重庆南开中学2020-2021学年九年级上学期期末模拟测试物理试题

这是一份重庆南开中学2020-2021学年九年级上学期期末模拟测试物理试题，共22页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

重庆南开中学2020-2021学年九年级上学期期末模拟测试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．下列物态变化过程中，吸热的是
A．冰雪消融 B．露珠的形成
C．霜的形成 D．冰的形成
2．关于内能和温度，下列说法正确的是（ ）
A．0℃的冰块内能为零
B．温度高的物体，内能一定大
C．物体内能增加，温度一定升高
D．物体温度升高时内能增加
3．关于如图所示的几种电现象及磁现象的说法中，不正确的是（　　）

A．甲图：电饭煲的是三角插头，便于金属外壳与零线相连
B．乙图：同名磁极都是S级的磁感线分布示意图
C．丙图：说明了通电导体的周围存在着磁场
D．丁图：用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球
4．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R为定值电阻。闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P从最右端移到中间某个位置，电压表和电流表的示数分别变化了∆U和∆I。下列分析正确的是（　　）

A．变大 B．变小
C．不变 D．先变小后变大
5．如图所示的电路中，电源电压恒为5V，电压表V1、V2的量程均为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。闭合开关后，若要求三只电表的示数均不能超过所选量程，且灯泡两端电压不能超过其额定值，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（　　）

A．整个电路的最大功率是3W
B．灯泡的最小功率为0.8W
C．电流表示数的变化范围是0.2A~0.5A
D．滑动变阻器的电阻允许调节的范围是5Ω~6Ω
6．去香港旅行的小明同学在过马路的时候，红绿灯亮时出现“嘎嘎”的声音来，绿灯亮时声音比较急促，红灯亮时声音较缓慢，其实这些声音系统是为视力障碍者设置的，提示他们过马路，也就是所谓的无障碍设施．回家后小明同学设计了一个带有铃声的交通信号灯电路图，要求各用电器互不影响，绿灯亮时电铃响一声，红灯亮时电铃响两声，其中符合要求的是
A． B．
C． D．
7．如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R2=3Ω，滑动变阻器的最大阻值为R。将滑动变阻器的滑片P移至右端，只闭合开关S1，电压表V1示数为U1，电压表V2的示数为U2，电流表A1的示数为0.4A；再将滑动变阻器的滑片P置于左端时，电压表V1示数为U1′，电压表V2示数为U2′。已知U1：U1′=2：1，U2：U2′=1：3。以下说法正确的是（　　）

A．R1的电阻为10Ω
B．电源电压为9V
C．当开关都闭合，电路消耗的最小功率为30W
D．只闭合开关S1时，电路消耗的最大功率为7.2W
8．如图所示电路，电源两端电压U保持不变。当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端B点时，灯L的电功率为PL。电流表的示数为I1；当开关S1断开、S2闭合时，灯L的电功率为PL′，电流表的示数为I2。已知PL：PL′=9：25。当开关S1，S2都断开，滑动变阻器的滑片P在某点c时，变阻器接入电路的电阻为Rc，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，已知U1：U2=3：2，Rc的电功率为10W。通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P，会形成不同的电路，在这些不同的电路中，电路消耗的功率最大时，灯正常发光，且电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3：1。（灯丝电阻不随温度改变）正确的是（　　）

A．灯泡的额定功率为80W
B．RB：R1=3：2
C．电流表的示数I1与I2的比值为4：5
D．电源电压U=18V

二、填空题
9．丹麦物理学家_______通过实验证明通电导线周围存在着磁场，且磁场方向与___方向有关．
10．完全燃烧100g酒精所放出的热量为___________J，若其放出的热量有70%被水吸收，能使___________kg的水从20℃升高到25℃。（q=3×107J/kg）
11．小明利用标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2进行实验。如图甲所示：OA和OB分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线。现将两灯连入图乙所示的电路中，要使其中一个灯泡正常发光，则电路消耗的总功率为______W；若将灯泡L1和L2串联接入电路中，要使其中一只灯泡正常发光，则电路的电源电压是______V。

