2021－2022学年苏科版九年级物理下册 第十五章 电功和电热章节练习（Word版含答案）

苏科版第十五章 电功和电热章节练习三
选择题
1.如图所示为探究“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R1A．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
2.实验小组设计了如图所示的电路，已知电源电压不变，灯泡L标有“2.5V，0.3A”字样其阻值会随温度变化，将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3V，R1的功率为P1；只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2；闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A，已知P1:P2=1:4．实验小组的小明求出了下列数据：
①R1的阻值为5
②电源电压为6V
③滑动变阻器R2的最大值为20
④在有电流通过灯泡L的情况下，灯泡的最小功率与最大功率之比为1：20
则：该实验小组小明的数据正确的有（ ）。
A．①② B．①④ C．①③④ D．①②③④
3.如图所示甲、乙、丙三个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的液体，烧瓶中电阻丝的大小关系为R甲＜R乙=R丙，烧瓶内插入相同的温度计，以下说法正确的是（ ）。
A．甲、丙可探究电阻丝产生电热的多少与电阻大小的关系
B．乙、丙可探究不同物质的吸热升温现象，物体吸热的多少可用温度计示数的升高来表示
C．上述A、B选项中两个实验的研究对象都是瓶内的液体，且都还需要天平和秒表
D．通电相同时间，温度计示数的大小关系为T甲＜T乙＜T丙
4.如图所示的电路，电源电压保持不变，灯丝电阻不随温度变化而变化，当滑动变阻器的滑片移到a端时，灯泡L的功率为36W；当滑动变阻器的滑片移到b端时，灯泡L的功率为9W，则滑片移到ab的中点时，灯泡L的功率为（ ）。
A．16W B．18W C．14.4W D．22.5W
5.人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现，下表中的灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同.有关数据如下表：
两种灯 灯 白炽灯
发光原理 二极管发光 钨丝高温发光
额定电压
响应时间
额定功率
请根据以上材料说明下列的说法错误的是（ ）
A．在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化成光能，因而发光效率高
B．LED灯的额定电压低，人直接接触不会触电
C．LED灯响应时间短，也就是从开始发光到正常发光所用的时间短
D．LED灯额定功率小，消耗的电能肯定比白炽灯少
6.如图所示，小明同学放学回到家中，闭合开关后灯泡不亮，于是他用测电笔检测插座的两孔，发现只有插入右孔时氖管才发光；用测电笔检测A点氖管发光，检测B点氖管不发光，发生这一现象的原因可能是线（ ）。
A．灯丝断了 B．零线断路
C．火线断路 D．插座短路
7.如图为利用光敏电阻设计的监控装置示意图，电源电压一定，R1是光敏电阻，当光照射强度增大时其阻值变小，R2是定值电阻，电源电压不变a，b两点间接一电表，当有人经过通道遮蔽光线时（ ）。
A．ab间应接电流表 B．R1阻值变小
C．通过R2的电流变大 D．电路消耗的总功率减小
8.如图甲所示，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过种中，R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）。
A．R1的阻值为20Ω
B．R2的最大阻值为50Ω
C．电源电压为5V
D．该电路消耗的最大电功率为0.9W
9.在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，R1为定值电阻。闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光。此过程中，电流表A的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）。
A．电源电压为4V
B．滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1：2
C．小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为11.25J
D．为使灯泡能正常发光且安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3Ω~35Ω
