第十八章　电功率单元测试题 2021—2022学年人教版九年级物理全册（word版 含答案）

第十八章　电功率
一、选择题(每题3分,共30分)
1.关于家里的用电器,下列数据最符合实际的是 (　　)
A.白炽灯正常工作时的电流约为0.1 A
B.遥控器的干电池电压约为220 V
C.空调制冷时的电功率约为10 W
D.电风扇正常工作1 h消耗的电能约为1 kW·h
2.关于电功、电功率,下列说法中正确的是 (　　)
A.电流通过导体做功越少,电功率越小
B.电功是表示电流做功快慢的物理量
C.电功率大的用电器一定比电功率小的用电器做的功多
D.在相同时间内,电流通过导体做功越多,电功率越大
3.如图1所示分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数,则下列说法中正确的是 (　　)
图1
A.电能表是测电功率的仪表
B.该家庭5月份总共消耗电能2000 kW·h
C.电能表的计量单位是 kW·h,1 kW·h相当于3.6×105 J
D.该电能表的转盘每转过600转,电路消耗的电能为0.5 kW·h
4.一个灯泡的铭牌上标有“220 V　100 W”字样,由此铭牌可知 (　　)
A.灯泡正常工作10 h,消耗的电能为10 kW·h
B.灯泡正常发光时,通过它的电流为2.2 A
C.当把该灯泡接在110 V的电路中,其实际功率为50 W
D.灯泡正常发光时,灯丝的电阻为484 Ω
5.如图2所示是电阻甲和乙的U-I图象,由图象可知下列判断正确的是 (　　)
图2
A.甲、乙都是定值电阻
B.当乙两端电压为1 V时,其电阻值为10 Ω
C.将甲和乙并联,若甲两端电压为1 V,则干路上的电流为0.4 A
D.将甲和乙串联,若通过甲的电流为0.4 A,则电路的总功率为1.2 W
6.为检查驾驶员是否饮酒而设计的电路如图3甲所示,R为酒精气体传感器,其阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙所示,R0为定值电阻,电源电压不变。当所检测酒精气体浓度增大时 (　　)
图3
A.电流表示数减小 B.电压表示数减小
C.电路总电阻增大 D.电路总功率增大
7.如图4所示的电路中,电源电压保持不变。当在a、b间接入“6 V　6 W”的灯泡时,闭合开关,灯L恰能正常发光;断开开关,在a、b间换接一个“6 V　4 W”的灯泡后,再闭合开关,下列说法中错误的是(忽略温度对灯丝电阻的影响) (　　)
图4
A.灯L将变亮 B.灯L将变暗
C.换接的灯可能被烧坏 D.电路总功率会变小
8.甲、乙两个小灯泡,甲标有“10 V　10 W”字样,乙标有“9 V　5.4 W”字样,现把它们连入由一个开关和电源组成的电路中,不考虑灯丝电阻的变化,下列说法正确的是 (　　)
A.甲、乙并联时干路最大电流为1.6 A
B.甲、乙并联时乙的最大功率为9 W
C.甲、乙串联时电源最大电压为19 V
D.甲、乙串联时甲的最大功率为3.6 W
9.电烙铁通电一段时间后变得很烫,而连接电烙铁的导线却没有明显发热,这主要是因为 (　　)
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电烙铁快
C.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
D.导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻
10.如图5所示的电路中,电源电压为4 V,电流表的量程为“0~0.6 A”,电压表的量程为“0~3 V”,小灯泡标有“2 V　1 W”字样(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“20 Ω　1 A”字样。闭合开关,在保证电路各元件安全(灯泡两端电压不允许超过额定值)的情况下,下列说法正确的是 (　　)
图5
A.小灯泡的最小功率为0.36 W
B.电压表的示数变化范围是1~3 V
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是4~12 Ω
D.电路总功率的变化范围是1~2.4 W
二、填空题(每空2分,共26分)
11.雷雷家中的电能表规格如图6所示,从表盘信息可知,雷雷家接入用电器的总功率不能超过　　　　W。当家里只有某用电器工作时,电能表转盘在1 min内转了12转,则该用电器的电功率为　　　　　W。
图6
12.LED灯是一种半导体新型节能灯,已知某LED灯在一定电压范围内的工作电流都是0.02 A,只是在不同电压下的发光颜色不同。当加在它两端的电压为1.4 V时,它发黄光;当加在它两端的电压为1.8 V时,它发红光;当加在它两端的电压为3.2 V时,它发蓝光。若将该LED灯与一定值电阻R串联后接在电压为5 V的电源两端时,它发红光,则该LED灯的电功率是
　　　　W,定值电阻R的阻值是　　　　Ω。
13.如图7所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6 V　0.6 W”的字样,闭合S1,断开S2,小灯泡正常发光;若再闭合S2,发现电流表示数变化了0.3 A,则定值电阻R的阻值为