12．饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图所示，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一处，处于保温状态， A、B是两种不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热，黄色表示保温，则其中灯B应为______色。若饮水机加热时加热管的功率为550 W，而保温时加热管的功率为88 W，则电阻R2的阻值为______（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）。

13．如图所示，电源电压恒定，闭合S、S1、S2，移动滑动变阻器R2的滑片到a点（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，灯泡恰好正常发光；再将滑片移动到最右端，此时电压表示数为U2，电流表A2的示数为0.4A，R2的功率为P2。已知R1=6Ω， ，，，则电源电压为_________V，小灯泡的额定功率为_________W。（假设小灯泡电阻不变）


三、作图题
14．图甲所示是家庭中常用的一种插线板．小宇同学在使用中发现：开关断开时指示灯不亮，插孔不能提供工作电压；开关闭合时指示灯亮，插孔能提供工作电压；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压．根据以上描述，请在图乙中画出开关、指示灯和插孔的连接方式，并把接线板与电源线接通．
( )


四、实验题
15．某小组在做“探究水的沸腾实验”中，实验装置如图所示。

(1)安装实验器材时，小滨应按照_______（选填“上而下”或“自下而上”）的顺序进行，此时温度如图乙所示为______℃；图丙中表示水在沸腾时的现象是其中的______（选填“D”或“E”）图。
(2)根据实验记录的数据，作出了水的温度随时间变化的图象，如图丁所示，由图象可知，在当时条件下，水的沸点是_______℃。水在沸腾过程中吸收热量，温度不变。
(3)水沸腾时，杯口附近出现大量“白气”，“白气”是水蒸气遇冷_______（填物态变化名称）形成的，此物态变化过程要______热。
(4)实验结束后，移开酒精灯，发现烧杯内的水没有立即停止沸腾，可能的原因是________。
16．小丽利用如图甲电路测定小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V），电流表（0﹣0.6A、0﹣3A），电压表（0～3V、0～15V），开关，导线若干，滑动变阻器两只：R1（10Ω、0.5A），R2（20Ω、0.5A）．

（1）连接电路时，开关应该_____；
（2）电路接通后，电流表指针如图乙，则此时通过小灯泡的电流是_____；
（3）移动滑动变阻器的滑片多次测量，其目的是_____；（选填字母符号），
A．计算电功率的平均值      B．改变电路中的电流和小灯泡两端的电压
（4）为了满足测量要求，实验电路应该选用滑动变阻器_____；（选填“R1“或“R2”）
（5）小丽根据记录的多组I﹣U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），则小灯泡的额定功率为_____W；
（6）在多次测量中，小丽还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比_____（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（7）小丽又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗，小丽仔细观察，发现灯丝经过长时间发生升华己变细，其电阻_____；消耗的实际功率_____的缘故．（均选填“变大“或变小）；
（8）滑动变阻器滑片P滑动过程中滑动变阻器连入电路中的变化量大小为△R1，小灯泡值的变化量大小为△R2，则这两个量的大小关系是：△R1_____△R2（选填“大于”“小于”或“等于”）．
17．在“测量小灯泡额定功率实验中，小灯泡的额定电压U额=2.5V。

(1)图甲是小明测量小灯泡额定功率的电路图，图中有一根连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正 ___________ 。
(2)闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路路中存在的故障可能是 ___________ （填出一种即可）
(3)闭合开关，移动滑片P直到电压表示数2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 ___________ W。
(4)小华设计了如图丙所示的电路他完成了该实验，请完成下列填空（电源电压不变，R1和R2，为滑功变阻器，R2的最大电阻为R0），
①只闭合开关 ___________ ，调试R2，使电压表的示数为2.5V。
②只闭合开关 ___________ 调节 ___________ 使电压表的示数仍为2.5V。
③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电表的示数为U1，再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2。则小灯泡额定功率的表达式P额= ___________ （用U额、R0、U1、U2表示）。

