所示电路中，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变。当S1接在b点，S2断开时，电路的总功率为P1；当S1接在a点，S2闭合时，电路的总功率为P2.则P1：P2=______。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
17. 如图是家庭常用的一个插线板的示意图。在使用中会发现：插线板上的指示灯在开关断开时不发光，插孔不能提供工作电压；而在开关闭合时指示灯发光，插孔可以提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压。根据上述现象，请在图中画出开关、指示灯和插孔的连接方式，并把接线板与电源线接通。
18. 螺线通电后，小磁针静止时指向如图所示，请在图中标出电源的正极和该螺线管外部磁感线的方向。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
19. 图是某课外活动小组仿制的一个能产生持续电流的装置−发电机，装有手摇柄(未画出)的转轴垂直穿过圆盘中心，金属圆盘放在蹄形磁铁之间，圆盘的轴心和能在圆盘的边缘滑动接触的滑片通过金属导线与电流表相连。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁力线的运动，从而产生持续电流。当以某一转速匀速转动金属圆盘时，电流表有一定的计数。
根据上述材料，请完成下面的实验探究填空：
(1)换用______的磁铁，其它条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小跟磁场强弱有关；
(2)换用一个半径大一些的金属圆盘，其它条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小也跟______有关；
(3)当圆盘转速增大，其它条件不变时，发现电流表读数也增大，说明电流大小还跟______有关。
20. 明明和同学们在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为3.8V的小灯泡，电源电压保持9V不变，滑动变阻器规格为“40Ω 1A”，连接电路如图甲所示。
(1)图甲是明明同学连接的实物电路图。图中只有一处连接错误，请在错误处画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确(注意不能与其他导线交叉)；
(2)改正错误后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是______ (选填“小灯泡”或“电压表”)断路；
(3)排除故障后，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为______ W，若使小灯泡正常发光，则应将滑片向______ (选填“左”或“右”)移动一些；
(4)明明又找来10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将10Ω的定值电阻代替小灯泡连入电路，调节滑动变阻器使定值电阻两端电压为U0=4V。接下来断开开关，取下10Ω的定值电阻，换成20Ω的定值电阻，保持滑动变阻器滑片位置不变，则闭合开关后，应将滑动变阻器的滑片向______ (选填“左”或“右”)移动。在用40Ω的定值电阻替换20Ω的定值电阻时。他发现电压表示数始终不能调为U0。为完成三次探究，明明设计了如下方案，你认为不可行的一项是______ (填序号)。
A.如果只更换电源，则更换的电源电压范围是4～8V
B.如果只调整电压表的示数，则应该控制电压表示数U0的范围为4.5～9V
C.如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50Ω，允许通过的最大电流至少为0.4A
D.如果只更换定值电阻，则更换的定值电阻阻值范围是6.67～32Ω
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
21. 如图所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“6V 2W”字样，定值电阻R1的阻值为12Ω，滑动变阻器R的最大值为200Ω，允许通过的最大电流为1A，电压表接入电路中的量程是0∼15V.当开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P移到某位置时，电压表读数为8V，此时灯泡恰好正常发光(忽略温度变化对灯泡电阻的影响)
求：
(1)灯泡电阻的大小；
(2)电源电压；
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为30Ω时，灯泡的实际功率；
(4)在保证电路元件不烧坏的情况下，滑动变阻器允许连入电路的阻值范围．
22. 如图所示电路，电源电压为6V保持不变，灯泡L上标有“5V2.5W”(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)，滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”字样，电压表接“0～15V”量程。求：
(1)闭合开关S，将滑片P移到某一位置，电流表示数为0.5A，求此时电压表V的示数；
(2)电路安全的情况下，滑动变阻器允许的调节范围；
(3)用另一个定值电阻R2替换小灯泡，电流表接“0～3A”量程。确保电路所有元件均安全使用的情况下，要求：在移动滑动变阻器滑片的过程中，电路中的最大电流恰好是最小电流的3倍，求满足要求的R2的阻值。
23. 小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用——压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重。某压力传感器输出电压与压力的关系如表。电阻箱R′的最大电阻999.9Ω。闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。(假设U不受继电器电路影响)
压力/×105N
0
1.2
2.4
3.6
4.8
6.0
输出电压/V
0
1
2
3
4
5
(1)当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在______(填“AB”或“CD”)两端；
(2)小明希望压力大于或等于3.6×105N时，启动报警系统。则电阻箱R′的电阻应调节到多大？
