中考物理压轴题全揭秘 专题15 电功和电热原卷版.docx
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中考物理压轴题全揭秘专题15电功和电热原卷版
决胜2020年中考物理压轴题全揭秘
专题15电功和电热
【考点1】：
电功
【例1】（2019•本溪）将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表（如图乙）的转盘转6转用时1min。
下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（ ）
A．电能表应接在空气开关和用电器之间
B．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时总功率不能超过2200W
C．电热水瓶的实际功率是600W
D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热电阻还能工作，说明它们之间是串联的
【变式1-1】（2019•扬州）华为公司推出首款5G折叠屏MateX手机，该款手机采用向外折叠、可弯曲的屏幕，屏幕材料具有的特性是 ；给手机充电是把 能转化为化学能；手机采用双电池结构，电池总容量高达4500mAh，可以在30min内快速充电80%，则充电电流为 A。
【变式1-2】（2019•绵阳）某一天晚上睡觉前，小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥。
小文将大米等食材放入电饭煲内，接通220V家庭电路，经过了待机、加热、保温三个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图象如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是 kW•h．已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为电阻不变的电热丝，则R2＝ Ω。
【考点2】：
电功率
【例2】（2019•桂林）如图所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡额定电压为4V（小灯泡电阻不随温度变化）。
闭合开关Sl断开开关S2，在滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端的过程中，电压表示数变化范围是：
2V﹣6V电流表示数变化范围是：
0.4A﹣1.2A；闭合开关S2，断开开关S1，当滑动变阻器的滑片P在中点时小灯泡正常发光，则小灯泡的额定功率是（ ）
A．0.4WB．0.8WC．1.2WD．1.6W
【变式2-1】（2019•兰州）有两只灯泡L1、L2，分别标有“220V100W”和“220V40W”的字样。
若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是（ ）
A．两灯正常发光时，L1的电阻较大
B．两灯并联接入220V的电路，L1、L2消耗功率之比是2：
5
C．两灯串联接入220V的电路，L1消耗的功率小于25W
D．两灯串联接入220V的电路，两灯泡消耗总功率大于40W小于100W
【变式2-2】（2019•江西）如图所示，将规格相同的小灯泡按照甲、乙两种连接方式接入电压均为U且保持不变的电路中，通过分别调节滑动变阻器R1和R2使所有灯泡均正常发光，则甲、乙两电路中的总电流之比I1：
I2＝ ，电路的总功率之比P甲：
P乙＝ 。
【考点3】焦耳定律
【例3】（2019•乐山）如图为探究“焦耳定律”的实验装置。
两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2．下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流
C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢
D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动
【变式3-1】（2019•昆明）如图是一个家用电热水龙头。
打开龙头开关，几秒就可以流出热水，这种加热水的过程很短，俗称“过水热”。
某品牌电热水龙头的额定功率是3000W，额定电压是220V，则该电热水龙头正常工作时的电阻是 Ω（计算结果精确到0.1）。
某次使用该龙头加热水时，测得实际电压为235V，水的初温为21℃，加热14s，得到0.5L、末温42℃的热水，则加热水的功率是 W（c水＝4.2×103J/（kg•℃））
【变式3-2】（2019•东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。
两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。
将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系B．用铁屑显示磁体周围磁场分布C．研究光的传播时，引入“光线”D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是 J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
【考点4】电功率的测量
【例4】（2020•南京模拟）小明和小华共同测出一小灯泡的额定功率后，还想测出不同电压下该小灯泡的实际功率。
小明设计的电路如图甲所示，他先测出多组电压和电流值，再根据公式P＝UI求出对应的功率，并作出功率随电压变化的图线a。
小华设计的电路如图乙所示，她先由R＝
计算出小灯泡的电阻R，再测出多个电压值，最后根据P＝
，求出对应的功率，作出功率随电压变化的图线b。
则下列反映了他们的实验结果的图象是（ ）
A．B．C．D．
【变式4-1】（2019•济南）在“测量小灯泡电功率”的实验中，所用小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）如图甲所示是小军已经连接的部分实验电路，在连接电路时，小军操作上出现的错误是 。
（2）请你用笔画线代替导线在答题卡上帮小军将图甲所示的实物电路连接完整。
（3）连接完实验电路，检查无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表的示数都为零。
出现这种现象的原因可能是 。
A．小灯泡短路
B．小灯泡开路
C．变阻器短路
D．变阻器开路
（4）排除上述故障后，闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡两端电压略高于2.5V，观察小灯泡的亮度并记下电压表、电流表的示数。