　　　　Ω,电路的总功率为　　　　W。
图7
14.从能量转化的角度看,电动机主要是把电能转化为机械能,还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机,其线圈电阻为0.4 Ω,当电动机两端加220 V电压时,通过电动机线圈的电流为50 A,则1 min内线圈产生的热量是　　 　　J,电动机所做的机械功是　　　　J。
15.如图8所示电路,闭合开关,移动变阻器滑片P的过程中,电压表示数由1 V增大到3 V,此时电流表示数变化了0.2 A,则定值电阻R=　 Ω,R消耗的电功率的变化量为　　　W。
图8
16.如图9甲所示,电源电压一定,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从最上端滑至最下端的过程中,电流表示数I与滑动变阻器接入电路的阻值R之间的关系如图乙所示。已知定值电阻R0=20 Ω,则电源电压U=　　　　V,图乙中坐标值I1=　　　　A。当电流表示数I=0.4 A时,R0与R的电功率之比为　　　　。
图9
三、实验探究题(共24分)
17.(12分)小红用如图10甲所示的装置测量小灯泡在不同电压下的电功率,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,R为滑动变阻器。
图10
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于　　　　(选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关后,小红发现无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡都不发光,电流表的指针始终指向0刻度线附近,但是电压表的示数始终接近电源电压。则出现这种情况可能的原因是　　　　　　。
(3)排除故障后小红继续实验,在某次测量中电压表和电流表的示数分别如图乙和丙所示,则此时电压表的读数为　 　V,电流表的读数为　　　A,此时小灯泡的实际功率为　 　W。
(4)小红测量了不同电压下小灯泡中的电流,并把测得的数据填写在表格中,如下表所示。有三名同学根据表格中的数据描绘出小灯泡中的电流随它两端电压变化的图象如图丁所示,其中正确的是　　　　(选填“①”“②”或“③”)。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.16 0.19 0.21 0.24 0.26 0.28
18.(12分)某同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时,采用如图11所示的实验装置,请观察甲、乙两图并回答下列问题:
图11
(1)该实验是通过观察两个U形管中　　　的变化来比较电流通过电阻丝产生热量多少的。
(2)在图甲实验中,若通电时间相同,发现B玻璃管内液面上升较高,这表明:在电流相同、通电时间相同的情况下,导体的　　　　越大,电流通过导体产生的热量越多。
(3)图乙装置是用来研究电阻丝产生的热量与　　　　关系的,由图中的实验现象可以得到的结论是:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过导体的　　　越大,导体产生的热量越多。
(4)生活中我们发现:电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热。其中
　　　　(选填“甲”或“乙”)装置能够解释这一现象。
(5)若通电一段时间后,发现其中一个U形管中液面的高度几乎不变,出现该现象的原因可能是 　(合理即可)。
四、计算题(共20分)
19.(10分)如图12所示,R1=20 Ω,R2=40 Ω,电源电压不变。(假设灯丝电阻恒定)
(1)当开关S1、S2都闭合时,电流表A1的示数是0.6 A,小灯泡L恰好正常发光,求电源电压和小灯泡的额定电压。
(2)当开关S1、S2都断开时,电流表A2的示数是0.2 A,求此时小灯泡的实际功率。
(3)小灯泡的额定功率是多少
图12
20.(10分)如图13甲所示的电暖器有“高温”“中温”“低温”三挡,铭牌见下表(“中温”挡功率未知)。其电路原理如图乙所示,S是自动保护开关,当电暖器倾倒时S自动断开,切断电源保证安全。当S、S1闭合,S2断开时,电暖器处于“低温”挡。求:(R1>R2)
(1)R1的阻值。
(2)电暖器处于“中温”挡正常工作时,电路中的电流。
(3)若室内空气质量为50 kg,用该电暖器的“高温”挡正常工作10 min,放出热量的50%被室内空气吸收,则可使室内气温升高多少摄氏度。[假设空气的比热容为1.1×103 J/(kg·℃)]
图13
××牌电暖器
额定电压 220 V
额定功率 低温挡 440 W
中温挡
高温挡 1600 W
频率 50 Hz
答案解析
1.A　[解析] 普通白炽灯正常工作时的电流约为0.1 A,选项A正确;遥控器的干电池电压约为1.5 V,选项B错误;空调制冷时的电功率约为1000 W,选项C错误;电风扇正常工作1 h消耗的电能约为0.1 kW·h,选项D错误。