五、计算题
18．塔里木油田是我国累计产气最多的特大型整装优质气田区。该油田向我国东部地区输送天然气超过800亿立方米，惠泽我国14个省市自治区的80多个大中型城市3亿居民。
(1)从物理角度来看，则每输送100m3的天然气就相当于输送了多少焦的能量？（天然气的热值为8.3×107J/m3）。
(2)若100m3的天然气完全燃烧放出的热量的80%被水吸收，可以使多少千克的水从20℃升高到100℃？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
19．如图所示，电源电压和灯L的电阻保持不变，定值电阻R1＝20Ω，灯L标有“6V 3W”字样．电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，求：

（1）灯泡L的电阻为多少？
（2）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，电压表的示数为6V，电流表的示数为0.4A，滑动变阻器R2的最大阻值为多少？
（3）在确保电路安全的情况下，电路消耗的最小功率与最大电功率之比为多少？（不考虑电路中无电流通过的情况）．
20．如图为小明设计的可调节多档位加热器电路．电源电压恒为18V，R1、R2为规格相同且阻值恒定的加热电阻，R3为阻值可调的限流电阻．求：

（1）当S、S1和S2都闭合时，电路处于快热档，此时电流表A1的示数为3.6A，求快热档的功率为多少瓦；（2）当S闭合，S1、S2都断开时，处于调温档，移动滑动变阻器滑片就可以自主调节加热电阻的发热功率．若滑片在距右端2/3处时，加热电阻发热的功率为3.6W，求滑动变阻器的最大阻值为多少欧？
（3）若电流表A2的量程为0-3A，电压表V的量程为0-15V，在所有元件安全的前提下，加热电阻的最高功率和最低功率的比值是多少？

参考答案：
1．A
【分析】物质在发生物态变化时必然要伴随着吸放热的进行，其中熔化、汽化、升华过程需要吸热，凝固、液化、凝华过程需要放热．
【详解】A、冰雪消融是冰由固态变成液态的过程，是熔化过程，熔化吸热，故A符合题意；
B、露珠的形成是空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠，液化放热，故B不符合题意；
C、霜的形成是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶，凝华放热，故C不符合题意；
D、冰是水由液态变成固态的过程是凝固过程，凝固放热，故D不符合题意．
故选A．
2．D
【详解】一切物体都具有内能，故A错；内能与物体的质量和温度都有关系，温度高质量小的物体内能也不一定大，故B错；晶体熔化过程中，吸收热量，内能增大，但温度保持不变，故C错；物体温度升高，分子运动加快，内能增加，故D正确；应选D．
3．A
【详解】A．电饭煲的是三角插头，便于金属外壳与地线相连，故A错误，符合题意；
B．同名磁极都是S级的磁感线分布示意图正确，故B正确，不符合题意；
C．小磁针发生偏转，说明了通电导体的周围存在着磁场，故C正确，不符合题意；
D．当用带正电的玻璃棒靠近验电器时，由于原来玻璃棒带正电，即缺少电子，而验电器原来不带电，故其相对于玻璃棒来说多电子，所以验电器上的一部分电子会转移到玻璃棒上，进而使得验电器由于缺少电子而带上正电性，即验电器的两个金属箔都带上正电荷，据同种电荷相互排斥的特点可知，此时验电器的金属箔张开，故D正确，不符合题意。
故选A。
4．C
【详解】由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，设滑片移动前后电路中的电流分别为I1、I2，则
∆I=I2-I1
由可得，电压表的示数分别为
U1=I1R
U2=I2R
电压表示数的变化量
∆U=U2-U1=I2R-I1R=(I2-I1)R=∆IR
即