接下来，将滑动变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）端移动，使小灯泡正常发光，观察小灯泡的亮度并记下电压表、电流表的示数。
（5）继续调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压略低于、等于2.5V，观察小灯泡的亮度并记下电压表、电流表的示数。
根据这些实验数据画出小灯泡的电流电压I﹣U关系图象，过此图线上任一点M分别做两坐标轴的平行线如图乙所示，它们与两坐标轴围成的矩形的面积在数值上等于小灯泡此时的 。
【变式4-2】（2019•盘锦）小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
（1）请你用笔画线代替导线，帮小明把图甲电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。
（2）正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数约等于电源电压，则故障原因可能是 。
（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V．此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流是 A，小灯泡的额定功率是 W。
（4）完成实验后，小明又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就测量出额定电压为U额的小灯泡的额定功率。
已知电源电压恒为U，定值电阻的阻值为R0．请将实验步骤补充完整。
① （填三个开关闭合与断开情况），调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 ，小灯泡正常发光。
②保持滑动变阻器滑片位置不动， （填三个开关闭合与断开情况），记录电压表示数为U滑。
③小灯泡额定功率的表达式P额＝ （用已知量和所测物理量符号表示）。
【考点5】电功电热综合计算
【例5】（2019•南京）如图所示电路，电源电压恒为4.5V，定值电阻R0的阻值为10Ω，滑动变阻器的最大阻值为30Ω，电阻箱Rx最大阻值为999.9Ω，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V．闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A．S1、S2均向左闭合，Rx允许接入电路的最大阻值为20Ω
B．S1、S2均向右闭合，电路允许消耗的最大功率为2.7W
C．S1向左、S2向右闭合，Rx允许接入电路的最大阻值为60Ω
D．S1向右、S2向左闭合，只调Rx使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的2倍
【变式5-1】（2019•鄂尔多斯）甜甜要制作一个电动航模，需要电动机作为动力源，她找来电吹风，研究了电吹风的工作原理。
如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为50Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题：
（1）PTC电阻是由 材料制成的；电动机的工作原理是 。
（2）电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率。
（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，电动机的机械效率为90%，求电动机线圈电阻。
（不计机械摩擦损耗的能量）
【变式5-2】（2019•锦州）为培养同学们的探究能力，某校组织科技社团的同学们对小灯泡的亮暗进行研究。
现取“6V6W”和“6V3W”的小灯泡L1和L2各一个，标有“50Ω1A”字样的滑动变阻器一个，量程为0～0.6A的电流表和量程为0～3V的电压表各一个，根据测得的数据绘制出了两灯中电流与其两端电压变化关系的图象，如图甲所示。
求：
（1）小灯泡L2的额定电流。
（2）将两灯并联接在电压为6V的电源两端，10min内电路消耗的电能。
（3）将小灯泡L2与滑动变阻器R串联接在电压为12V的电源两端，如图乙所示。
闭合开关S，调节滑动变阻器，为了保证电路元件安全，求滑动变阻器允许接入电路的最小阻值。
1．（2019•东营）如图所示，测量小灯泡电功率的电路图，电源电压恒为6V，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～3V，滑动变阻器规格“50Ω1A”，小灯泡规格“2.5V0.625W”，若不考虑小灯泡阻值随温度的变化，小灯泡两端电压不允许超过额定值，闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．滑片向右滑动，电流表示数变小，电压表示数变大
B．电流表的示数允许变化范围是0.1～0.25A
C．滑动变阻器的阻值允许调节的范围是24～50Ω
D．电路的最大电功率是2.5W
2．（2019•内江）如图所示，电源电压恒定不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从中点向b端移动一段距离，电压表V1、V2示数的变化量分别为△U1、△U2，电流表示数的变化量为△I，阻值相同的定值电阻R1、R2消耗电功率的变化量分别为△P1、△P2．则下列判断正确的是（ ）
A．△P1+△P2＝△I2×（R1+R2）B．|△U1|＞|△U2|
C．|
|+|
|＝R1+R2D．|△U1|＜|△U2|
3．（2019•新疆）如图电路中，R1：
R2＝2：
3，开关闭合后，电路的总功率为P0．若将R1的阻值增大2Ω，R2的阻值减小2Ω，电路的总功率仍为P0；若将R1的阻值减小2Ω，R2的阻值增大2Ω，电路的总功率为P；则P：
P0等于（ ）
A．3：
2B．4：
3C．5：
4D．6：
5
4．（2019•温州）小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1．他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路（如图乙），闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1'、P2'（不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定），下列关系式正确的是（ ）