(3)在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所通过的工作电流，一般不要超过吸合电流的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。若要使该报警装置不被烧坏，汽车的最大质量不能超过多少吨？(g取10N/kg)
24. 智能家居为我们的生活提供了很多便利。香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器，如图甲所示，R1、R2为发热电阻，且R2=3R1，U1=U2=5V，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”和“高挡”之间的转换，其高挡发热功率为2W．
(1)香茗与mini“对话”，即可实现对其功能的操作。mini将香茗的声音的声信号转化为电信号，这与______的原理相同(选填“发电机”或“电动机”)。
(2)低挡模式时，mini工作电路中的电流是多少？
(3)mini具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止干烧。控制电路中，R0=60Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图所示。当控制电路中的电流达到50mA时，衔铁才会吸合，工作电路接通。请通过计算说明，mini工作时至少需要加水多少千克？(g=10N/kg)
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
本题过程较为复杂，故应先画出相应的等效电路图，分析题意中的已知量和未知量，并能抓住前后三种状态下的联系，再利用串联、并联电路的特点、欧姆定律和电功率知识进行求解，难度很大。
(1)由题意中的三种情景画出等效电路图，则利用串联、并联电路的特点、欧姆定律和电功率，结合P1∶P2=5∶18列等式，联立求出电源电压和三电阻的阻值；
(2)利用欧姆定律、电功率公式，结合串联、并联电路的特点逐项分析即可判断。
【解答】
当开关S1闭合，S、S2断开，滑动变阻器的滑片置于中点时，R1与滑动变阻器一半阻值串联，电压表测量滑动变阻器两端电压，等效电路如图甲所示：
将滑片P置于变阻器的最右端时，R1与滑动变阻器最大阻值串联，等效电路如图乙所示：
保持滑片的位置不变，再断开开关S1，闭合开关S、S2时，R2与滑动变阻器最大阻值并联，等效电路如图丙所示：
根据欧姆定律和串联电路的电压关系，由图甲可得：
U总=6V0.5R·R1+6V------①
将滑片移至最右端，R1两端的电压变化了2 V，根据串联分压规律可知，滑动变阻器电压最大了2V，即此时电压U′=8V，同理由图乙可得：
U总=8VR·R1+8V------②
此时R1消耗的电功率为P1=(U总−8V)2R1-------③
保持滑片的位置不变，再断开开关S1，闭合开关S、S2时，R2与滑动变阻器最大阻值并联，电流表A2的测量总电流I=2.7A，电流表A2的测量滑动变阻器的电流，则有：
U总R2+U总R=2.7A-------④
R2消耗的电功率为P2=U总2R2-------⑤
P1∶P2=5∶18----------⑥
联立①②③④⑤⑥式，解得：
U总=12V，R=8Ω，R1=4Ω，R2=10Ω，
A.当开关S1闭合，S、S2断开时，R1与滑动变阻器串联，滑动变阻器接入阻值最大时，电功率最小，
电路消耗的最小功率为P最小=U总2R+R1=(12V)28Ω+4Ω=12 W，故A正确，不符合题意；
B.当开关S1闭合，S、S2断开时，R1与滑动变阻器串联，A2测量电路电流，滑动变阻器接入阻值为零时，电功率最大，
此时电流I最大=U总R1=12V4Ω=3A，没有超过A2的量程，
故电路消耗的最大功率为P最大=U总2R1=(12V)24Ω=36 W，故B错误，符合题意；
C.当断开开关S1，闭合开关S、S2时，R2与滑动变阻器并联，滑动变阻器接入阻值最大时，电功率最小，
电路消耗的最小功率为P最小′=U总2R2+U总2R=(12V)210Ω+(12V)28Ω=32.4 W，故C正确，不符合题意；
D.当断开开关S1，闭合开关S、S2，R2与滑动变阻器并联，A2示数是3A时，
电路消耗的最大功率为P最大′=U总×I最大′=12V×3A=36W，故D正确，不符合题意。
2.【答案】C
【解析】解：由甲图分析可知：R1和R2串联接入电路。滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端，阻值逐渐减小至0，电流逐渐变大，所以由乙图可知：随着电流逐渐变大，V1的示数由Ua到Ud，V2的示数由Uc到0。
A、通过R1的电流增大，R1两端的电压增大，根据P=UI可知，R1的电功率增大，故A错误；
BC、R2的电功率可表为：P2=(Ud−IR1)I=−R1I2+UdI，当I=Ud2R1时，P2最大，此时电路总电阻为2R1，由乙图可知Ud=2Ub，故I 2=Ib；则R2的最大功率为P2=UbIb，最小功率为零，故B错误，C正确；
D、电源电压一定，当R2接入阻值为0时，电流最大，由P=UI可知，功率最大，且I=UdR1=2Ib，P=UI=2Ub×2Ib=4UbIb，故D错误。
故选：C。
分析用电器的连接方式，然后结合图形分析电流表、电压表的变化；
R2的电功率P=(Ud−IR1)I=−R1I2+UdI，P和I是二次函数关系，根据二次函数的性质，当I=Ud2R1时，P最大；
根据P=UI可知，当电路中电流最大时，电路的电功率最大。
本题综合性较强，考查的内容较多。会辨别串、并联，会用欧姆定律计算，会用电功率公式计算，知道串、并联电路的电压规律，电流规律，电阻规律。
3.【答案】A
【解析】解：(1)当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器R0的滑片在最右端时，等效电路图如图1所示；
当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如图2所示；
当开关S1和S3都闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如图3所示，再闭合开关S2，等效电路图如图4所示：
图1和图2中，两电压表的示数之比：U1U1′=I1R1I2R1=I1I2=12，
因电源的电压不变，
所以，I1I2=R1+R2+R3R0+R1=12，
整理可得：R0=R1+2R2+2R3------①
图1中，R1的电功率：P1=U12R1，
