难点解析：苏教版九年级物理下册第十五章电功和电热定向训练试题（含答案解析）

苏教版九年级物理下册第十五章电功和电热定向训练
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、小刚家的电路简化后如图所示，由该电路可知（　　）
A．开关要串接在火线与灯泡L之间的
B．电能表是用来直接测量用电器总功率的
C．电路中的电视机和电冰箱正常工作时是串联的
D．空气开关自动切断电路，一定是因为电路出现了短路
2、如图所示，阿里公司的数据运行服务器浸泡在装有冷却液的容器中。冷却液直接吸收服务器通电工作产生的热量，再进入外循环冷却，之后再送回服务器所在容器。以下分析正确的是（　　）
A．此冷却液属于导电性能强的材料 B．此冷却液的比热容应该很小
C．服务器的内能不会发生转移 D．冷却液有效减小电热产生的危害
3、如图所示的四个电路，电源电压相同，R1 ＜R2，电路消耗的总功率由大到小的顺序是（　　）
A．甲乙丙丁 B．丁丙乙甲 C．乙丁丙甲 D．甲丙丁乙
4、下列选项符合安全用电要求的是（　　）
A．控制灯的开关可以安装在火线或零线上
B．更换灯泡时先断开电源开关
C．用湿布擦拭正在工作的电视机
D．零线和地线都与大地相连，因此在家庭电路中可以不安装地线
5、如图是探究电流通过导体时产生热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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电压的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
6、如图所示，电源电压恒定不变，开关都闭合后，电路正常工作。当断开开关S1时，下列判断中正确的是（　　）
A．电流表示数变大
B．电压表示数变大
C．电路的总电阻变小
D．电路的总功率变小
7、如图甲所示的电路中，电源两端电压保持不变，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P从右端移动到左端的过程中，读出相应的电流表和电压表的示数，记录实验数据。根据数据作出I—U的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．电源两端电压为3V
B．电路总功率最大时，电流表的示数为0.1A
C．滑动变阻器R2的最大阻值是20Ω
D．电压表示数最大时，电路总功率最小
8、如图所示的四种现象中，符合安全用电原则的是（　　）
A．用湿布擦拭正在工作的台灯
B．在电路中同时使用很多电器
C．洗衣机的金属外壳安装接地线
D．在电加热器上烘烤衣服
9、下列有关家庭电路和安全用电的说法中，正确的是（　　）
A．家庭电路中的空气开关与插座是并联的
B．使用试电笔测火线时，手指千万不能碰到笔尖
C．经验证明，只有36V的电压对人体才是安全的
D．家庭电路中只有发生短路，才会使电路中的电流过大
10、下列仪表中，专门用来测量电流做功的是（　　）
A．电压表 B．电能表 C．电流表 D．万用电表
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、如题图甲所示，电源电压恒定为6V，闭合开关，将滑片P从最右端移至最左端，滑动变阻器的电功率与其接入电路阻值的关系图象如图乙所示，当滑片P向左移动的过程中，电流表的示数______（选填“变大”“变小”或“不变”）；电路中电流最小为______A；定值电阻R1的阻值为______。
2、如图所示，电源电压保持不变，小灯泡标有“6V ？W”，其电阻不随温度变化，电流表的量程为0~3A。当开关S、S2闭合时，滑片P在a端时电压表示数为U1，电流表示数为I1；滑片P在b端时电压表示数为U2，电流表示数为I2，此时R2消耗的电功率为P2。当开关S、S2、S3闭合时，灯泡恰好正常发光。当开关S、S1、S2、S3闭合时，R2消耗的电功率为P2'，P2∶P2'=25∶121，U1∶U2=11∶9，R2=10Ω。电源电压为________V；小灯泡电阻RL和R2的电阻之比RL∶R2=________；当开关S、S1、S2、S3闭合时，电路消耗的总功率最小为________W。
3、如图所示，是某一手机移动电源（俗称充电宝）。给充电宝充电时，充电宝相当于简单电路中的______；充电过程中，电能转化为 ______；充电宝给手机充电时，充电宝相当于简单电路中的 ______。