A．P2'＞P1'＞P1B．P2'＞P1＞P1'C．P1＞P2'＞P1'D．P1＞P1'＞P2'
5．（2019•德阳）如图电路，电源电压为12V且保持不变。
闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J．则下列结果正确的是（ ）
A．电路中的最大电流为1A
B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J
C．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：
1
D．R1先后两次消耗的电功率之比为16：
9
6．（2019•重庆）具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜能保障行车安全，车主可通过旋钮开关实现功能切换。
图是模拟加热原理图，其中测试电源的电压为10V，四段电热丝电阻均为10Ω，防雾、除露、化霜所需加热功率依次增大。
下列说法正确的是（ ）
A．开关旋至“1”档，开启化霜功能
B．开启防雾功能，电路总电阻为5Ω
C．化霜与防雾电路的总功率之差为15W
D．从防雾到除露，电路总电流变化1A
7．（2020•硚口区模拟）如图所示为一种握力计和它的工作原理示意图。
电源电压恒定不变。
握力显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2起保护电路作用，其电阻值为5Ω，不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端，移动到最下端时施加的力最大（弹簧的电阻不计）。
电路中电流变化的范围为0.1～0.6A．则下列说法正确的是（ ）
A．施加的力最大时电路中电流为0.6A
B．R1连入电路阻值变化范围是0～30Ω
C．电路消耗的总功率变化范围是0.3W～1.8W
D．R2消耗的最小功率为0.5W
8．（2020•安徽一模）如图所示，这是小明用迷你电动机制成的升降机模型。
用它提升重为10N的物体，当电源电压为4V时，闭合开关，电动机不转动，电流表示数为0.8A；当电源电压为12V时，闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为0.4A，电动机同时以0.4m/s的速度匀速提升物体。
若忽略温度对电阻的影响，下列说法不正确的是（ ）
A．电动机线圈的电阻是5Ω
B．电动机正常工作时的输出功率是4W
C．电动机正常工作时清耗的电功率是4.8W
D．电动机的机械效率是80%
9．（2020•绵阳一模）在如图（a）所示的电路中，电源电压U0保持不变，R0为定值电阻，移动滑动变阻器R的滑片P，电压表和电流表示数的部分U﹣I关系图象如图（b）所示，则下列说法正确的是（ ）
①电压表示数为5V时，R消耗的电功率最大
②滑动变阻器的总阻值为20Ω
③电压表示数为5V和4V时，R消耗的总功率相等
④电压表示数为4V时，R0消耗的电功率最小
A．①②B．②③C．①③D．②④
10．（2019•盘锦）已知甲灯标有“6V3W”字样，乙灯的额定电压是3V．甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示，则乙灯的额定功率是 W．确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是 V，两灯并联使用，电路最大电流是 A。
11．（2019•抚顺）如图所示，电源电压为9V，当闭合S、S1，断开S2时，调节滑片P，使电压表示数为5V，此时电流表示数为1A，小灯泡正常发光，则小灯泡的额定功率为 W．若保持滑片P位置不动，闭合S、S2，断开S1时，电流表示数增大0.5A，则定值电阻R0的阻值为 Ω，此时R0的功率为 W。
12．（2019•贵阳）如图所示电路电源电压不变，闭合开关S移动滑动变阻器的滑片至某位置，定值电阻R0消耗的功率为2.5W；再次移动滑片至另一位置，R0消耗的功率为10W，电压表的示数为5V．若前后两次滑动变阻器消耗的功率相同，则电源电压U＝ V。
13．（2019•威海）图甲是某新型电饭锅的简化电路图。
R0为15Ω的定值电阻，其阻值不受温度影响。
RT是热敏电阻，其阻值随温度的变化规律如图乙所示。
由图象可知，当RT的温度从30℃升高到130℃的过程中，电路总功率的变化规律是：
；当RT的温度达到100℃时，RT的功率为 W。
14．（2019•重庆）如图，电源电压保持不变，滑动变阻器的滑片P移动到某一位置不动，然后改变电阻箱R'的阻值，得到多组电流、电压值，记录如表。
第4次实验时电阻箱的电功率为 W；分析数据发现电阻箱在第2、6次（或第3、5次）实验时电功率相等，由此推理电阻箱在第1次与后面第n次实验时的电功率也相等，则第n次实验时电阻箱的阻值为 Ω。
试验次数
1
2
3
4
5
6
……
n
电压U/V
1.0
1.2
2.0
3.0
4.0
4.8
……
电流I/A
0.25
0.24
0.2
0.15
0.10
0.06
……
15．（2019•河南）在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了如下器材：
电源电压U恒为8V，滑动变阻器规格为“20Ω2A“，小灯泡的额定电压U额＝2.5V，额定功率小于1.2W，两个阻值分别为10Ω、20Ω的定值电阻R0可供选择。
（1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接。
（2）正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示。
当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为 W。
实验次数
物理量
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.24
0.32
0.38
0.44
电功率/W
（3）分析表中数据可得出结论：
小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而 。
根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是R0＝ Ω的定值电阻。
（4）完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，所用电压表量程为“0～15V”，请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 ；
②滑片不动，再将开关S1，拨至“2”，读出电压表示数为U0；
③小灯泡的额定功率：
P额＝ 。
（用U额、U0、R0表示）