图3中，因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，R1的电功率：P1′=U2R1，
则P1P1′=U12R1U2R1=U12U2=136，即U1U=16，
图1中，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，U1U=I1R1I1R总=I1R1I1(R1+R0)=R1R1+R0=16，
整理可得：R0=5R1-------②
图4中，P2P3=U2R2U2R3=R3R2=13，
整理可得：R2=3R3-------③
由①②③可得：R2=1.5R1，R3=0.5R1，则R1：R2=3：2，故C错误；
图2中，电路的电流：I2=UR总′=UR1+R2+R3=UR1+0.5R1+1.5R1=U3R1，
R2和R3的功率之和：P23=I22(R2+R3)=(U3R1)2(0.5R1+1.5R1)=2U29R1=1.6W----④
图3和图4中，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且电流表示数变化了0.4A，
所以，IR2=0.4A，即UR2=U1.5R1=2U3R1=0.4A-------⑤
由④⑤可得：U=12V，R1=20Ω，故B错误；
滑动变阻器R0的最大阻值：R0=5R1=5×20Ω=100Ω，故A正确；
(2)当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，R1、R2、R3与R0的最大阻值串联，此时电路的总电阻最大，总功率最小，
该电路的最小功率：，故D错误。
故选：A。
(1)当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器R0的滑片在最右端时，等效电路图如解答图1所示；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如解答图2所示；当开关S1和S3都闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，等效电路图如解答图3所示，再闭合开关S2，等效电路图如解答图4所示。根据欧姆定律表示出图1和图2中电压表的示数之比即可求出电流之比，根据电源的电压不变得出等式，根据P=UI=U2R表示出图1中R1的电功率，根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R表示出R1的电功率，根据R1的电功率之比得出等式，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出得到的等式求出电阻关系，利用并联电路的电压特点和P=UI=U2R表示出图4中R2、R3的功率之比，然后联立等式求出各电阻的阻值关系，根据电阻的串联和欧姆定律表示出图2中的电流，利用P=UI=I2R表示出R2和R3的功率之和，利用并联电路中各支路独立工作、互不影响结合图3和图4得出电流表示数变化了0.4A即为通过R2的电流，利用并联电路的电压特点和欧姆定律表示出通过R2的电流，然后联立等式求出电源的电压和滑动变阻器R0的最大阻值；
(2)当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，R1、R2、R3与R0的最大阻值串联，此时电路的总电阻最大，总功率最小，根据电阻的串联和P=UI=U2R求出该电路的最小功率。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用，正确画出等效电路图和理清各物理量之间的关系是关键，有一定的难度。
4.【答案】C
【解析】
【分析】
(1)从图中可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡电压，电流表测量灯泡电流；
(2)两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，意思就是说电压表示数不超2.5V，电流表示数不超0.6A；
(3)根据各选项的要求，结合欧姆定律和电功率的内容进行相关计算，就可判断各选项正误．
根据灯泡的规格“2.5V 1.25W”，求得灯泡的电阻R灯=U灯2P灯=(2.5V)21.25W=5Ω，灯丝的电阻不改变；
【解答】
A、①电流表测量灯泡的电流，灯泡两端电压不允许超过额定值，也就是电路中的电流最大为灯泡的额定电流，
即电流最大值I最大=I灯=P灯U灯=1.25W2.5V=0.5A；R灯=U灯I灯=5Ω
②滑动变阻器接入阻值最大时，电路中的电流最小，即电流最小值I最小=UR灯+R滑=4.5V5Ω+20Ω=0.18A．
故电流表示数的变化范围是0.18A～0.5A，因此该选项不正确．
B、①滑动变阻器允许接入的最大值为20Ω；
②电路中电流最大为0.5A，根据串联电路电阻的特点，滑动变阻器允许接入的最小阻值为：
R滑最小=UI最大−R灯=4.5V0.5A−5Ω=4Ω
故滑动变阻器接入的阻值范围是4Ω～20Ω，因此该选项不正确．
C、电路中的电流最小时，灯泡的电功率最小，
所以灯泡的最小功率P灯最小=I最小2R灯=(0.18A)2×5Ω=0.162W
灯泡的最小功率为0.162W，因此该选项正确．
D、电路中的电流最大时，电路的总功率最大，等于总电压和电流的乘积，
即P总最大=UI最大=4.5V×0.5A=2.25W
故电路最大功率为2.25W，因此该选项不正确．
故选C．
5.【答案】D
【解析】解：当水位达到金属块A时，控制电路接通。电路中有了电流，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，使动触点与绿灯所在电路的静触点分开，绿灯灭。与红灯所在电路的静触点接通，导致了红灯所在的电路接通，红灯亮；由此可见：水位自动报警器的原理是通过电磁铁控制工作电路的。
A、条形磁铁的周围存在磁场，故A错误；
B、转动电风扇叶，二极管会发光，是电磁感应原理，故B错误；
C、电磁感应现象，是发动机的原理，故C错误；
D、是电磁铁的原理，能反映其自动报警原理，故D正确。
故选：D。
由水位的变化导致了控制电路的通断，进一步决定了电磁铁磁性的有无，从而控制了工作电路的动触点的位置的变化，改变了工作电路的连接情况。
掌握电磁铁继电器工作原理和过程是解此题的关键所在。
6.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查了学生根据题中的信息找出其中蕴含的物理原理，是一道难题。
题目中有电源是电动机，是根据通电导体在磁场中受力而转动的原理来工作的。
【解答】
