第十五章电能与电功率拓展提升（1）2021-2022学年沪粤版物理九年级上册（有解析）

第十五章电能与电功率拓展提升（1）2021-2022学年沪粤版物理九年级上册
姓名：___________班级：___________
一、单选题
1．小灯泡L1标有“3V3W”，L2标有“3V1.5W”字样，将它们连入电路如图所示。忽略灯丝电阻变化，下列说法正确的是（　　）
A．电源最多串联3节干电池
B．开关闭合后，小灯泡L1比L2亮
C．当L2正常发光时，L1的实际电功率为1.5W
D．若两灯并联在3V电压下，小灯泡L1与L2消耗的实际功率之比为1：1
2．如图所示的电路，闭合开关S后发现L2 与L1相比发光很微弱，以下对于这一现象的分析中，合理的是（　　）
A．灯泡L2发生了断路 B．灯泡L2发生了短路
C．由于灯泡L2的电阻较大，其实际功率较小 D．由于灯泡L2的电阻较小，其实际功率较小
3．如图所示电路，电源电压保持4.5V不变，小灯泡L上标有“2.5V 0.5W”字样，滑动变阻器最大电阻值R＝25Ω，闭合开关，若不考虑灯丝电阻随温度的变化，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数的变化范围是3V~1.5V
B．小灯泡L的最小实际电功率为0.36W
C．当滑片P移到滑动变阻器的中点时，小灯泡L正常发光
D．当滑片P移到滑动变阻器的最右端时，电路的总功率是0.54W
4．在1840年，最先精确确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的英国物理学家是（　　）
A．焦耳
B．安培
C．伏特
D．欧姆
5．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“电压和通电时间相同时，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，要使液面上升快，应将滑动变阻器滑片P向左移动
6．如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法中正确的是（　　）
A．甲的电阻值保持10Ω不变
B．乙的电阻值保持20Ω不变
C．甲、乙并联在电路中，当电源电压为2V时，电路中总电流为0.2A
D．甲、乙串联在电路中，当电路中电流为0.2A时，甲的功率为0.8W
7．甲、乙、丙三个导体串联在电路中，它们材料相同、均为圆柱体，规格如表所示，通电1min，电流通过甲、乙、丙做的功分别为，则（　　）
导体 长度/cm 横截面积/cm2
甲 5 1
乙 10 1
丙 5 2
A． B． C． D．
8．如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法不正确的是（　　）
A．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
B．用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”
C．图乙实验通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更多
D．通电后，透明容器中电阻丝内能增大和空气内能增大的方式是相同的
9．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，下列说法中正确的是（　　）
A．灯泡变暗，电压表示数变大
B．电路消耗的总功率变小，电压表示数不变
C．灯泡变亮，电压表示数不变
D．电路消耗的总功率变大，电压表示数不变
10．小芳同学在做电学实验时，实物图如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0~3V”，灯L标有“2.5V，1.25W”（设灯丝电阻不变），滑动变阻器规格为“20Ω，1A”，在不损坏电路元件的情况下进行实验，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡的最小功率是0.162W
B．滑动变阻器的阻值应在4Ω~10Ω之间变化
C．电路中电流变化的范围是0.3A~0.4A
D．该电路的最大功率是4.05W
11．如图甲所示，电源电压恒为 3.0V，L1、L2、L3 为 3 个相同规格的小灯泡，通过每个小灯泡的电流随其两 端电压变化的规律如图乙所示，当开关闭合后，下列判断正确的是（　　）
A．灯泡 L2 的电阻为 12Ω B．通过灯泡 L1 的电流为灯泡 L2 电流的 2 倍
C．灯泡 L3 消耗的电功率为 0.75W D．灯泡 L1 与灯泡 L3 消耗的电功率之比为 5︰2
12．如图所示甲是某同学探究电流与电压关系的电路图，开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙，则根据图象，下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压是3V