由于R为定值电阻，所以不变，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．B
【详解】由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电压表V2测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
ABC．灯泡的额定电流
IL额==0.5A
因为串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，所以电路中的最大电流为
Imax=IL额=0.5A
该电路的最大功率
Pmax=UImax=5V×0.5A=2.5W
灯泡的电阻
RL==5Ω
此时电路中的总电阻
R==10Ω
因为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
R滑=R-RL=10Ω-5Ω=5Ω
根据串联电路的分压特点可知，当电压表V2的示数最大为3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和，则此时灯泡两端的电压
UL=U-U滑max=5V-3V=2V
电路中的最小电流
Imin==0.4A
所以电路中电流变化的范围是0.4A～0.5A，灯泡的最小功率
PLmin=ULImin=2V×0.4A=0.8W
故B正确，AC错误；
D．滑动变阻器接入电路中的最大阻值
R滑max==7.5Ω
所以滑动变阻器的电阻允许调节的范围是5Ω～7.5Ω，故D错误。
故选B。
6．C
【分析】根据题目要求各用电器互不影响，绿灯亮时电铃响一声，红灯亮时电铃响两声，分析电路的连接方式即可解题
【详解】根据题意知道，要求各用电器互不影响，所以灯与电铃间应是并联；且绿灯亮时电铃响一声，红灯亮时电铃响两声，说明其中一个灯和其中一个电铃被一个开关控制，即一个开关在绿灯和其中一个电铃的干路上，另一开关在红灯和另一电铃的干路上，由各图知道，只有C符合题意，故选C．
7．D
【详解】只闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片P移至右端时，等效电路图如图甲所示；只闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片P置于左端时，等效电路图如图乙所示；开关都闭合，滑动变阻器的滑片P置于右端时，等效电路图如图丙所示，

图甲和图乙中，因电阻R2的阻值一定，且U2：U2′=1：3，可得两电路中电流之比

因U1：U1′=2：1，所以

即

解得R=5R1，因电源电压一定时，电流与总电阻成反比，所以

解得


图乙中，电源的电压

图丙中，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，各支路的电流分别为



因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电路的最小总电流

电路消耗的最小总功率

只闭合开关S1，滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总功率最大，如图乙所示，则电路消耗的最大功率

故ABC错误，D正确。
故选D。
8．A
【详解】当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端B点时，等效电路图如图1所示，当开关S1断开、S2闭合时，等效电路图如图2所示

电流表的示数I1与I2的比值

因电源的电压不变，所以

整理可得

当S1、S2都闭合，电路中只有灯L接入电路时，如图3，此时电路的总电阻最小，电路消耗的功率最大，当S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端B点时，如图4，电路中三电阻串联，总电阻最大，电路消耗的功率最小

电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比

整理可得

由①②可得

当开关S1，S2都断开，滑动变阻器的滑片P在某点c时，等效电路图如图5所示，

因串联电路中各处的电流相等，且总电阻等于各分电阻之和，所以，两电压表的示数之比

整理可得

联立①②③可得RL=2RC，则
R1：RL：RC：RB=1：2：1：3
此时电路中的电流

所以，Rc的电功率

即

因图3中，电路消耗的功率最大，此时灯正常发光，所以，灯泡的额定功率

因无法得知灯泡的电阻，所以电源的电压不可求，故BCD错误，A正确。
故选A。
9．     奥斯特      电流
【分析】考查的是奥斯特的电流的磁效应实验，实验说明了通电导线周围存在着磁场，其磁场的强弱与电流的大小有关，其磁场的方向与电流的方向有关
【详解】丹麦物理学家奥斯特通过研究通电导线下的小磁针偏转，证明了电流周围存在磁场；由于电流方向改变时，小磁针的偏转方向也发生改变，则说明：通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关．
10．     3×106     100
【详解】[1]酒精完全燃烧放出的热量

[2]水吸收得热量

水的质量

11．     9     8
【详解】[1]两灯并联，总电压6V使两灯均正常发光，由图可知，此时通过两灯电流分别为1.0A和0.5A，根据并联电路分流可知，总电流为