解：题中有电源，构成闭合回路，电路中有电流，导体在磁场中受到力的作用而转动，故A正确。
故选A。
7.【答案】B
【解析】
【分析】
了解实验装置的结构，明确其工作原理，再进一步确定其性质和能量转化，是解答的关键。
本实验利用了通电导体在磁场中受力的原理，因此，要有磁场的存在，同时还要有电流的存在。这一过程中，将电能转化为机械能。
【解答】
在本实验中，铜线框之所以能够转动，是由于通电线框在磁场中受力，同电动机的原理相同。
A、是发电机的原理图，是根据电磁感应现象制成的，故A错误；
B、是电动机的原理图，是根据通电导体在磁场中受到力的作用做成的，故B正确；
C、是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故C错误；
D、是发电机的原理图，是根据电磁感应现象制成的，故D错误；
故选：B。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
电路中电流过大时，电磁铁磁性变强，吸引衔铁能力变强，能切断电路，该设计合理，否则设计不合理。
本题考查了电磁继电器的工作原理，要依据题目要求，判断是否符合要求。
【解答】
甲图：电路中电流过大时，电磁铁磁性变强，吸引衔铁向左运动，但不能与C、D为动触点断开，不能切断电路，该设计不合理；
甲图：电路中电流过大时，电磁铁磁性变强，吸引衔铁向下运动，能与C、D为动触点断开，能切断电路，该设计合理。
故选D。
9.【答案】C
【解析】解：(1)将变阻器的滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3时，R1的最大阻值和R2并联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由P=UI=U2R可得，电源的电压：
U=P2R2=1.8W×20Ω=6V，
通过R2的电流：
I2=UR2=6V20Ω=0.3A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，当电流表的示数I=3A时通过R1的电流：
I1=I−I2=3A−0.3A=2.7A>0.5A，
所以，通过R1的最大电流I1大=0.5A，此时R1接入电路中的电阻最小，电路的总功率最大，
此时电路的最大总电流：
I大=I1大+I2=0.5A+0.3A=0.8A，
此时电路总电阻的倒数：1R总=1UI大=I大U=0.8A6V≈0.13Ω−1，故D错误；
则电路的最大总功率：
P大=UI大=6V×0.8A=4.8W，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，则
P小=U2R1大+U2R2=(6V)250Ω+(6V)220Ω=2.52W，
由P总=U2R1+U2R2=(6V)2R1+(6V)220Ω可知，C选项正确；
(2)由P=UI=U2R可得，小灯泡的电阻：
RL=UL2PL=(4V)21.6W=10Ω，
只闭合开关S和S1时，R1与灯泡L串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，
灯泡正常发光时通过的电流：
IL=ULRL=4V10Ω=0.4A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，变阻器允许通过的最大电流为0.5A，
所以，电路中的最大电流I大′=0.4A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
此时电路中的总电阻：
R=UI′大=6V0.4A=15Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R1小=R−RL=15Ω−10Ω=5Ω，
当电压表的示数最大为U1=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时灯泡两端的电压：UL′=U−U1=6V−3V=3V，
电路中的最小电流：
I小=U′LRL=3V10Ω=0.3A，
滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R1大=U1I小=3V0.3A=10Ω，
所以，R1允许的取值范围是5Ω～10Ω；
由电路中的电流I=UR1+RL6VR1+10Ω可知，I与R1的关系不是一次函数，故A错误；
电路中的电流I大′=0.4A时，R1小=5Ω，则P1=(I大′)2R1小=(0.4A)2×5Ω=0.8W，
电路中的电流I小=0.3A时，R1大=10Ω，则P1′=I小2R1大=(0.3A)2×10Ω=0.9W，故B错误。
故选：C。
(1)将变阻器的滑片P移至最左端，只闭合开关S、S2和S3时，R1的最大阻值和R2并联，根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R求出电源的电压，根据欧姆定律求出通过R2的电流，根据并联电路的电流特点求出电流表的示数为3A时通过R1的电流，然后与变阻器允许通过的最大电流相比较确定通过R1的最大电流，此时R1接入电路中的电阻最小，电路的总功率最大，根据并联电路的电流特点求出干路的最大电流，根据欧姆定律求出此时总电阻的倒数，利用P=UI求出电路的最大总功率，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，根据P=UI=U2R求出其大小，然后结合总功率与R1的阻值关系；
(2)知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=UI=U2R求出小灯泡的电阻；只闭合开关S和S1时，R1与灯泡L串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，然后与电流表的量程相比较确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出L两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的最小电流，再根据欧姆定律求出接入电路中的最小阻值，根据欧姆定律得出I与R1的关系，根据P=UI=I2R求出变阻器接入电路中的阻值最大和最小时的功率，然后得出答案。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键，对于选择题来说，选项中只要有一处错误即可判断出该选项错误。
10.【答案】A
【解析】解：设最初滑动变阻器甲、乙接入电路的电阻相等且都等于R，此时甲和乙的电功率均为P，
根据欧姆定律可知，此时电路电流I=U源R+R=U源2R，P=I2R；