4、如图所示，电能表的示数为__________kW·h。
5、我市新区的亮化工程初见成效，每到夜晚，五光十色的小彩灯、霓虹灯将城区装扮得绚丽多彩，如下图左所示。小明和小华准备探究小彩灯的发光情况，通过观察发现，每个小彩灯上标有“2.5V 0.25A”的字样。
（1）要使小彩灯正常发光，应将______个这样的小彩灯______联在家庭电路的供电线路上；
（2）他们发现，当其中一个小彩灯的灯丝断了，其余的小彩灯还能发光，这是为什么呢？他们找来一个小彩灯，砸破玻璃外壳，发现灯丝（设阻值为R1）上并联了一不发光的电阻R2，如下图右所示。关于R1与R2的大小，通过查阅资料，他们了解到彩灯有两种：一种是R2比R1小很多，灯丝R1发光时，由于R2与R1的接触处有一薄的绝缘层，电流只能从R1中通过。当某一只小彩灯的灯丝断了，电路电压将击穿绝缘层，R2相当于导线，使电路导通，其余小彩灯还能发光，但亮度与原来相比______（不变/变亮/变暗），原因是电路中的电流______，灯丝R1的实际功率______（不变/变大/变小），若R1的实际功率大于1W时，灯丝就会熔断，则最多允许______盏小彩灯的灯丝断去，其余的小彩灯还能发光。一种是R2比R1大很多，灯丝R1发光时流过R2的电流可以忽略不计，当灯丝R1断了，R使电路导通，其余小彩灯还能发光，但亮度与原来相比______（不变/变亮/变暗）。若R2＝15R1，且R1的实际功率小于0.1W时，灯丝R1就不能发光，则最多允许______盏小彩灯的灯丝断去，其余的小彩灯还能发光。
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、有一额定功率为1000W的电热水壶，内装1.6kg的水，通电后持续正常加热，将50℃的水烧开（在标准大气压下），用时7min，已知水的比热容是。求：
（1）水吸收的热量；
（2）电热水壶的效率。
2、题图所示为模拟调光电路，电源电压恒为3V，灯泡标有“15V0.3A”字样（灯丝阻值不变），滑动变阻器标有“10Ω1A”字样。
（1）求灯泡正常发光时的电功率；
（2）求滑动变阻器接入电路的阻值最大时流过灯泡的电流。
3、某中学纳米课题小组的同学了解到的某一厂家生产的新产品“纳米电热水器”工作时有高温、中温、低温三挡部分技术参数表和电路原理图如图所示。
（1）开关S接哪一挡（“1”、“2”、“3”）时为低温挡；
（2）求R1的阻值；
（3）求满箱初温为20℃的水升温升至40℃需要吸收的热量（c=4.2×103J/（kg ℃））
（4）若中温挡的加热效率为80%，求达到第（3）问效果需要的时间。
型号 额定电压（V） 水箱容量（L） 频率（Hz） 额定功率（kW）
DJW50N 220 50 50 0.5/1.0/2.2
4、家庭用的电热水壶通常具有加热、保温、电动出水及干烧断电功能，其简化电路如图所示，S1是安装在壶底的温控开关（实际是包含温度传感器的电路，下同）。通常是闭合的，通过调整参数，可设置开关的断电温度，即当环境温度达到某一值时便自动断开；S2是壶壁上的温控开关，按下时对水加热，水烧开后自动断开，电热水壶便处于保温状态；S3是电动出水开关，人工按下时才闭合，电磁泵将水抽出。已知R3=200Ω，电热水壶保温功率为44W，加热功率为1000W。
（1）闭合S3时，电磁泵两端电压为12V，求电磁泵的电功率；
（2）电热水壶处于加热状态且不抽水时，电路中的电阻是多大？
（3）若水烧开后，S2没有自动断开，则瓶里的水烧干后2s，开关S1便自动断开，以保护设备，避免火灾，则应将S1的断电温度设置为多少？假定水烧干瞬间，发热盘的温度为102℃，且不计热损失，已知发热盘的质量为0.5kg，比热容为0.5×103J/(kg·℃)。
5、小明为准确测量家用电热水器电热丝的电阻值，小明先观察到电能表表盘上标着“3000imp/kW h”，然后在家中把该电热水器单独接入220V的家庭电路中工作5min，发现电能表指示灯闪烁了242次，求：
（1）小明测得该电热水器的实际电功率是多少？
（2）该电热水器电热丝的实际电阻值是多少？
---------参考答案-----------
一、单选题
1、A
【解析】
【详解】
A．家庭电路中控制灯泡的开关应该串联接在火线和灯泡之间，这样断开开关时，灯泡处才不会带电，故A符合题意；
B．电能表是测量家庭电路中用电器消耗电能的仪表，故B不符合题意；
C．电路中的电视机和电冰箱互不影响，独立工作，是并联的，故C不符合题意；
D．空气开关自动切断电路，是由于电流过大，有可能是由于用电器的总功率过大，也有可能是短路，故D不符合题意。