电路消耗的总功率为

[2]灯泡L1电阻为

灯泡L2电阻为

两灯串联时，电阻大的分压大，所以L2正常发光，电压为6V， 串联电流为0.5A，读图可知L1电压为2V，所以总电压为

12．     黄     132
【详解】[1]读图可知，当电加热管与指示灯A串联时能在额定电压下工作，此时指示灯应为红色；当电加热管与R2串联时，两电阻共同分担电源电压，使电加热管不能正常工作，因此，处于保温状态，此时指示灯B应为黄色。
[2]家庭电路的电源电压为220V，则电加热管的电阻
R===88
保温状态下，电加热管两端的电压
===88V
保温状态下，电加热管中的电流
I===1A
保温状态下，R2两端的电压
U2=U=220V88V=132V
则R2的电阻值
R2===132
13．     12     2.67
【详解】[1][2]闭合S、S1、S2，移动滑动变阻器R2的滑片到a点（即接入电路电阻为Ra），由图可知Ra与R1并联后接入电路，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，由并联电路分流可得

又，所以可得

由欧姆定律可得

所以

保持滑片位置不动，断开S1、S2，闭合S时，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，即滑动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

由可得Ra与滑动变阻器的最大阻值R的比值

可得滑动变阻器的最大阻值

因电源电压不变，由欧姆定律可得
①
②
联立①②解得

电源电压

灯泡正常发光时的电流

灯泡电阻不变，则灯泡的额定功率即正常发光时的功率


14．
【详解】由题中的描述可知，开关能同时控制指示灯与插孔，而指示灯与插孔之间是互不影响的，可以判断出指示灯与插孔是并联的，开关应接在并联电路的干路部分，插座应“左零右火”连线．如下图所示：

15．     B     92     D     99     液化     放     石棉网的温度高于水的沸点，水能继续吸热
【详解】(1)[1]在安装实验器材时，为使酒精灯加热位置合适，温度计测量时放入液体的位置合适要自下而上安装各实验器材。
[2]温度计分度值是1℃，此时温度如图乙所示为92℃。
[3]沸腾时，由于此时整个容器内的水温相同，气泡不断升高，深度不断减小，水压不断减小，气泡逐渐变大，图丙中表示水在沸腾时的现象是图D。
(2)[4]水沸腾时吸热温度不变，不变的温度即为沸点，由图象可知，水的沸点是99℃。
(3)[5]白气是热的水蒸气遇到冷的空气液化形成的小水珠。
[6]液化过程会放出热量。
(4)[7]实验结束后，移开酒精灯，发现烧杯内的水没有立即停止沸腾，可能的原因是石棉网的温度高于水的沸点，水能继续吸热。
16．     断开     0.14A；     B     R2     0.625     变大     变大     变小     大于
【详解】（1）为保护电路连接电路时，开关应该断开；
（2）电路接通后，电流表指针如图乙，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则此时通过小灯泡的电流是0.14A；
（3）灯在不同电压下的功率不同，故电功率取平均值没有意义，A错误；移动滑动变阻器的滑片可改变电路中的电流和小灯泡两端的电压，从而得出不同电压下的功率；B正确；
选B；
（4）灯的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：
I＝＝＝0.25A，根据串联电路的规律和欧姆定律，变阻器连入电路中的电阻：
R滑＝＝＝＝14Ω＞10Ω，故实验电路应该选用滑动变阻器R2；
（5）根据画出的小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象，灯在额定电压下的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（6）由欧姆定律，电压表与电流表的示数之比即灯的电阻；由图丙知，当电压表的示数增大时，通过灯的电流也变大，根据P＝UI，灯的功率变大，灯丝的温度升高，灯的电阻随温度的升高而变大，灯的电阻变大，由欧姆定律，电压表与电流表的示数之比即灯的电阻，故电压表与电流表的示数之比变大；
（7）根据影响电阻大小的因素，因灯丝经过长时间发生升华己变细，其电阻变大，根据P＝；灯的实际功率变小的缘故，灯泡亮度明显偏暗；
（8）当滑动变阻器电阻变小时，由分压原理，变阻器的电压变小，根据串联电路电压的关系，灯泡两端电压增大，灯的电流也增大，根据P＝UI，灯的功率变大，灯丝的温度升高，灯泡电阻变大；电路的总电阻变小，根据R＝R滑+R灯，只有当R滑的减小量大于R灯的增加量才会让总电阻变小，即△R1大于△R2．
17．          灯泡断路     0.65     S、S1     S、S2     R1的滑片    
【详解】(1)[1]分析实物图可知，变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的，电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡左侧连线改接到电源负极。