B．R0的电阻值是10Ω
C．该电路的总功率最小是0.05W
D．当滑动变阻器的滑片P在a端时，该电路的总功率最大
二、填空题
13．如图所示是探究“通电时间相同时，电流产生的热量跟__关系”的装置，通电后U形管液面高度差发生了变化，这__（填“是”或“不是”）因为U形管中液体受热膨胀导致的。若通过R1的电流是0.6A，10s内电流通过电阻R2产生的热量是__J。
14．如图所示，这是小东家电能表的表盘示意图，电能表的读数为________ kW·h；小东在家做作业时，只使用了一只标有“220V 5W”的节能灯正常工作24min，电能表的转盘转了________转。
15．推导公式：P=UI=________=___________ W=Pt=_______=I2Rt=_________
16．甲、乙两灯的额定电压均为6V，测得两灯的电流与电压关系图像如图所示。当把甲、乙两灯并联在6V的电源上时，则干路中的电流为______A；当把甲、乙两灯串联接在7V的电源上时，电路消耗的总功率是______W。
17．电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由温控开关S0自动控制〕，从说明书上收集到如下数据及如图所示的电路原理图当开关S闭合、温控开关S0断开时，饮水机处于______工作状态（填“加热”或“保温”）；电热饮水机在加热状态下的工作电流为______；R2的阻值为______。
热水器容量 2L
额定电压 220V
加热时的功率 440W
保温时的功率 44W
18．善于观察学习的小明发现电风扇使用一段时间后，其塑料扇叶上很容易沾上灰尘，这是因为扇叶转动过程中带上了______；电流通过灯泡时，灯丝变热而发光，这是电流的______效应。
19．小明家记录11月1日电能表示数为，电能表的部分参数及11月30日的示数如图所示，则11月份小明家消耗的电能是___________J。“50Hz”的含义是___________， 若电能表转盘在5min内转过200转，则所在电路用电器的总功率是___________ W。
20．如图所示，电源电压不变，电阻，，。当开关闭合，、断开时，电流表的示数为0.1A，则电源电压为______V；整个电路的最大电功率为______W。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．A
【详解】
A．由P=UI可知，小灯泡L1的额定电流为
小灯泡L2的额定电流为
又由可知，小灯泡L1的电阻为
小灯泡L2的电阻为
因L1与L2串联，故电路中的最大电流为I=0.5A，故此时电源电压为
因一节干电池的电压为1.5V，故最多可串联3节干电池，故A正确；
B．因L1与L2串联，故流过两灯的电流相等，由A中可知，L1的电阻小于L2的电阻，故由P=I2R可知，开关闭合后，L2的功率大于L1的功率，即小灯泡L2比L1亮，故B错误；
C．由A中分析可知，当L2正常发光时，此时电路中的电流为I=0.5A，故此时L1的实际电功率为
故C错误；
D．若两灯并联在3V电压下，则此时两灯的实际功率等于额定功率，故小灯泡L1与L2消耗的实际功率之比为
3W:1.5W=2:1
故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．若灯泡L2发生了断路，因L1与L2串联，则此时电路处于断路状态，则L1与L2均不亮，故可知A不符合题意；
B．若灯泡L2发生了短路，则此时L2将不会发光，故可知B不符合题意；
CD．因L1与L2串联，故流过两灯泡的电流相等，由P=I2R可知，此时灯泡电阻越大，功率越大，故此时可能是灯泡L2的电阻较小，其实际功率较小，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
3．D
【详解】
ABC．由电路图可知，闭合开关后，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测灯泡L两端的电压。灯泡正常发光时，电压表的示数UL=2.5V，因串联电路中各处的电流相等，所以，此时电路中的电流
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，此时R两端的电压
UR=U-UL=4.5V-2.5V=2V
滑动变阻器接入电路中的电阻
所以，滑片P移到滑动变阻器的中点（12.5Ω）时，小灯泡L不能正常发光，灯泡的电阻
当滑片P移到滑动变阻器的最右端时，接入电路中的电阻最大，电压表的示数最小，小灯泡的实际功率最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的最小电流
电压表的最小示数
UL′=I′RL=0.12A×12.5Ω=1.5V