AB、将乙的滑片向右移甲不动，设滑动变阻器乙的电阻增大了△R乙，则电路总电阻R总=2R+△R乙，
根据欧姆定律可知，此时电路电流I′=U源2R+△R乙，P甲=I′2R，P乙=I′2(R+△R乙)；
因为R<(R+△R乙)，根据P=I2R可知，P甲
根据欧姆定律可知，此时电路电流I′′=U源2R+△R乙−△R甲，P′甲=I′′2(R−△R甲)，P′乙=I′′2(R+△R乙)；
再将甲的滑片向右移，乙不动，甲接入电路的阻值减小，而电流变大，根据P=I2R可知无法判断甲的电功率变化情况，即不能比较P′甲、P甲的大小关系，故C错误；
因为U源2R+△R乙
设最初滑动变阻器甲、乙接入电路的电阻相等且都等于R，根据欧姆定律和功率P=I2R即可比较大小关系；
本题综合性较强，会用欧姆定律计算，会用灵活运用电功率公式计算。
11.【答案】C
【解析】解：由图可知，(a)由a图可知，直导线在磁场中运动说明导线中有电流，若在磁场中不动说明导线没有电流；
(b)中的小磁针在通电导线的周围，闭合开关后，小磁针会发生偏转，就能说明导线中有电流，这是电流的磁效应。
故选：C。
判断电路中是否有电流通过，通常的做法有：用电流表测电流或串联一个灯泡观察亮度，由于不能断开导线，因此可用电流的磁效应来设计实验：
①通电直导线周围存在磁场；将导线平行于小磁针的正上方，通过观察小磁针是否发生偏转来进行判断。
②利用铁钉等工具制作电磁铁，通过电磁铁对磁性物体的吸引作用来设计实验。
本题利用了电流的磁效应来判断导线中是否有电流通过，能将所学知识应用于解决实际问题，是我们应该重视的。
12.【答案】A
【解析】解：由左图可知，滑动变阻器的滑片P向左滑动过程中接入电路中电阻变小，
由I=UR可知，左侧电路中的电流变大，电流表示数变大；
因电磁铁磁性的强弱与线圈匝数和通过的电流有关，且匝数不变，通过的电流越大，磁性越强，
所以，此时电磁铁的磁性变强；
由右图可知，巨磁电阻和灯泡串联，
因巨磁电阻的阻值在磁场的磁性增强时急剧减小，
所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，右侧电路中的总电阻变小，
由I=UR可知，右侧电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，
由U=IR知，小灯泡两端的电压增大，
根据串联电路电压的规律知，巨磁电阻两端的电压会减小，即电压表示数减小，
因P=UI，且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，
所以，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮。
综合分析：电流表示数增大，电压表示数减小，灯泡变亮，故A正确，BCD错误。
故选：A。
本题考查了电路的动态分析，涉及到电磁铁磁性与电流的关系和电功率公式的应用等，判读出巨磁电阻的变化是解题的关键。
13.【答案】S 9 调节滑动变阻器，使接入的阻值变小
【解析】解：通电螺线管的电流是下方流入，上方流出，根据安培定则可知电磁铁的上端为S极；
分析图中电路可知灯L和滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，小灯泡的额定电流I灯=P灯U灯=1.8W3V0.6A；
串联电路电流处处相等，I=I灯=I滑=0.6A；
滑动变阻器两端电压U滑=I滑×R滑=0.6A×10Ω=6V；电源电压U=U滑+U灯=6V+3V=9V；
若电源电压降低，闭合开关，电磁铁栏杆磁性减弱，栏杆不能自动抬起，此时要使电流增大，才能时杆子自动抬起。除了换电源电压外，还可以调节滑动变阻器，使接入的阻值变小，从而使电流增大，杆子自动抬起。
故答案为：S；9；调节滑动变阻器，使接入的阻值变小。
通电螺线管的电流是下方流入，上方流出，根据安培定则可知电磁铁的磁极；
分析图中电路可知灯L和滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，由I灯=P灯U灯可得小灯泡的额定电流；
串联电路电流处处相等，I=I灯=I滑=0.6A；由U滑=I滑×R滑可得滑动变阻器两端电压；
由U=U滑+U灯可得电源电压；
若电源电压降低，闭合开关，电磁铁栏杆磁性减弱，栏杆不能自动抬起，此时要使电流增大，才能时杆子自动抬起。除了换电源电压外，还可以调节滑动变阻器，使接入的阻值变小，从而使电流增大，杆子自动抬起。
本题考查了串联电路的电流和电压特点、以及电功率计算、通电螺线管中安培定则的应用和电磁继电器的应用。
14.【答案】法拉第；发电
【解析】
【分析】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
英国的科学家法拉第发现的电磁感应现象，即磁可以生电，进一步揭示了电与磁之间的联系，该发现导致了发电机的发明使用，使人类大规模地使用电能成为可能，使人类进入了电气化的时代。
【解答】
世界上首先发现电磁感应现象的科学家是法拉第，他的这一发现导致世界上第一台发电机的诞生，促使人类社会发展进入了电气化时代。
故答案为：法拉第；发电。
15.【答案】12 18.2
【解析】解：(1)闭合S、S1、S2，移动滑动变阻器R2的滑片到a点时(即接入电路电阻为Ra)，由图可知，Ra与R1并联接入电路，电流表A2测通过R1的电流，电流表A1测干路电流，
已知此时电流表A1和A2的示数分别为I1和I2，即干路电流为I1，通过R1的电流为I2，
由并联电路的电流特点可得：I1=Ia+I2，又I1：I2=3：2，所以可得Ia：I2=1：2，
由欧姆定律可得：R1Ra=UI2UIa=IaI2=12，所以Ra=2R1=2×6Ω=12Ω；
(2)保持滑片位置不动，断开S1、S2，闭合S，此时Ra与L串联，电压表测变阻器两端的电压U1，电路中的电流为I串1；
再将滑片移动到最右端，即变阻器全部接入电路，此时电压表示数为U2，电路中的电流为I串2=0.4A，
已知前后两次变阻器R2消耗的功率分别为P1、P2，且P1：P2=7：6，U1：U2=2：3，
由P=UI可得I串1I串2=P1U1P2U2=P1P2×U2U1=76×32=74，所以I串1=74×I串2=74×0.4A=0.7A，
由P=U2R可得Ra与变阻器最大阻值R的比值为：RaR=U12P1U22P2=(U1U2)2×P2P1=(23)2×67=821，
可得变阻器的最大阻值R=218Ra=218×12Ω=31.5Ω，
因电源电压不变，所以由欧姆定律可得：
U=I串1(Ra+RL)=0.7A×(12Ω+RL)--------①
U=I串2(R+RL)=0.4A×(31.5Ω+RL)---------②