10.小明自制了一种测定风速的装置，如图所示，其中风速表是由电压表改装而成，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，电压表的量程为“0-3V”， “T”型管道的竖直管内装有可上下自由移动的轻质活塞A，A和滑动变阻器的滑片相连。下列判断正确的是（ ）。
A．风速减小时，电压表示数变大
B．风速增大时，电路消耗的总功率变小
C．适当减小电源电压可增大该风速表的最大测量值
D．该风速表表盘分布均匀
填空题
11.小丽家中的电能表表盘如图所示，她家已经消耗了______kW·h的电能，该电能表可同时使用的用电器总功率不能超过______W，若电冰箱单独正常工作一天（24小时）（电冰箱的主要技术参数见表），电能表转盘转______圈。
12.图是某电饭锅内部电加热器电路，它有烧煮和保温两挡，当开关S____________时，电饭锅处于保温档。a、b两端____________端应该接火线，已知烧煮时的功率是保温时的11倍，则R1：R2=____________。
实验题
13.小华做“测定小灯泡电功率的实验”，小灯泡的额定为2.5V，电源电压恒为4V，按图甲连接电路进行实验。
(1)请帮小华把电路补充完整，要求滑片向右移动时，灯泡变亮______；
(2)小华正确连接电路后，闭合开关，但发现灯泡几乎不亮，于是立刻举手要求老师更换灯泡，其实小华的做法欠妥，正确的做法应该先（______）
A．更换电池 B．观察电表的示数情况再作决定
C．移动滑动变阻器的滑片D．更换电表
(3)测量灯泡额定功率时，闭合开关，缓慢移动滑片，直至_______时停止移动滑片，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率是______W，若此时换成“2.5V1W”的另一灯泡，那么该灯泡的实际功率______1W（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
计算题
14.如图所示，电源电压保持不变，R1的阻值为6Ω，小灯泡标有“6V3W”，滑动变阻器R2的最大阻值为38Ω，电流表的量程为0-3A，当开关S1、S2断开，S3闭合时，小灯泡恰能正常发光，忽略泡电阻随温度的变化，求：
（1）电源的电压为多少？
（2）当开关S1、S2、S3都闭合时，要保护电路各元件安全，R2的最小阻值是多少？
（3）分析开关和滑动变阻器的各种变化情况，这个电路消耗的最小功率是多少？
15.如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，高温挡功率为1100W。已知R1＝55Ω。求：
（1）电阻R2的阻值；
（2）当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率；
（3）如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅在中温挡产生的热量。
1.【答案】C。
【解析】由于图中两电阻串联，所以，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB错误；
由于R1 ＜R2，由Q=I2 Rt知道，右边容器中电阻丝产生的热量多，所以，由转换法知道，甲管中液面上升比乙慢，故C正确；
闭合开关后，由欧姆定律知道，要使电流增大，需要减小电路的电阻，即应将滑动变阻器滑片P向右移动，故D错误．
2.【答案】C。
【解析】①②只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，此时灯泡L正常发光，此时灯泡L两端的电压为2.5V，则
U=2.5V+0.3R1
闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A，可得
U=3V+0.2R1
解得电源电压U=4V，R1=5
故①正确，②错误；
已知P1:P2=1:4
即I12R1:I22R1=1:4
得I1:I2=1:2
即
滑动变阻器R2的最大值为
故③正确；
④在只闭合S1时，灯泡才有电流通过。滑动变阻器R2的滑片置于最右端时，电路滑动变阻器电阻最大，电路电流最小，灯泡的功率最小，此时滑动变阻器两端的电压为U2=3V，R1两端电压为
所以灯泡两端电压为
灯泡的最小功率为
滑动变阻器R2的滑片置于最左端时，滑动变阻器接入电路阻值为零，电路电流最大，最大电流是0.3A，灯泡正常发光，灯泡的功率最大，此时灯泡的功率为额定功率
所以，灯泡的最小功率与最大功率之比为
故④正确。
综上可知，①③④正确，②不正确，C符合题意，故选C。
3.【答案】D。
【解析】A．因为电阻和加热的液体均不相同，存在多个变量，所以不能探究电阻丝产生电热的多少与电阻大小的关系，故A错误；
B．为了比较水和煤油吸热的多少，应采用相同的加热装置，通过比较加热时间来比较物体吸收热量的多少，采用的是转换法，因为R乙=R丙，所以要选择乙丙两瓶，吸热多少是通过加热时间判断，故B错误；
C．A实验的研究对象是电阻，因为三者串联，所以加热时间相同，不用秒表，故C错误；