故选A。
2、D
【解析】
【详解】
A．服务器浸泡在冷却液中，如果导电性强，会引起服务器短路，应选择绝缘性好的材料，故A错误；
B．冷却液选择比热容大的，在质量相同时，改变相同的温度，相比比热容小的物质吸收的热量更多，故应选择比热容大的物质。故B错误；
C．冷却液的作用是将服务器的内能通过热传递转移走，内能减小，温度降低，保护服务器，故C错误；
D．由于电流的热效应，电流通过导体时一般都会发热，设备内能增加，温度升高，冷却液通过热传递将热量带走，防止因温度过高而损坏，可以保护设备。故D正确。
故选D。
3、D
【解析】
【详解】
两个电阻串联时，总电阻等于各分电阻之和，即总电阻越串越大，大于任何一个分电阻；并联时，总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，即总电阻越并越小，小于任何一个分电阻；所以甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，电阻关系为
根据可知，四个电路的总功率关系为
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
4、B
【解析】
【详解】
A．开关要接在灯泡和火线之间，断开开关，切断火线，触及灯泡时更安全，故A不符合题意；
B．在未断开电源开关的情况下更换灯泡，容易引发触电事故，故B符合题意；
C．用湿布擦拭正在工作的电视机，可能会因湿布导电引发触电事故，故C不符合题意；
D．零线与大地相连，不安装地线，当零线断路时，会发生触电事故，家庭电路中必须要安装地线，故D不符合题意。
故选B。
5、C
【解析】
【详解】
AB．甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，其电阻值不同，所以是研究电流产生的热量和电阻的关系；右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻产生热量多，则右侧容器内空气吸收的热量多，故AB错误；
CD．乙图实验中，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系；由于左侧的电流大，产生的热量多，则左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故C正确，故D错误。
故选C。
6、D
【解析】
【详解】
ABC．由图可知，开关都闭合时，灯泡和电阻并联，电流表测量干路中的电流，电压表测量电源电压，开关S1控制灯泡，开关S在干路中，当断开开关S1时，只有R0的简单电路，由并联电路电阻的关系可知，电路的总电阻变大，由可知通过电路的电流变小，电流表的示数变小，电压表测量电源电压，电压表的示数不变，故ABC错误；
D．由P=UI可知，电源电压U不变，电路中的电流变小，电路的总功率变小，故D正确。
故选D。
7、C
【解析】
【详解】
A．由图可知，滑动变阻器和定值电阻串联在电路中，电压表测量定值电阻R1两端的电压，滑动变阻器的滑片P从右端移动到左端的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电流表示数变大，由欧姆定律可知，电压表示数变大，当滑动变阻器滑片在最左端时，滑动变阻器电阻为零，电路中电流最大，电压表示数最大，且等于电源电压，由图乙可知，电压表示数最大值，即电源电压为2.5V，故A错误；
B．由可知，当电路中电流最大的时候，电路总功率最大，由图可知，电路中最大电流为0.5A，即电路总功率最大时，电流表的示数为0.5A，故B错误；
C．当滑动变阻器滑片在最右端时，滑动变阻器电阻最大，此时电路中电流最小，为0.1A，此时电压表示数为0.5V，滑动变阻器两端的电压为
此时滑动变阻器的电阻，即滑动变阻器的最大值为
故C正确；
D．电压表示数最大时，电流表的示数也最大，由可知，此时电流总功率最大，故D错误。
故选C。
8、C
【解析】
【详解】
A．用湿布擦拭正在工作的台灯，可能会因湿布导电引发触电事故，不符合安全用电原则，故A不符合题意；
B．同时使用很多电器，功率过大，电压一定，电流过大，必须考虑插线板的承受能力，否则根据，容易损坏线路甚至造成火灾，不符合安全用电原则，故B不符合题意；
C．有金属外壳的用电器，外壳一定要接地，防止外壳漏电，发生触电事故，符合安全用电原则，故C符合题意；
D．在电加热器上烘烤衣服，因为衣服属于易燃物体，存在安全隐患，不符合安全用电原则，故D不符合题意。