2.D　[解析] 电功率是表示电流做功快慢的物理量,而电功是用电器中电流所做的功,消耗多少电能就做多少功,若在相同时间内,电流通过导体做功越多(或越少),则电功率就越大(或越小),故D选项说法正确。
3.D　[解析] 电能表是测量电功的仪表,电能表的计量单位是 kW·h,1 kW·h相当于3.6×106 J,故A、C选项说法错误;由图可知,5月初电能表的示数W1=1042.8 kW·h,6月初电能表的示数W2=1242.8 kW·h,则该家庭5月份总共消耗的电能:W=W2-W1=1242.8 kW·h-1042.8 kW·h=200 kW·h,故B选项说法错误;1200 r/(kW·h)表示电路每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转1200转,则该电能表的转盘每转过600转,电路消耗的电能:W'= kW·h=0.5 kW·h,故D选项说法正确。
4.D
5.D　[解析] 由图象可知,乙对应的电流与电压不成正比,根据欧姆定律可知,乙的阻值是变化的,故A错误;
由图象可知,当U乙=1 V时,I乙=0.4 A,此时乙的阻值:R乙===2.5 Ω,故B错误;
将甲和乙并联,若甲两端电压为1 V,根据并联电路的电压特点可知甲、乙两端的电压均为1 V,由图象可知,此时:I甲=0.2 A,I乙=0.4 A,
则干路电流:I=I甲+I乙=0.2 A+0.4 A=0.6 A,故C错误;
将甲和乙串联,若通过甲的电流为0.4 A,根据串联电路的电流特点可知,通过甲、乙的电流均为0.4 A,由图象可知,此时:U甲=2 V,U乙=1 V,
则总功率:P=P甲+P乙=U甲I'+U乙I'=2 V×0.4 A+1 V×0.4 A=1.2 W,故D正确。
6.D
7.A　[解析] 由P=得,“6 V　6 W”的灯泡电阻为6 Ω,“6 V　4 W”的灯泡电阻为9 Ω。当在a、b间接入“6 V　6 W”的灯泡时,闭合开关,灯L恰能正常发光;若在a、b间换接一个“6 V　4 W”的灯泡,电路的总电阻变大,电流变小,所以灯L不能正常发光;由U=IR知,灯L两端的电压变小,所以接入的灯泡分得的电压变大(电源电压不变),因此换接的灯泡可能被烧坏;由P=I2R知,在灯L的电阻不变时,电流变小,则灯L的实际功率变小,即灯L变暗;由P=知,电源电压不变,总阻值变大,则电路消耗的总功率变小。综上分析可知,选项A错误。
8.D　[解析] 由P=UI可得I=,所以甲灯的额定电流:
I甲===1 A,乙灯的额定电流:I乙===0.6 A;
由P=UI=可得R=,所以甲灯电阻:R甲===10 Ω,乙灯电阻:R乙===15 Ω。
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,甲、乙并联时,电源的最大电压U=U乙=9 V,
此时通过甲灯泡的电流I甲'===0.9 A,通过乙灯泡的电流I乙'=I乙=0.6 A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路中允许通过的最大电流:I大=I甲'+I乙'=0.9 A+0.6 A=1.5 A,故A错误;
乙的最大功率:P乙'=UI乙'=9 V×0.6 A=5.4 W,故B错误;
因串联电路中各处的电流相等,且甲、乙允许通过的最大电流分别为1 A、0.6 A,所以,甲、乙串联时电路的最大电流I大'=I乙=0.6 A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的最大电压:U大'=I大'(R甲+R乙)=0.6 A×(10 Ω+15 Ω)=15 V,故C错误;
甲的最大功率:P甲'=I大'2R甲=(0.6 A)2×10 Ω=3.6 W,故D正确。
9.D
10.C　[解析] 由P=UI可得,灯泡的额定电流:I额===0.5 A,
由欧姆定律可得,灯泡的电阻:RL===4 Ω,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6 A,所以,电路中的最大电流:Imax=0.5 A,
电路消耗的最大功率:Pmax=UImax=4 V×0.5 A=2 W,
灯泡正常发光时,其两端电压为2 V,功率为1 W,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的最小电压:U滑min=U-U额=4 V-2 V=2 V,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R滑min===4 Ω;
当电压表的示数为3 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,则电压表的示数变化范围是2~3 V,
此时灯泡两端的电压:UL=U-U滑max=4 V-3 V=1 V,
电路中的电流为Imin===0.25 A,
电路消耗的最小功率为Pmin=UImin=4 V×0.25 A=1 W,
则电路总功率的变化范围是1~2 W;
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R滑max===12 Ω,
则滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是4~12 Ω;
灯泡的最小功率:PL=RL=(0.25 A)2×4 Ω=0.25 W。
11.8800　200　[解析] 电能表表盘上的参数:220 V是指该电能表应该在220 V的电路中使用,40 A是指电能表工作时允许通过的最大电流,则雷雷家接入用电器的总功率的最大值:
P=UI=220 V×40 A=8800 W;因为3600 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转3600 r,所以转盘转动12转,用电器消耗的电能:W= kW·h= kW·h,工作时间t=1 min= h,则用电器的电功率:P===0.2 kW=200 W。
12.0.036　160　[解析] 由LED灯发红光,可知其两端的电压为1.8 V,则电阻两端的电压为3.2 V,由于LED灯在一定电压范围内的工作电流都是0.02 A,可求出LED灯的电功率为P=UI=1.8 V×0.02 A=0.036 W,定值电阻R的阻值是R===160 Ω。
13.20　2.4　[解析] 闭合S1,断开S2,小灯泡正常发光,因此电源电压为6 V;
再闭合S2,电路为并联电路,电流表测量的是干路电流,电流表示数变化了0.3 A,即IR=0.3 A,由I=得R的阻值:R===20 Ω;
电阻R的功率:PR=UIR=6 V×0.3 A=1.8 W,
电路的总功率:P=PL+PR=0.6 W+1.8 W=2.4 W。
14.6×104　6×105　[解析] 1 min内线圈产生的热量:Q=I2Rt=(50 A)2×0.4 Ω×60 s=6×104 J;电动机1 min消耗的电能:W=UIt=220 V×50 A×60 s=6.6×105 J;电动机所做的机械功:W机械=W-Q=6.6×105 J-6×104 J=6×105 J。
15.10　0.8　[解析] 当定值电阻两端的电压U=1 V时,电路中的电流:I1==,
此时定值电阻的功率为P1==,
当定值电阻两端的电压U'=3 V时,电路中的电流:I2==,
此时定值电阻的功率为P2==,
由题意知,-=0.2 A,
解得:R=10 Ω,
则定值电阻R消耗的电功率的变化量:ΔP=P2-P1=-=0.8 W。
16.12　0.2　2∶1
17.(1)A　(2)灯泡断路　(3)1.5　0.22　0.33　(4)③
[解析] (1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处即图中A端。
(2)闭合开关后,小红发现无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡都不发光,电流表的指针始终指向0刻度线附近,电路可能断路,但是电压表的示数始终接近电源电压,电压表与电源连通,则出现这种情况可能的原因是灯泡断路。
(3)排除故障后小红继续实验,在某次测量中电压表和电流表的示数分别如图乙和丙所示,电压表选用小量程,则此时电压表的读数为1.5 V,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流为0.22 A,此时小灯泡的实际功率为P=UI=1.5 V×0.22 A=0.33 W。
(4)根据表中数据,第1次灯泡的电阻为R1===3.125 Ω,同理,第2、3、4、5、6次灯泡的电阻分别为4.74 Ω、6.19 Ω、7.08 Ω、8.08 Ω、8.93 Ω,灯泡的电阻随温度的升高而变大,根据图丁可知,小灯泡中的电流随它两端电压变化的图象正确的是③。
18.(1)液面高度　(2)电阻　(3)电流　电流　(4)甲　
(5)与该U形管相连的电阻丝短路或装置气密性不好
19.(1)当开关S1、S2都闭合时,R1与灯L并联,R2短路。电源电压:U=U1=I1R1=0.6 A×20 Ω=12 V;小灯泡的额定电压:U额=U=12 V。
(2)当开关S1、S2都断开时,灯L与R2串联,通过小灯泡的电流:IL=I2=0.2 A,小灯泡两端的电压:UL=U-U2=U-I2R2=12 V-0.2 A×40 Ω=4 V,
所以小灯泡的实际功率:
PL实=ULIL=4 V×0.2 A=0.8 W。
(3)小灯泡的电阻:RL===20 Ω,
小灯泡的额定功率:
P额===7.2 W。
20.(1)当S、S1闭合,S2断开时,电暖器处于“低温”挡,此时电路为R1的简单电路,
根据P=可知,R1的阻值:
R1===110 Ω。
(2)当S、S2闭合,S1断开时,电暖器处于“中温”挡,此时电路为R2的简单电路;当S、S1、S2均闭合时,电暖器处于“高温”挡,R1、R2并联。因为电路中的总功率等于各用电器电功率之和,故P中温=P高温-P低温=1600 W-440 W=1160 W,
根据P=UI可得,电暖器处于“中温”挡正常工作时,电路中的电流:I2==≈5.27 A。
(3)电暖器在“高温”挡正常工作10 min,放出的热量:
W=P高温t=1600 W×10×60 s=9.6×105 J,
空气吸收的热量:
Q吸=ηW=50%×9.6×105 J=4.8×105 J,
由Q吸=cmΔt可得,室内气温升高的温度:
Δt==≈8.73 ℃。