若步骤②中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。
16．（2019•武汉）某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。
实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。
（1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。
（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。
故障原因可能是 （填“电流表”、“滑动变阻器”或“小灯泡”）断路。
（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。
小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W，此时小灯泡的电阻是 （结果保留两位小数）Ω。
（4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是△R1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是△R2，则△R1和△R2大小关系正确的是 （填字母标号）。
A．△R1＞△R2B．△R1＝△R2C．△R1＜△R2D．无法比较
17．（2019•河北）小明利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。
所用器材：
额定电压为2.5v的小灯泡、电池组（二节干电池串联，电压为3V），电压表一块，滑动变阻器（10Ω，2A）定值电阻（R0＝5Ω）、开关三个和导线若干。
（1）用笔画线代替导线，将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整。
（2）闭合开关前，应将变阻器滑片滑到 （选填“左”或“右”）端。
（3）连接完电路后，小明只闭合S、S1时，移动滑片P，电压表示数发生改变；只闭合S、S2时，移动滑片P，小灯泡不发光。
于是小明用电压表进行电路故障检测，把电压表并联在某电路元件两端，测试结果如表所示。
则电路中一定存在的故障是 （填写序号）
①灯泡L处断路
②灯泡处短路
③开关S2处断路
测试元件
灯泡L
开关S2
电压表
无示数
有示数
（4）排除故障后，小明继续实验。
①只闭合S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为 V
②只闭合S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为2.25V
③小灯泡的额定功率为 W。
（5）当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时，灯泡的实际功率P实 （选填“＞”“＜”或“＝”）
P额
【拓展】小红通过课外学习知道，干电池有一定的电阻，我们需要用它的“电压U”和“电阻r”两个物理量来描述它（如图3所示）。
于是小红在小明完成步骤①后，将电压表并联在电池组两端，保持滑片P的位置不变，只闭合S、S2时，读出电压表示数为2.55V，则小明实验中所用电池组的电阻r是 Ω。
18．（2019•荆州）如图，电源电压恒为4.5V，灯泡L上标有“3V1.5W”字样，滑动变阻器R2上标有“15Ω1A”字样，定值电阻R1阻值为10Ω，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～3V，不计温度对灯丝电阻的影响。
求：
（1）灯泡正常工作时电阻为多大；
（2）当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总功率为多大；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器R2的取值范围
19．（2019•郴州）甲、乙两地相距60km，在甲、乙两地之间沿直线铺设了两条地下电缆。
已知每条地下电缆每千米的电阻为0.2Ω．现地下电缆在某处由于绝缘层老化而发生了漏电，设漏电电阻为Rx．为了确定漏电位置，检修员在甲、乙两地用电压表、电流表和电源各进行了一次检测。
在甲地进行第一次检测时，如图所示连接电路，闭合开关S，电压表示数为6.0V，电流表示数为0.5A．用同样的方法在乙地进行第二次检测时，电压表示数为6.0V，电流表示数为0.3A．求：
（1）第一次与第二次检测的电源输出功率之比；
（2）漏电电阻Rx的阻值；
（3）漏电位置到甲地的距离。
20．（2019•烟台）某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。
图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换。
R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。
红灯、绿灯是热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。
（1）分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态？
（2）工作时若要提高电热水器的保温温度，如何调节保护电阻R2的滑片？
（3）R1工作时的电阻是多大？
（4）电热水器处于加热状态时，工作4.2min，可使1L水的温度升高40℃．则该电热水器的效率是多少？
[c水＝4.2×103J/（kg•℃）
型号
LWLZ20﹣19
电源
AD220V50Hz
加热功率
800W
保温功率
40W
水容量
1.0L
21．（2019•长沙）在某次科技活动中，刘老师给同学们展示一个如图甲所示的黑盒子，绝缘外壳上有A、B、C三个接线柱。
刘老师告诉同学们，盒内电路由两个定值电阻连接而成。
小海同学设计了如图乙所示的电路来研究盒内电阻的连接情况及其电功率。
已知电源电压恒定不变，R0是阻值为3Ω的定值电阻，R1是滑动变阻器。
小海进行了如下的实验操作：
（I）把BC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，将R1的滑片移至最左端时，电压表示数为1.8V，电流表示数为0.6A；
（Ⅱ）用导线把AC连接起来，再将AB接线柱接入MN之间，闭合开关S和S1，此时电流表的示数为1.8A；
（Ⅲ）把AC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，小海发现将R1的滑片从某
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