D．因为R甲＜R乙，根据Q=I2Rt，乙产热多，又因为都是加热水，所以T甲＜T乙，因为R乙=R丙，根据Q=I2Rt，产热一样，但水的比热容大于煤油，根据，丙升温多，所以T乙＜T丙，所以温度计示数的大小关系为T甲＜T乙＜T丙，故D正确。
故选D。
4.【答案】A。
【解析】当滑动变阻器的滑片移到a端时，变阻器接入零阻值，灯泡L的功率为36W，即
当滑动变阻器的滑片移到b端时接入最大阻值，灯泡L的功率为9W，即
联立可得
则滑片移到ab的中点时，灯泡L的功率为
故选A。
5.【答案】D。
【解析】A．白炽灯是钨丝高温发光，这说明白炽灯发光时，会有很大一部分电能转化为内能，只有很少一部分转化为光能，所以白炽灯的光电转化效率低，LED不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化成光能，因而发光效率高，故A正确，不符合题意；
B．LED的额定电压为24V，而对于人的安全电压来说是不高于36V，故B正确，不符合题意；
C．LED灯的相应时间为10-9s，远低于白炽灯的10-3s，故C正确，不符合题意；
D．计算消耗的电能还需要时间，不知道时间无法判断，故D错误，符合题意。
故选D。
6.【答案】A。
【解析】用试电笔检测插座的两孔，发现只有插入右孔时氖管才发光，说明右孔连接的是火线，插座连接正常，用试电笔检测A点氖管发光，说明A点可以与火线连接，检测B点氖管不发光，说明电流无法到达B点，故可能灯丝断了，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
7.【答案】D。
【解析】A．由图，电阻和R2并联，是电压表，故A不符合题意；
B．R1是光敏电阻，当光照射强度增大时其阻值变小，当有人经过通道遮蔽光线时阻值变大，故B不符合题意；
C．两电阻串联，当有人经过通道遮蔽光线时R1变大，根据，电流变小，故C不符合题意；
D．电流变小，电压不变，根据P=UI，电路消耗的总功率减小，故D符合题意。
故选D。
8.【答案】B。
【解析】A．由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器消耗的功率为0.8W时，其两端电压为2V，由P＝UI可得，此时电路中的电流为
I1＝＝＝0.4A
由I＝及串联电路的电压规律可得，电源的电压
U＝I1R1+U1＝0.4A×R1+2V①
当滑动变阻器消耗的功率为0.5W时，其两端电压为5V，由P＝UI可得，此时电路中的电流为
I2＝＝＝0.1A
由I＝及串联电路的电压规律可得，电源的电压
U＝I2R1+U2＝0.1A×R1+5V②
电源电压不变，则
0.4A×R1+2V＝0.1A×R1+5V
解得
R1＝10Ω
故A错误；
C．电源电压为
U＝I1R1+U1＝0.4A×10Ω+2V＝6V
故C错误；
B．由图乙可知，当变阻器两端电压最大为5V时，滑动变阻器全部接入电路中，其电阻最大，此时电流最小为
I2＝0.1A
则滑动变阻器的最大阻值为
R2＝＝＝50Ω
故B正确；
D．当滑动变阻器接入电路的电阻为0时（电路为R1的简单电路），电路中的电阻最小，电流最大，则电路中的最大电流为
I大＝＝＝0.6A
该电路消耗的最大电功率
P大＝UI大＝6V×0.6A＝3.6W
故D错误。
故选B。
9.【答案】D。
【解析】由电路图知，电压表V1并联在小灯泡的两端，通过小灯泡的电流随着电压表示数的增大而增大，所以图线①是小灯泡的I-U图象，因为图像②随着电压表示数的增大，电流表的示数减小，所以电压表可能只在滑动变阻器的两端，也可能在定值电阻和滑动变阻器的两端，根据串联电路总电压等于各用电器电压之和知，图中当电流相等时，图象①②的电压之和不相等，说明电压表没有并联在定值电阻和滑动变阻器的两端，而是只并联在滑动变阻器的两端；
A．当电流为0.1A时，电源电压为U=0.5V+3.5V+0.1A×R1
当电流为0.25A时，电源电压为U=0.75V+2.5V+0.25A×R1
解得R1=5Ω，U=4.5V，故A错误；
B．滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，电流最小，由图①可知，灯泡功率为
定值电阻R1功率为
定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1：1，故B错误；
C．小灯泡正常发光时，电流为0.25A，定值电阻R1在1min内产生的热量为
故C错误；
D．小灯泡正常发光的电阻为
此时总电阻为
变阻器电阻为
变阻器最大值为
为使灯泡能正常发光且安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3Ω~35Ω，故D正确。
故选D。
10.【答案】C。
【解析】A．风速减小时，压强变大，轻质活塞A向下移动，滑片向下移动，接入电阻阻值变大，总电阻变大，电源电压不变，故电流变小，故定值电阻的两端的电压变小，电压表的示数变小，故A错误；
B．风速增大时，压强变小，轻质活塞A向上移动，滑片向上移动，接入电阻的阻值变小，总电阻变小，电源电压不变，故电流变大，根据可知，电路消耗的总功率变大，故B错误；