所以，电压表示数的变化范围是1.5V～2.5V，小灯泡L的最小实际电功率
PL小=UL′I′=1.5V×0.12A=0.18W
故ABC错误；
D．电路的总功率
P=UI′=4.5V×0.12A=0.54W
故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
1840年，英国物理学家焦耳最先精确确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系，即焦耳定律，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
5．C
【详解】
AB．该实验中两端电阻丝电阻不同，串联电流相同，根据公式可得两端电阻丝两端电压不同，故该实验研究的是在电流和通电时间相同时，电热与电阻的关系，故A错误，B错误；
C．闭合开关后，因为R1＜R2，根据公式得相同时间左侧产生的热量少，反映在U形管上是液面上升的慢，故C正确；
D．闭合开关后，要使液面上升快，即相同时间产生热量多，应该增大电流，减小电阻，所以滑片应该向右移动，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．由图可知，甲的图像是经过原点的一条倾斜的直线，说明电流和电压成正比，电阻是定值电阻，当电压为6V时，电流为0.3A，甲的电阻为
故A错误；
B．由图可知，乙的图像是曲线，说明电流和电压不成正比，乙的电阻是变化的，故B错误；
C．甲、乙并联在电路中，电压相等，当电源电压为2V时，由图可知，甲的电流为0.1A，乙的电流为0.2A，则总电流为
故C错误；
D．甲、乙串联在电路中，电流相等，当电路中电流为0.2A时，由图可知，甲的电压为4V，故甲的功率为
故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
甲乙导体材料和横截面积相同，乙的长度大于甲的长度，乙的电阻大于甲的电阻，甲丙导体材料和长度相同，丙的横截面积大于甲的横截面积，丙的电阻小于甲的电阻，即
R乙＞R甲＞R丙
将它们串联在电路中，电流大小相等，通电1min，根据W=I2Rt可知
W乙＞W甲＞W丙
故选A。
8．D
【详解】
A．图乙中左右两个容器中电阻大小都是5Ω，左边电阻在干路上，右边电阻在支路上，两个电阻中的电流大小不同，所以，可以探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系，故A正确，A不符合题意；
B．图甲中两电阻串联，电阻不同，电流相同， 10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线，也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故B正确，B不符合题意；
C．图乙中，电阻相同，左侧容器电阻中通过的电流更大，根据公式Q=I2Rt可知，左侧容器中电阻产生的热量更多，故C正确，C不符合题意；
D．透明容器中电阻丝内能增大是电流做功，电能转化为内能，是能量的转化，空气内能增大是热传递，是能量的转移，故D错误，D符合题意。
故选D。
9．B
【详解】
A．由电路图可知，电压表测电源电压，因电源电压不变，因此滑片向右移动时，电压表示数不变，故A错误；
BCD．滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路的总电阻也增大，由欧姆定律可知电路中电流减小；由P=I2R可知灯泡的实际功率减小，则灯泡变暗；电源电压不变，电路中电流减小，由P=UI可知电路消耗的总功率变小，故B正确；CD错误。
故选B。
10．B
【详解】
由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流。
ACD．灯泡正常发光时电路中的电流
因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，在不损坏电路元件的情况下，电路中的最大电流
I大=I额=0.5A
此时灯泡正常发光；该电路中电流的最大功率
P大=UI大=4.5V×0.5A=2.25W
灯泡的电阻和此时电路中的总电阻分别为
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
R滑小=R总-RL=9Ω-5Ω=4Ω
当电压表的示数最大为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，灯泡的功率最小，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-U滑大=4.5V-3V=1.5V
电路中的最小电流
电路中电流范围是0.3A～0.5A，灯泡的最小功率
PL小=ULI小=1.5V×0.3A=0.45W
