第十五章电功和电热2021-2022学年苏科版物理九年级（word版含答案）

苏科版第十五章 电功和电热章节练习五
选择题
1.关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（ ）。
A．我国电网提供的交流电频率为50Hz
B．灯与控制它的开关应串联，与插座也应串联
C．当发现有人触电时，要迅速用手把他拉离带电体
D．家庭电路中安装了漏电保护器，就不用安装空气开关
2.关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（ ）。
A．保险丝可以用钢丝来代替
B．若空气开关“跳闸”，一定是电路中出现了短路
C．电灯的开关可接在零线上
D．用测电笔辨别火线和零线，手应接触笔尾的金属体
3.家里一盏电灯突然熄灭，用测电笔分别测试电路中的a、b、c、d四点（如图所示），只有测ab两点时氖管发光，若电路中只有一处故障，则故障可能是（ ）。
A．灯泡L短路 B．灯泡L断路 C．开关S接触不良 D．导线cd断路
4.如图，两只完全相同的烧瓶中的电阻丝阻值分别为RA、RB，利用该器材不能完成的实验是（ ）。
A．若RA>RB且并联，烧瓶装入等质量的煤油，可以探究焦耳定律中电热与电流大小的关系
B．若RAC．若RA=RB且串联，烧瓶中装入等质量的水和食用油，可以比较他们的吸热能力
D．若RA=RB，烧瓶中装入等质量的水和食用油，可以粗略测量食用油的比热容
5.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
6.如图所示，电源电压U为10V并保持不变，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”．闭合开关S，当滑片P移至最左端时，灯泡正常发光，电流表示数为0.5A；当滑片P移至中点时，电流表示数为0.4A．则（ ）。
A．电路消耗的最小功率为2.5W
B．滑片P在中点时，灯泡消耗的功率为2.4W
C．滑片P在中点时，灯泡消耗的功率为3.2W
D．滑片P在最左端时，2min内电流通过灯泡所做的功为10J
7.如图甲所示的电路中电源电压恒定，小灯泡L的灯丝电阻不变，R0是定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由A端移到B端，两电压表示数随电流表示数变化的关系如图乙所示。下列分析中正确的是（ ）。
A．电源电压U=10.8V B．定值电阻R0=8Ω
C．灯泡的最大功率为2.52W D．滑动变阻器的最大阻值为20Ω
8.如图所示，在接线柱ab间接入铜丝，cd间接入熔丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关S，依次闭合各小灯泡支路的开关，最后再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列判断中正确的是（ ）。
①通电相同时间熔丝所产生的热量多于铜丝
②实验中通过熔丝的电流大于铜丝
③随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流大小有关
④断开电炉丝支路开关，用导线连接bc两接线柱时造成短路，熔丝也会烧断
A．只有①② B．只有①③
C．①③④都正确 D．②③④都正确
9.如图所示电路中，电源电压恒为4V，电压表量程选用“0~3V”，电流表量程选用“0~0.6A”，电阻箱R1规格“0~9999Ω”，滑动变阻器R2的规格“100Ω，1A”。下列说法错误的是（ ）。
A．R1可调的最大阻值是300Ω
B．R2两端电压的可调范围是1V~4V
C．电路可调的最大功率是2.4W
D．电路中电流的可调范围是0.04A~0.6A
10.如图甲所示为一个超声波加湿器，如图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12V，定值电阻R0的阻值为30，电流表的量程为0~200mA，电压表的量程为0~9V，湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图象如图丙所示，其阻值最大为120（图中未画出）。则在电路安全工作的前提下，下列说法正确的是（ ）。
A．湿敏电阻R的电流最小值为80mA