由①②解得：RL=14Ω，
电源电压：U=I串2(R+RL)=0.4A×(31.5Ω+14Ω)=18.2V。
故答案为：12；18.2。
(1)闭合S、S1、S2，移动滑动变阻器R2的滑片到a点时(即接入电路电阻为Ra)，由图可知，Ra与R1并联接入电路，电流表A2测通过R1的电流，电流表A1测干路电流，已知此时电流表A1和A2的示数分别为I1和I2，根据并联电路电流规律计算Ia：I2，根据欧姆定律计算R1：Ra，已知R1=6Ω，进一步计算Ra的阻值；
(2)保持滑片位置不动，断开S1、S2，闭合S，此时Ra与L串联，电压表测变阻器的电压U1，电路中的电流为I串1；再将滑片移动到最右端，即变阻器全部接入电路，此时电压表示数为U2，电路中的电流为I串2=0.4A，已知前后两次变阻器R2消耗的功率分别为P1、P2，且P1：P2=7：6，U1：U2=2：3，根据P=UI计算两次电流之比，由P=U2R可得Ra与变阻器最大阻值R的比值，根据串联电路的特点和电源电压恒定列式解题。
本题考查了串并联电路的规律、欧姆定律、电功率的有关计算，综合性强，难度大
16.【答案】1：4
【解析】解：两电阻丝的阻值相等，设每根电阻丝的阻值为R，
由图示电路图可知，当开关S1接b，S2断开时，两电阻丝串联，总电阻R1=2R，
当开关S1接a，S2闭合时，两电阻丝并联，总电阻R2=R2，
电源电压U不变，功率之比P1P2=U2R1U2R2=R2R1=R22R=14。
故答案为：1：4。
当开关S1接b，S2断开时，两电阻丝串联；当开关S1接a，S2闭合时，两电阻丝并联；
电源电压一定，由P=U2R可求出两种情况下的功率之比。
本题考查了电阻的串联特点和并联特点，关键是电功率公式的灵活运用。
17.【答案】解：插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插座，灯泡和插座之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明灯泡和插座之间是并联的，开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全。如图所示：
【解析】干路开关控制所有的用电器。并联电路各用电器之间互不影响，串联电路的用电器互相影响。
根据用电器之间是否相互影响是判断用电器串联和并联的方法之一；家庭电路中，开关控制用电器，开关一定接在用电器和火线之间，既能控制用电器，又能保证使用安全。
18.【答案】解：由小磁针S极靠近螺线管的右端，所以螺线管的右端为N极，左端为S极，根据右手螺旋定则，螺线管中的电流应由左向右，所以电源左端为正极，右端为负极；螺线管外部磁感线由N极到S极，如图所示：
【解析】先由小磁针的指向判断出螺线管两端的极性，再根据右手螺旋定则：右手弯曲的四指与大拇指垂直，四指指向与螺线管电流方向一致，大拇指所指的方向为螺线管的N极，找出电流的方向，再标出电源的正负极，并根据螺线管外部磁感线方向由N极指向S极，画出磁感线方向。
右手螺旋定则建立了螺线管中电流与两端磁极极性的关系，要做到能根据电流判断出磁极极性，也要根据磁极极性判断出电流方向或电源正负极。
19.【答案】磁性更强 导线长度 导体切割磁感线运动速度
【解析】解：此实验的过程是：圆盘在磁场中做切割磁感线运动，电路中就产生感应电流。电流表的示数大小反映了感应电流的大小。
通过实验中部分条件的改变，发现了感应电流大小的变化，从而得出了结论。
(1)结论中提到了感应电流的大小与磁场强弱有关。因此根据控制变量法的思路可知，改变的是磁场的强弱。根据电流表的示数变大，可以确定换用的磁体的磁性更强。且在其他因素相同的情况下，磁场越强，感应电流越大。
(2)圆盘在这里相当于一个做切割磁感线的导线，在这里相当于一根导线，圆盘变大，说明导线变长，根据控制变量法的思路即可得出结论：电流大小跟导线的长度有关。且在其他因素相同的情况下，导线越长，感应电流越大。
(3)电流表的示数变大是由于圆盘的转动速度增大造成的。所以可得结论：电流大小跟导线切割磁感线的运动速度有关。且在其他因素相同的情况下，导线运动速度越大，感应电流越大。
故答案为：(1)磁性更强；(2)导线长度；(3)导线切割磁感线运动速度。
由题意可知：圆盘在这里相当于一个做切割磁感线的导线，其在磁场中做切割磁感线运动，电路中就产生感应电流。
要探究感应电流的方向与哪些因素有关，就要利用控制变量法的思路。
根据该思路，结合题目中提到的结论可以反映出条件的不同，同理根据条件的不同，结合实验现象，也可以得到结论。
在此题中，探究感应电流的大小与三个因素：磁场强弱、导线长度、导线的运动速度的关系，因此要用到控制变量法。
根据控制变量法的具体应用：结论中的不同与条件的不同是一一对应的。
在此题中第二问与第三问是告诉了条件的不同和实验现象让确定感应电流的大小与该条件的关系。
在第一问，是告诉实验结论反过来确定实验条件的变化。
20.【答案】电压表 0.4 右 左 B
【解析】解：(1)原电路中，直接用导线将电源两极连接起来了，造成电源短路了，灯泡应与电流表串联后再与变阻器串联(按一上一下连入电路中)，如下所示：
(2)若小灯泡断路，则电流表没有示数，电压表串联在电路中测电源电压，电压表有示数，不符合题意；
若电压表断路，电路为通路，电流表有示数，电压表无示数，符合题意；
则电路中存在的故障可能是小灯泡断路；
(3)排除故障后，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.2A，则此时小灯泡的功率为：P=UI=2V×0.2A=0.4W；
灯在额定电压下正常发光，示数为2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；
(4)探究“电流与电阻的关系”，要保持电阻的电压不变，将10Ω电阻更换为20Ω的定值电阻，由串联分压规律可知，电阻分压变大，要保持电阻两端电压不变，应向左移动滑动变阻器的滑片，从而达到保持定值电阻两端电压不变的目的；
A、根据串联电路电压的规律和分压原理：
U−U0U0=R滑R定，
方程左边为一定值，右边也为一定值，
当电阻为R定4=40Ω时，所需滑动变阻器的阻值最大为R滑大=40Ω，此时电源电压最大，
故U−4V4V=40Ω40Ω，U=8V，即最大电压为8V；
如果只更换电源，则更换的电源电压范围是4～8V，故A可行；
B、根据串联电路电压的规律
U滑U定=U−U0U0=UU定−1，
由分压原理：
R滑R定=UU定−1，
由上式可知，当电源电压U、定值电阻的电压U定一定时，变阻器的电阻随定值电阻的增大而增大；
当电阻为R定4=40Ω时，所需滑动变阻器的阻值最大为：R滑大=40Ω，
即40Ω40Ω=9VU定−1，此时U定=4.5V；