故ACD错误；
B．滑动变阻器接入电路中的最大阻值
则滑动变阻器阻值变化的范围是4Ω～10Ω，故B正确。
故选B。
11．D
【详解】
A．如图，L2、L3串联，然后再与L1并联。L2、L3串联，由于两灯的规格相同，所以它们两端电压相等，为
通过它们的电流相等，由图知，电流为
灯泡 L2 的电阻为
故A错误；
B．L1两端电压为3.0V，由图知，通过灯泡 L1 的电流为0.25A，不是灯泡 L2 电流的 2 倍，故B错误；
C．灯泡 L3 消耗的电功率为
故C错误；
D．灯泡 L1 消耗的电功率为
灯泡 L1 与灯泡 L3 消耗的电功率之比为
故D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．由图像可知，当滑片滑到b端时，即滑动变阻器接入电阻为0时，R0两端的电压为3V，所以电源电压为3V，故A正确；
B．由图像可知，R0的电流与电压成正比，当R0两端电压为3V时，电流为0.6A，所以
故B错误；
CD．总电流最小时，电路中的总功率最小，当滑动变阻器接入电阻最大时，即在a端时，电流最小，总功率最小，由图像可知，最小电流为0.1A，所以最小总功率为
P小=UI小=3V×0.1A=0.3W
故CD错误。
故选A。
13．电流 不是 4.5
【详解】
[1] 装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，根据串并联电路的电流特点，可知右边两个电阻的总电流等于通过左边容器中电阻的电流，即两容器中电阻的阻值相同，但通过它们的电流不同，所以这是探究电流产生热量与电流的关系。
[2]通电之后密闭容器中的R1和R2产生热量，会导致容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液体产生高度差，所以，不是因为U形管中液体受热膨胀导致的。
[3]通过R1的电流是0.6A，即干路电流为0.6A，所以通过右侧容器中R2的电流为
由欧姆定律知道，电流通过R2产生的热量
Q2=I22R2 t=（0.3A）2×5Ω×10s=4.5J
14． 6
【详解】
[1]由图可知，电能表的读数为857.1kW·h。
[2]节能灯正常工作24min消耗的电能
这段时间内电能表转盘转过的转数
15．
【详解】
略
16．1 2.1
【详解】
[1]因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，当把甲、乙两灯并联在6V的电源上时，它们两端的电压均为6V，由图像可知，通过两灯的电流分别为I甲=0.3A、I乙=0.7A，因电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路中的电流为
I=I甲+I乙=0.3A+0.7A=1A
[2]当把甲、乙两灯串联接在7V的电源上时，因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，所以，由图像可知，当电路中的电流I′=0.3A，两灯泡两端的电压U甲=6V、U乙=1V时符合，此时电路消耗的总功率为
P=UI′=7V×0.3A=2.1W
17．保温 2A 1100Ω
【详解】
[1] S0断开后R1被断路，只有R2加热；根据并联电路的总电阻小于任何一个分电阻可知，电路电阻变大；根据可知，功率变小，所以饮水机处于保温状态。
[2]根据P=UI可得电热饮水机在加热状态下的工作电流：
[3]由（1）知，只有R2工作时为保温功率，由可得R2的阻值
18．电荷 热
【详解】
[1]扇叶和空气摩擦，扇叶和空气带有异种电荷，扇叶带电后吸引轻小的灰尘，所以灰尘被吸在扇叶上。
[2]电流通过导体时会产生多种效应，电流的大小可以根据产生的效应来判断。电流通过灯泡时，灯丝变热而发光的现象是电流的热效应。
19．3.78×107 该电能表应接在频率为50Hz的交流电路中使用 1200
【详解】
[1]由图示知，11月1日及30日，电能表的读数分别为：2007.1kW h和2017.6kW h，11月份小明家消耗的电能
W=2017.6kW h-2007.1kW h=10.5kW h=10.5×3.6×106J=3.78×107J
[2]50Hz表示该电能表所接电路的交变电流的频率为50Hz。
[3]由电能表的参数可求，转盘转过200转，消耗的电能
电路中用电器的总功率
20．3 0.75
【详解】
[1]由图示知，当开关S1闭合，S2、S3断开时，电阻R1、R2串联在电路中，R3处于断路，据串联电路的特点知，电源电压
U= I(R1+R2)=0.1A×(20Ω+10Ω)=3V
[2]由图示知，当三个开关都闭合时，电阻R1、R3并联在电路中，R2被短路，此时电路的电阻最小，据知，此时电路中的电功率最大为
答案第1页，共2页
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