故选C。
9、B
【解析】
【详解】
A．家庭电路中空气开关是串联在火线上，插座是并联在火线和零线之间，因此空气开关和插座是串联关系，故A错误；
B．使用试电笔时，手指一定要接触笔尾金属体，千万不能碰到笔尖金属体，以免造成触电事故，故B正确；
C．经验证明，不高于36V的电压对人体时安全的，故C错误；
D．家庭电路中，短路和用电器总功率过大都会使电路中的电流过大，故D错误。
故选B。
10、B
【解析】
【详解】
A．电压表是测量电路两端电压的仪表，不能直接测量电功，故A不符合题意；
B．电能表是用来测量电路消耗电能（电流做功）的仪器，故B符合题意；
C．电流表可以直接测量电路中电流的大小，不能直接测量电功，故C不符合题意；
D．万用电表可以测量电压、电流、电阻的大小，但不能测量电功的大小，故D不符合题意。
故选B。
二、填空题
1、 变大 0.2 10
【解析】
【详解】
[1]由图甲可知，电阻R1和滑动变阻器R2串联，电路的总电阻等于二电阻之和，当滑片P向左滑动时，滑动变阻器的阻值变小，故总电阻也变小，电源总电压不变，根据可知，通过电流表的电流变大，即电流表示数变大。
[2][3]由图乙可知，滑动变阻器的阻值范围为，最大阻值为，此时电路中的电阻最大，电流最小；滑动变阻器的功率有图可得
解得。
再由公式可得，此时滑动变阻器两端的电压
根据串联电路的分压原理可知，此时R1两端的电压
由欧姆定律可得
2、 6 6∶5 13.8
【解析】
【详解】
[1]当开关S、S2、S3闭合时，此时中只有灯泡L接入电路，灯泡恰好正常发光，电源电压
U=U额=6V
[2]当开关S、S2闭合时，滑片P在b端时，灯泡L与定值电阻R2串联，电压表示数为U2，R2消耗的电功率
当开关S、S1、S2、S3闭合时，滑动变阻器R1与灯泡L、定值电阻R2并联，此时R2两端的电压为电源电压，R2消耗的电功率为
因为
P2∶P2′=25∶121
得
当开关S、S2闭合时，滑片P在b端时，灯泡L两端的电压
通过灯泡L的电流
灯泡L的电阻
小灯泡电阻RL和R2的电阻之比
RL∶R2=12Ω∶10Ω=6∶5
[3]由于
U1∶U2=11∶9
且
解得
当开关S、S2闭合时，滑片P在a端时，电压表测量的是滑动变阻器R1和定值电阻R2两端的电压，此时灯泡L两端的电压
此时电路中的电流I1等于通过灯泡L的电流IL′，即
则总电阻
滑动变阻器R1的最大阻值
R1=R总-R2=15Ω-10Ω=5Ω
当开关S、S1、S2、S3闭合时，滑动变阻器R1与定值电阻R2并联，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，电路中的总功率最小，所以当滑动变阻器接入电路的电阻为5Ω时，通过滑动变阻器的电流
通过灯泡L的电流
通过R2的电流
电路中的总电流
I总=I滑+IL+IR2=1.2A+0.5A+0.6A=2.3A
此时电路中的电功率
P总=UI总=6V×2.3A=13.8W
3、 用电器 化学能 电源
【解析】
【详解】
[1][2]给充电宝充电时，充电宝消耗电能转化为化学能，相当于简单电路中的用电器。
[3]充电宝给手机充电时，充电宝提供电能，此时充电宝相当于简单电路中的电源。
4、1954.9
【解析】
【详解】
电能表最后一位是小数位，单位是kW h，从电能表上可以看出电能表的示数为1954.9kW h。
5、 88 串 变亮 变大 变大 18 变暗 9
【解析】
【详解】
（1）[1][2]因照明电路电压为220V，小彩灯的额定电压为2.5V，要使灯泡正常发光，应将灯泡串联，要使串联后的总电压为220V，由串联电路的特点可知，串联个数应为
（2）[3][4][5]当R2比R1小很多时，某一只小彩灯的灯丝断了，R2接入电路中总电阻应减小，则电路中电流变大，流过其余的每一个小彩灯的电流变大，则由P=I2R得，其余彩灯里的灯丝R1的实际功率变大，亮度变亮。
[6]根据每个小彩灯上标有“2.5V 0.25A”字样可知。小彩灯的电阻为
若R1的实际功率等于1W时，由可知，R1两端电压为
则此时电路中没有烧断的灯泡的个数为
取n′=70，故最多允许小彩灯的灯丝断的个数为
88﹣70=18
[7]当R2比R1大很多，某一只小彩灯的灯丝断了，R2接通时，电路总电阻应变大，则电路中电流应变小，即流过其余小彩灯的电流变小，则灯泡的功率变小，灯泡亮度变暗。
[8]设R2=15R1，则
R2=15×10Ω=150Ω
若其余小彩灯上R1的实际功率为0.1W时，电路中的电流为
故总电阻为
因有88个彩灯串联，断去R1小彩灯的个数为n，则由串联电路的电阻特点有