当电压设为9V时，由欧姆定律I=UR，电路的最大电流为0.9A>0.6A，故B不可行；
C、由图知，电阻两端的电压始终保持4V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U滑1=U−UV=9V−4V=5V，变阻器分得的电压为电压表示数的1.25倍，根据分压原理，当接入40Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑1=1.25×40Ω=50Ω，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少50Ω的滑动变阻器；
当定值电阻最大为40Ω时，由欧姆定律，电路的最大电流为：
I大=U0R1=4V10Ω=0.4A；故C可行；
D、由电流表量程和变阻器规格可知，电路中电流最大0.6A，此时电路电阻最小，由欧姆定律，此时定值电阻的阻值最小值为：
R定小=U0I′=4V0.6A≈6.67Ω，
根据U−U0U0=U滑U定=R滑R定，
左边为一定值，右边也为一定值，当变阻器最大电阻连入电路中时，定值电阻也最大，
故有：
9V−4V4V=40ΩR定大，
最大的定值电阻为：
R定大=32Ω，
如果只更换定值电阻，则更换的定值电阻阻值范围是6.67～32Ω，D可行；
故答案为：(1)如上所示；(2)电压表；(3)0.4；右；(4)左；B。
(1)分析原电路连接存在的问题，本实验中灯泡应与电流表串联后再与变阻器串联(按一上一下连入电路中)；
(2)逐一分析每个选项，找出符合题意的答案；
(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数，根据P=UI得出此时小灯泡的功率；
灯在额定电压下正常发光，示数为2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；
(4)研究电流与电阻关系时，要控制电压不变，由分压原理和串联电路电压的规律确定滑片移动的方向；
A、根据串联电路电压的规律和分压原理得出最大的电源电压，从而确定电压范围；
B、根据串联电路电压的规律和分压原理得出所需滑动变阻器的最大阻值，确定定值电阻的电压，从而得出应该控制电压表示数U0的范围，结合欧姆定律分析；
C、根据串联电路电压的规律和分压原理得出当接入40Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻，从而确定该选取最大阻值至少为多少的滑动变阻器；
当定值电阻最大为40Ω时，由欧姆定律得出电路的最大电流分析；
D、由电流表量程和变阻器规格可知电路中电流最大0.6A，此时电路电阻最小，由欧姆定律，此时定值电阻的阻值最小值；
根据串联电路的规律及分压原理得出最大的定值电阻，从而确定定值电阻阻值范围。
本题测量小灯泡的电功率的实验，考查电路连接、故障分析、电流表读数、操作过程，同时探究“电流与电阻的关系”，考查控制变量法、实验操作和对器材的要求，最后一问难度较大。
21.【答案】解：(1)由P=U2R，RL=UL2PL=(6V)22W=18Ω．
(2)电路是串联电路．开关闭合后，滑片位于某位置时，电压表读数为8V，此时灯泡正常发光，即此时电路中电流为灯泡的额定电流，
即I=IL=PLUL=2W6V=13A，
定值电阻R1两端的电压为U1=IR1=13A×12Ω=4V
故电源电压为U=8V+6V+4V=18V
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为30Ω时，电路中电流为
I′=UR=18V12Ω+30Ω+18Ω=0.3A，
灯泡的实际功率为P实=I′2RL=(0.3A)2×18Ω=1.62W．
(4)滑片左移，变阻器连入电路的阻值变小，电路中电流变大，灯泡和R1两端的电压都升高，灯泡的电压不能超过其额定值，所以电路中最大允许电流为灯泡的额定电流，此时电压表示数为8V，变阻器允许连入电路的最小阻值为R小=U小IL=8V13A=24Ω.滑片向右移，变阻器连入电路的阻值增加，电路中电流减小，灯泡和R1两端的电压都减小，电压表示数增大，最大为15V，故此时灯泡和R1两端的电压一共是3V，此时电路中电流最小，I小=3V12Ω+18Ω=0.1A，变阻器允许连入的最大阻值为R小=U大I小=15V0.1A=150Ω．
变阻器允许连入电路的阻值范围是24∼150Ω．
【解析】略
22.【答案】解：(1)闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，
灯泡L上标有“5V 2.5W”，则灯泡的电阻：RL=UL2PL=(5V)22.5W=10Ω，
电流表示数为0.5A，根据欧姆定律可得此时电路的总电阻：R=UI=6V0.5A=12Ω，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以滑动变阻器接入电路的阻值：R1=R−RL=12Ω−10Ω=2Ω，
此时滑动变阻器两端的电压：U1=IR1=0.5A×2Ω=1V；
(2)灯泡的额定电流：IL=PLUL=2.5W5V=0.5A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，串联电路各处电流相等，所以电路允许通过的最大电流为0.5A，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路最小阻值，由(1)可知此时滑动变阻器接入电路的阻值为2Ω，滑动变阻器接入电路的电阻越大，通过电路的电流越小，所以滑动变阻器接入电路的电阻范围为2Ω～20Ω；
(3)用另一个定值电阻R2替换小灯泡，电流表接“0～3A”量程，根据串联电路电流特点结合滑动变阻器的规格可知通过电路的最大电流为1A，此时电路的总电阻为6V1A=6Ω，或最大电流为6VR2<1A，
根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知滑动变阻器接入电路最大电阻时，通过电路的电流最小，通过电路的最小电流为6V20Ω+R2，
在移动滑动变阻器滑片的过程中，电路中的最大电流恰好是最小电流的3倍，分以下几种情况讨论：
①最大电流1A，最小电流为6V20Ω+R2，则3×6V20Ω+R2=1A，解得：R2=−2Ω(舍去)；
②最大电流为6VR2，最小电流为6V20Ω+R2，则3×6V20Ω+R2=6VR2，解得：R2=10Ω。
答：(1)闭合开关S，将滑片P移到某一位置，电流表示数为0.5A，此时电压表V的示数为1V；
(2)电路安全的情况下，滑动变阻器允许的调节范围2Ω～20Ω；
(3)满足要求的R2的阻值为10Ω。
