题目
科技小组的同学制作了一个多档位电热器模型．其电路如图所示，电源两端电压保持不变．当只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R3滑片位于A端，电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，电阻R1消耗的电功率为P1；当只闭合开关S、S2时，滑动变阻器R3滑片位于中点，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的电功率为P2，1min内测得滑动变阻器R3消耗的电能为108J．已知：3U1=U2，P2=2P1．请你计算出：
（1）I1与I2的比值；
（2）电功率P2；
（3）当开关S、S1、S2、都闭合，滑动变阻器滑片滑至B端时，电路在1min内消耗的电能．
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所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
当只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R3滑片位于A端，等效电路图如图（1）所示；
当只闭合开关S、S2时，滑动变阻器R3滑片位于中点，等效电路图如图（2）所示；
当开关S、S1、S2、都闭合，滑动变阻器滑片滑至B端时，等效电路图如图（3）所示．
（1）图（1）（2）中：
∵P=UI，且3U1=U2，P2=2P1，
∴==×=×=；
（2）∵I=，
∴==×=×=，
∵电源的电压一定，
∴===，
解得：=，
∴R1：R2：R3=2：9：6，
图（2）中：
∵W=Pt，
∴P3===1.8W，
∵串联串联电路中各处的电流相等，
∴===3×=，
∴P2=3P3=3×1.8W=5.4W；
（3）图2中的总电阻R串=R2+0.5R3=R2+0.5×R2=R2，
电路的总功率P=P2+P3=5.4W+1.8W=7.2W，
图（3）中的总电阻R并===R2，
图（2）（3）中：
∵P=，且电源的电压一定，
∴====，
P′=P=×7.2W=52.8W，
∴图（3）中，电路在1min内消耗的电能：
W总′=P′t′=52.8W×60s=3168J．
答：（1）I1与I2的比值为3：2；
（2）电功率P2为5.4W；
（3）当开关S、S1、S2、都闭合，滑动变阻器滑片滑至B端时，电路在1min内消耗的电能为3168J． |
考点梳理
初中三年级物理试题“科技小组的同学制作了一个多档位电热器模型．其电路如图所示，电源”旨在考查同学们对
欧姆定律及其应用、
电阻的串联、
电阻的并联、
串联电路的电流规律、
电功或电能的计算、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。
- 欧姆定律及其应用
- 电阻的串联
- 电阻的并联
- 串联电路的电流规律
- 电功或电能的计算
考点名称：欧姆定律及其应用
欧姆定律
欧姆定律是电学中的基本定律和核心内容，是贯穿整个电学的主线。在同一电路中，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R，U表示导体两端的电压，单位是V;R表示导体的电阻，单位是Ω;I表示通过导体的电流，单位是A。
欧姆定律学习的重难点
1、要理解欧姆定律的内容
(1)欧姆定律中的关于成正比、成反比的结论是有条件的。如果说导体中的电流与导体两端的电压成正比，条件就是对于同一个电阻，也就是说在电阻不变的情况下;如果说导体中的电流与导体的电阻成反比，条件就是导体两端的电压不变。
(2)注意顺序，不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比。这里存在一个逻辑关系，电压是原因，电流是结果。是因为导体两端加了电压，导体中才有电流，不是因为导体中通了电流才有了电压，因果关系不能颠倒。同样也不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。我们知道，电阻是导体本身的一种性质，即使导体中不通电流，它的电阻也不会改变，更不会因为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变。
2、要知道欧姆定律的公式和单位 欧姆定律的表达式I=U/R，可变形为U=IR和R=U/I，但这三个式子是有区别的。
(1)I=U/R，是欧姆定律的表达式，它反映了通过导体的电流的大小跟导体两端所加的电压这个外部原因和导体本身的电阻这个内部原因之间的因果关系。
(2)U=IR，当电流一定时，导体两端的电压跟它的电阻成正比。不能说成导体的电阻一定时导体两端的电压与通过的电流成正比，因为电压是形成电流的原因。电压的大小由电源决定，跟I、R无关，此式在计算比值时成立，不存在任何物理意义。
(3)R=U/I，此公式也是一个量变式，不存在任何物理意义。不能误认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比。公式中的I、U、R都要用国际单位，即电流的单位为安培，符号A;电压的单位为伏特，符号V;电阻的单位为欧姆，符号Ω。