nR2+（88﹣n）R1=2200Ω
将R1=10Ω,R2=150Ω代入解得n=9.4，又由P=I2R可知，若n变大，电路中的总电阻R变大，电流I变小；小灯泡的电阻R不变，通过的电流I变小，P会变小，所以小灯泡的实际功率会低于0.1W，造成不能发光；所以n只能取9，即最多允许9盏小彩灯的灯丝R1断去，其余的小彩灯还能发光。
三、计算题
1、（1）3.36×105J；（2）80%
【解析】
【详解】
解：（1）在标准大气压下，将50℃的水烧开需要吸收的热量为
（2）电热水壶工作7min，消耗的电能为
W=Pt=1000W×7×60s=4.2×105J
根据可得电热水壶的效率
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电热水壶的效率为80%。
2、（1）4.5W；（2）0.05A
【解析】
【详解】
解：（1）由题意可知，灯泡的额定电压为U=15V，额定电流为I=0.3A，故由P=UI可知，灯泡正常发光时的电功率为
P=UI=15V×0.3A=4.5W
（2）由灯泡的额定电压与额定电流可得，灯泡的电阻为
滑动变阻器的最大阻值为R=10Ω，因灯泡与滑动变阻器串联，故可知电路中的总电阻为
R总=RL+R=50Ω+10Ω=60Ω
因电源电压为U源=3V，故由欧姆定律可得此时流过灯泡的电流为
答：（1）灯泡正常发光时的电功率为4.5W；
（2）流过灯泡的电流为0.05A。
3、（1）3；（2）22Ω；（3）4.2×106J；（4）5250s
【解析】
【详解】
解：（1）由电路图可知，开关S接1时，只有R1连入电路中；开关S接2时，R1、R2串联接入电路中；开关S接3时，R1、R2、R3三个电阻串联接入电路中；因串联电阻大于其中任一电阻，故可知开关S接3时，电路中总电阻最大，根据可知，当S接3时为低温挡。
（2）S接1时，只有R1连入电路中，因此时电路的电阻最小，由可知，此时功率最大，由表中数据可知
P大=2.2kW=2200W
解得电阻R1的阻值为
（3）由题意可知，水箱容量为50L，由可得，满箱水的质量为
水箱中的水从20℃的升温至40℃吸收的热量为
（4）S接2时，R1、R2串联接入电路中，电路的电阻较大，为中温挡，由表中数据可知，P中=1000W，由
可得，达到第（3）问效果需要消耗的电能为
需要的时间为
答：（1）开关S接3时为低温挡；
（2）R1的阻值为22Ω；
（3）满箱初温为20℃的水升温升至40℃需要吸收的热量为4.2×106J；
（4）若中温挡的加热效率为80%，达到第（3）问效果需要的时间为5250s。
4、（1）12.48W；（2）48.4Ω；（3）110℃
【解析】
【详解】
解：由图和题意可知，闭合开关S1和S2，电阻R1和R2并联，此时电路中的总电阻较小，据知，此时电热水壶处于加热状态；只闭合开关S1时，只有电阻R2工作，此时电路中的电阻较大，电热水壶处于保温状态；只闭合开关S1和S3时电动机和电阻R3串联再和R2并联，电磁泵将水抽出，电动机工作。
（1）闭合S1、S3时，电动机和电阻R3串联再和R2并联，已知此时电磁泵两端电压为12V，则由串联电路电压的规律可得，电阻R3两端的电压
U3=U-U泵=220V-12V=208V
这一支路的电流为
则电磁泵的电功率
P泵=U泵I=12V×1.04A=12.48W
（2）电热水壶处于加热状态且不抽水时，电阻R1和R2并联，根据可得，电路中的总电阻
（3）由可得，水烧2s后，电热水壶加热消耗的电能为
W=Pt=1000W×2s=2000J
瓶里的水烧干后，S2没有自动断开（仍然是加热状态），不计热损失，电流产生的热量全部被发热盘吸收，即
W=Q放=Q吸
设应将S1的断电温度设置为t℃，发热盘吸收的热量
Q吸=cm t=0.5×103J/(kg ℃)×0.5kg×(t℃-102℃)=2000J
解得
t=110℃
答：（1）电磁泵的电功率为12.48W；
（2）电热水壶处于加热状态且不抽水时，电路中的电阻是48.4Ω；
（3）应将S1的断电温度设置为110℃。
5、（1）968W；（2）50Ω
【解析】
【详解】
解：（1）3000imp/kW h表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁3000次，电能表指示灯闪烁了242次消耗的电能
该电热水器的实际电功率
（2）由可得，该电热水器电热丝的实际电阻值
答：（1）小明测得该电热水器的实际电功率是968W；
（2）该电热水器电热丝的实际电阻值是50Ω。