【解析】(1)闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表通过电路的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据R=U2P计算灯泡的电阻，根据欧姆定律可得电流表示数为0.5A时电路的总电阻，根据串联电路电阻规律计算滑动变阻器接入电路的电阻，根据U=IR计算电压表的示数；
(2)根据I=PU计算灯泡的额定电流，根据串联电路电流特点结合滑动变阻器的规格可知通过电路的最大电流，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的最小阻值，滑动变阻器接入电路的电阻越大，通过电路的电流越小，据此确定滑动变阻器接入电路的电阻范围；
(3)用另一个定值电阻R2替换小灯泡，电流表接“0～3A”量程，根据串联电路电流特点结合滑动变阻器的规格可知通过电路的最大电流为1A，此时电路的总电阻为6V1A=6Ω，或最大电流为6VR2<1A，
根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知滑动变阻器接入电路最大电阻时，通过电路的电流最小，通过电路的最小电流为6V20Ω+R2，分情况讨论最大电流和最小电流的关系可确定定值电阻R2的阻值。
本题考查串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的灵活运用，最后一问有难度。
23.【答案】CD
【解析】解：(1)当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C、D间的电路就会被接通，因此电铃应接在C、D之间；
(2)由图可知，控制电路中两电阻串联接入电路，
由表格可知，当压力为3.6×105N时，输出电压U=3V，使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A，
由欧姆定律可得此时电路的总电阻：R总=UI=3V0.02A=150Ω，
又因为继电器线圈的电阻R线=25Ω，所以电阻箱接入电路的阻值R′=R总−R线=150Ω−25Ω=125Ω；
(3)因为使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I=20mA=0.02A，则通过电路的最大电流为1.5I=1.5×0.02A=0.03A，根据(2)中的计算结果可知，正常使用时，此电路的总电阻为150Ω，所以为了避免电流太大烧毁线圈，压力传感器输出的电压最大值为U最大=1.5IR总=0.03A×150Ω=4.5V；
由表格可知输出电压与压力之比为UF=1V1.2×105N，当输出电压U最大=4.5V时，对应的压力F最大为5.4×105N；
汽车的最大质量：m=Gg=F最大g=5.4×105N10N/kg=5.4×104kg=54t。
答：(1)CD；
(2)电阻箱R的电阻应调节到125Ω；
(3)汽车的最大质量为54t。
(1)由数据可知，压力越大，输出电压越大，电磁铁的磁性就越强，电磁铁把衔铁吸下来，CD之间的电路就会接通；
(2)压力传感器相当于电压可变的电源，从表中找出3.6×105N压力对应的电压，因为线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，根据欧姆定律计算串联电路的总电阻，结合继电器线圈的电阻为25Ω，根据串联电路电阻规律就可以求出电阻箱接入电路的阻值；
(3)由数据可知，汽车重力越小，压力传感器输出电压越小；已知电磁继电器衔铁闭合的最小电流，根据题意可得最大电流，利用欧姆定律就可以求出最大输出电压，由表格数据可得输出电压与压力之比，进一步计算汽车重力的大小，根据重力公式计算汽车的质量。
本题考查重力公式、串联电路的特点和欧姆定律的应用，知道电路中达到电磁继电器闭合的电流时，电磁铁才把衔铁吸下，发出超重报警信号。
24.【答案】解：(1)发电机；
(2)当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，
由P=UI=U2R可得，R1的阻值：
R1=U22P高=(5V)22W=12.5Ω，
当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，mini工作电路中的电流：
I=U2R1+R2=U2R1+3R2=5V12.5Ω+3×12.5Ω=0.1A；
(3)由题意可知，当电流为50mA时，此时控制电路的总电阻：
R总=U1I′=5V50×10−3A=100Ω，
则压敏电阻的阻值：
R=R总−R0=100Ω−60Ω=40Ω，
由图可知，当R=40Ω时，压敏电阻受到的压力F=0.2N，
压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则水的重力G=F=0.2N，
由F=G=mg可得所加水的最少质量：
m=Gg=Fg=0.2N10N/kg=0.02kg。
答：(1)发电机；
(2)低挡模式时，mini工作电路中的电流是0.1A；
(3)mini工作时至少需要加水0.02kg。
【解析】解：(1)香茗与mini“对话”，声音使膜片振动，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，
即将人的声音信号转化为电流信号，这是电磁感应现象，与发电机的原理相同；
(1)电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，发电机就是根据这一原理制成的；
(2)当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，根据P=UI=U2R求出R1的阻值；当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，根据电阻的串联和欧姆定律求出mini工作电路中的电流；
(3)由题意可知，当电流为50mA时，根据欧姆定律求出此时控制电路的总电阻，根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，由图象可知压敏电阻受到的压力，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则可求出水的重力，根据F=G=mg求出所加水的最小质量。
本题考查了发电机的原理和串联电路的特点、电功率公式、欧姆定律、压力和重力的关系等，要注意最后一问中水质量的计算估算。
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