3.要明白定律的适用范围
(1)定律只适用于金属导电和液体导电，对于气体、半导体导电一般不适用。
(2)定律只适用于纯电阻电路。如：电路中只接有电阻器、电热器、白炽灯等用电器的电路。对于非纯电阻电路，如：电动机电路、日光灯电路等，则不能直接应用。
4.要理解欧姆定律的注意事项
(1)物理量的同一性。叙述欧姆定律时，在两个 “跟”字后面都强调了“这段导体”四个字，它是指对电路中同一导体或同一电路而言。所以在运用欧姆定律I=U/R等进行计算时，必须注意同一性，即I、R、U必须是 同一导体或同一段电路中的物理量。在表示I、U、R 时，注意脚标的一一对应。
(2)物理量的同时性。由于电路的连接方式发生改变，开关的断开或闭合，或滑动变阻器滑片的左右移动都可能使电路中总电阻发生变化，从而可能引起电路中电流和各部分电阻两端的电压发生变化。因此，必须注意在同一时刻、同一过程中的电压、电阻与电流的相互对应，不可将前后过程的I、R、U随意混用。
欧姆定律知识框架：
欧姆定律解题技巧
根据串、并联电路的特点和欧姆定律的公式可进行有关计算。
解题的方法是：
(1)根据题意画出电路图，看清电路的组成(串联还是并联);
(2)明确题目给出的已知条件与未知条件，并在电路图上标明;
(3)针对电路特点依据欧姆定律进行分析;
(4)列式解答。
考点名称：电阻的串联
电阻的串联：
电路中的元件或部件排列得使电流全部通过每一部件或元件而不分流的一种电路连接方式。串联电路的总电阻等于各串联电阻之和，即
(1)把几个导体串联起来，相当于增加了导体的长度，其总电阻一定比每一个导体的电阻大。
(2)由R=R1+R2+…+R4可推出，n个阻值均为Rn的电阻串联，其总电阻为R=nR0。
串联电路中电压分配特点：
在串联电路中，导体两端的电压跟导体的电阻成正比，即
如图所示，在串联电路中，根据欧姆定律的变形公式U=IR可得：电阻R1两端的电压U1=IR1，电阻R2两端的电压U2=IR2，所以
，即，该式表明串联电路的电压分配特点。
如何理解“串联分压与并联分流”问题：
1.分压原理：根据串联电路的电流特点及欧姆定律可知
，变形得，这便是分压原理，即在串联电路中，电压的分配与电阻成正比。
2.分流原理：在并联电路中，由于并联电路电压相等，由
变形得
，这就是分流原理，即在并联电路中，电流的分配与电阻成反比。
考点名称：电阻的并联
电阻的并联：
并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。表达式：电阻R1R2R3……Rn并联,电压U1=U2=……=Un干路电流：In=I1+I2+……+In由于P=UI,I=U/R，代入，并联电阻的功率比P1:P2:P3……：Pn=U1^2/R1:U2^2/R2……Un^2/Rn=1/R1:R2……1/Rn由于是纯电阻，发热比Q1:Q2……：Qn=Pn比=1/R1:R2……1/Rn。
(1)把n个导体并联起来，相当于增加了导体的横截面积，其总电阻比每一个导体的电阻都要小。
串、并联电路中电流、电压、电阻的规律：
考点名称：串联电路的电流规律
串联电路特点：
串联电路中，电流处处相等，即I=I1=I2=…=In。在串联电路中只要测出任何一个位置的电流，就知道了其他位置的电流。
实验探究串联电路的电流规律：
1. 实验电路：
2. 实验步骤：
(1)根据串联电路的电路图，组装好实验装置
(2)选用电流表的最大量程，并把电流表接在电路的a处。
(3)合上开关，测出a处的电流值。
(4)把电流表先后改接在电路中的b、c处，分别测出电流值，并对电路中Ia、Ib、Ic进行比较分析。
3. 结论：串联电路各处电流都相等Ia=Ib=Ic。
考点名称：电功或电能的计算
电能是表示电流做多少功的物理量，电能指电以各种形式做功的能力(所以有时也叫电功 )，分为直流电能、交流电能，这两种电能均可相互转换。
电功计算基本公式及推导公式(适用于纯电阻电路)：W=UIt，W=I2Rt，W=U2t/R，W=Pt，W=Uq。
电能单位是“度”，它的学名叫做千瓦时，符号是kW·h。在物理学中，更常用的能量单位(也就是主单位，有时也叫国际单位)是焦耳，简称焦，符号是J。它们的关系是：1kW·h=3.6×106J，电能公式：W=UIt=Pt 根据欧姆定律(I=U/R)可以进一步推出：W=I2Rt=U2t/R
电功计算：
1. W=UQ电
电能也是一种能量，而这种能量的实施者就是电荷，电荷量就是这种能量在一般的时间内所有参与作功从A点到B点的实行者，每个电荷从A点到B点做的功就是电压，两者相乘就是AB的电功，就是消耗的电能
2. W=UIt
我们来看一下电功的含义，电功通俗的讲就是AB之间的一段时间A点到B点所消耗的电能(A点到B点可以是一个用电器，也可以是一部分电路)电压的实质是一个单位的电荷从A点到B点所做的功，电流提供的是在一个单位时间内AB之间的电荷量，时间也有了，那么AB之间的电荷量在一定时间内从A点到B点所做的功也就是消耗的电能就是W=UIt
3. W=Pt
W电功、P电功率、t时间
像功的计算方法一样就是功率乘以时间，在生活中可以理解为工作总量=工作效率×工作时间，同样道理电所做的功当就等于电做功的效率乘以时间。
W=I2Rt (纯电阻电路)