(2)[2]闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，可能存在断路，且电压表和电源连接，所以可能灯泡断路。
(3)[3]图乙中，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，则灯泡的额定功率

(4)[4][5][6] [7]只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5V；利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1的滑片使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5V，此时 R1=RL；将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路中的电阻为0，电压表的示数为U1即为电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时两变阻器串联，电压表的示数为 U2，即为R1的电压，根据串联电路电压的规律和欧姆定律有

解得

小灯泡额定功率

带入R1得

18．(1)8.3×109J；(2)1.98×104kg
【详解】解：(1)热量为

(2)水的质量为

答：(1)每输送100m3的天然气就相当于输送了8.3×109J能量；
(2)可以使多少1.98×104kg的水从20℃升高到100℃。
19．（1）12Ω；（2）60Ω；（3）5：36．
【详解】（1）根据P=UI可得，灯泡的额定电流：，
根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：；
（2）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，R与滑动变阻器的最大值并联，电流表测干路电流；因为并联电路中各支路两端的电压相等，因此电压表测电源电压为6V；
则通过R的电流：；
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过滑动变阻器的电流：
Iab=I﹣IR=0.4A﹣0.3A=0.1A；
由可得，滑动变阻器的最大阻值：；
（3）当电流表示数为0.6A时，电路中的功率最大，即最大功率：
P最大=UI最大=6V×0.6A=3.6W；
当开关S2闭合，S1、S3断开，滑动变阻器与灯泡串联，并且滑动滑动变阻器接入电路在阻值最大时，电路消耗的功率最小，此时电路电流：
；
则电路中的最小功率：；
故P最小：P最大=0.5W：3.6W=5：36．
20．（1）64.8W；（2）60Ω；（3）72
【分析】（1）当S、S1 和S2 都闭合时，R3 被短路，加热电阻R1、R2 并联，由P=UI可求出快热档的功率
（2）当加热电阻R1、R2 并联时，根据求出电路总电阻，进而再求出R1 、R2 阻值；
当S闭合，S1 、S2 都断开时，R2 、R3 串联，电流表A2 测电路中的电流，电压表测R3 两端的电压，根据P=I2 R先求出电路中的电流，再利用I=求出电路总电阻，最后根据串联电路特点求出R3 最大阻值．
【详解】（1）当S、S1 和S2 都闭合时，R3 被短路，加热电阻R1、R2 并联，电压表V和电流表A2 无示数，电流表A1 测量的是干路中的电流I=3.6A，电路处于快热档，则快热档的功率是：P=UI=18V×3.6A=64.8W
（2）当加热电阻R1、R2并联时，由知道，电路的总电阻是：
又因为R1 =R2，由并联电路电阻规律知道，，所以R1 =R2 =2R=10Ω；
当S闭合，S1 、S2 都断开时，R2 、R3 串联，电流表A2 测电路中的电流，电压表测R3 两端的电压，当滑片在距右端处时，则R3 接入的阻值为最大阻值的，由P=I2 R知道，此时电路中的电流是：
由知道，电路的总电阻是：
所以，R3 接入的阻值：R3 =R′-R2 =30Ω-10Ω=20Ω，
故R3 最大阻值是：R3最大 =3R3 =3×20Ω=60Ω；
（3）当S闭合，S1 、S2 都断开，在电压表V的示数为15V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路中的电流最小，加热电阻的功率最小，
此时加热电阻R2 两端的电压是：U2 =U-Uv =18V-15V=3V，
则加热电阻的最小功率是：P′=
由于S、S1 和S2 都闭合时，电路处于快热档，加热电阻的功率为最大P=64.8W，
所以，加热电阻的最高功率和最低功率的比值是：=72
【点睛】本题考查了电路的分析、欧姆定律的应用、电功率的计算等，解题的关键是电路连接方式的分析以及公式的灵活应用，是一道电学综合应用题．