C．由于电压表的量程为3V，此时的风速的最大，此时滑动变阻器分担一部分电压，且此部分电压加上3V，即为电源电压，若适当减小电源电压，则滑动变阻器的阻值可以少分担一点电压，即阻值可以变得小一些，即滑片仍然可以上移，即风速还可以变大，故适当减小电源电压可以可增大该风速表的最大测量值，故C正确；
D．电路中的电流为
电压表的示数为
滑动变阻器的阻值变化与电压的示数变化不是正比关系，故风速与电压的变化也不是正比关系，故分度值分度不均匀，故D错误。
故选C。
11.【答案】1326.8 4400
【解析】电能表的读数为1326.8kW·h。
该电能表可同时使用的用电器总功率不能超过
则电能表可同时使用的用电器总功率不能超过。
若电冰箱单独正常工作一天（24小时）消耗的电能为0.8kW·h，故电能表转盘转
则电能表转盘转。
12.【答案】断开 b 10：1
【解析】[1]根据，电源电压一定，故总电阻最小时，电功率最大，为加热档，而当总电阻最大时，电功率最小，为保温档，而当开关断开时，只有一个电阻R1接入，而当开关闭合时，两个电阻并联，总电阻最小，此时为加热档，故开关断开时，为保温档。
[2]为了防止触电事故，开关必须接在火线上，故与b端相连的接火线。
[3] 已知烧煮时的功率是保温时的11倍，则保温时的功率为
烧煮时的功率
经整理即可得出
故R1：R2比值为10：1。
13.【答案】如图 C 电压表的示数为2.5V 0.75 小于
【解析】
(1)做“测定小灯泡电功率的实验”中，电压表测量小灯泡两端的电压，因为小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表量程选择为0～3V，因为滑片向右移动时，灯泡变亮，即接入的电阻变小，所以接右下端接线柱，如图所示：
(2)小华正确连接电路后，闭合开关，但发现灯泡几乎不亮，很有可能是电路中的总电阻太大，电流太小，灯泡的实际功率小引起的，所以应先移动滑动变阻器观察灯泡是否发光，再去判断其它故障，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
(3)测量灯泡额定功率时，闭合开关，缓慢移动滑片，当电压表的示数为灯泡的额定电压，即2.5V时，停止移动滑片，观察电流表的示数，示数为0.3A，则灯泡的额定功率是
若此时换成“2.5V1W”的另一灯泡，根据可知，这一个灯泡的额定电功率大于原来灯泡的电功率，所以这个灯泡的电阻较小，根据串联电路分压规律可知，此时灯泡两端的电压小于2.5V，所以灯泡的实际功率小于1W。
14.【答案】（1）9V；（2）6Ω；（3）1.62W
【解析】
解：（1）由图知，当开关S1、S2断开，S3闭合时，R1与L串联，因串联电路中各处的电流相等，且小灯泡恰能正常发光，电路中的电流
灯泡的电阻
电源的电压为
U=I(RL+R1)=0.5A×(12Ω+6Ω)=9V
（2）当开关S1、S2、S3都闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过R1的电流
当电流表的示数最大为I大=3A时，通过R2的电流最大，R2接入电路中的电阻最小，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，R2的最大电流
I2=I大-I1=3A-1.5A=1.5A
则R2的最小阻值
R2小=
（3）因R2的最大阻值大于R1的阻值，RL的阻值大于R1的阻值，所以，当只闭合开关S1
且滑片位于左端时，电路的总电阻最大，电路消耗的总功率最小，整个电路工作时消耗的最小功率
答：（1）电源的电压为9V；
（2）当开关S1、S2、S3，都闭合时，要保护电路各元件安全，R2的最小阻值是6Ω；
（3）这个电路工作时消耗的最小功率是1.62W。
15.【答案】（1）220Ω；（2）176W；（3）7.92×105J
【解析】
解：（1）由电路图知，当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，电阻R1、R2并联，高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流
I＝＝5A
通过R1的电流
I1＝＝4A
通过R2的电流
I2＝I﹣I1＝5A﹣4A＝1A
R2的阻值
R2＝＝220Ω
（2）由电路图知，当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，电阻R1和R2串联，电路的总电阻
R总＝R1+R2＝55Ω+220Ω＝275Ω
此时电路消耗的功率
P低＝＝176W
（3）由电路图知，闭合开关S1、S2接b时，只有电阻R1接入电路，处于中温挡。此时电路消耗的功率
P中＝＝880W
结合丙图，本次煮饭过程中电饭锅在中温挡产生的热量为
W＝P中t＝880W×15×60s＝7.92×105J
答：（1）电阻R2的阻值是220Ω；
（2）低温挡时电路的总功率为176W；
（3）本次煮饭过程中电饭锅在中温挡产生的热量为7.92×105J。