B．定值电阻R0的电功率范围为0.3W~1.2W
C．电路消耗的总功率最大值为3.6W
D．此装置能监测的湿度范围为30%~80%
填空题
11.如图所示为一只“6V1.5W”小灯泡的电流随电压变化的关系图象，若把这样的三只灯泡串联起来接在12V的电源上，则每只小灯泡的电阻为______Ω；整个电路消耗的功率为______W，若把这样的三只灯泡并联起来接在6V的电源上，整个电路消耗的功率为______。
12.如图甲所示，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，滑片从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙，则电源电压为______V，滑动变阻器的最大值为______Ω，小灯泡的额定功率为______W，电路总功率的变化范围为______。
实验题
13.在“测量小灯泡电功率”的实验中，选用如图甲所示的实验器材，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（其灯丝电阻约为12Ω）。
(1)为了顺利完成该实验探究，下列三种规格的滑动变阻器可以选用的是_________；
A．“10Ω 1.0A”滑动变阻器
B．“15Ω 0.5A”滑动变阻器
C．“20Ω 1.0A”滑动变阻器
(2)闭合开关，将滑片移动到某一位置时，发现电压表的示数如图乙所示：为了测量小灯泡的额定功率，接下来的详细的操作步骤是___________；
(3)已知通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，分析图像可知：该小灯泡的额定功率为_________W；
(4)另外一位同学利用图丁所示的电路也测出了小灯泡的额定功率，请在虚线框内补上小灯泡、电流表和定值电阻R（阻值己知）这三个元件的符号，使电路完整，满足实验要求。_________
计算题
14.如图甲是深圳市坪山区某临时“新冠肺炎”隔离用酒店所使用的小型锅炉及铭牌，图乙是其电路原理图（R1、R2都是加热电阻），开关S连接a、b处实现加热和保温功能。水箱装满20℃的水后连续正常加热20min，水的温度将由20℃升高到45℃。已知， 。求∶
(1)水的温度由20℃升高到45℃的过程中水吸收的热量；
(2)加热电阻R1的阻值；
(3)此过程电开水器的热效率。
15.小江家购入了支电子体温计，查阅说明书得知，电子体温计的探测器是热敏电阻，其阻值随着温度的变化而变化。小江买来一个热敏电阻，按照图甲所示连接电路，其中电源电压保持6V不变， R0 为定值电阻， R 为热敏电阻。实验时，把 R 置于温控箱（甲图中虚线区域）内，闭合开关，调节温控箱温度，测出R在不同温度时的阻值，依据所测数据画出阻值随温度变化的图像（图乙）求：
(1)当温度为42 C 时，测得 R0 的两端的电压为3V ，求 R0 阻值；
(2)当温度为32 C 时，求 R0 两端的电压；
(3)当温度为37 C 时，求电路的总电功率。
1.【答案】A。
【解析】A. 我国电网提供的交流电频率为50Hz .符合题意．
B. 家庭电路中,开关控制灯泡,开关和灯泡之间是串联,灯泡和插座之间是并联的.不符合题意．
C. 当有人触电,千万不能用手直接去拉触电者,避免发生触电事故,要先切断电源.不符合题意．
D. 家庭电路中应该是空气开关做总开关，漏电保护器开关做支路控制，所以安装了漏电保护器，也要安装空气开关．
2.【答案】D。
【解析】A．保险丝不可以用钢丝来代替，因为保险丝是用电阻较大、熔点较低的材料制成，当电流过大时，可以及时切断电路，而钢丝不能起到这种作用，故A错误；
B．电路中的空气开关跳闸，是电路中电流过大引起的，而电流过大是原因有：电路中总功率过大和短路，故B错误；
C．电灯的开关应接在火线与电灯之间，这样才能保持在断开开关时，切断电灯与火线的连接，避免触电，故C错误；
D．使用测电笔时，手应接触笔尾的金属体，才能构成回路，接触火线时，氖管才能发光，故D正确。
故选D。
3.【答案】B。
【解析】用试电笔接触电路中的a、b、c、d四点时，只有测a、b点时氖管发光，说明a、b点与火线是接通的，c、d三点与火线间断开，所以故障可能是bc之间断路，即灯泡断路。
故选B。
4.【答案】A。
【解析】A．电流通过导体产生的热量和电流大小、电阻大小及通电时间关系，若若RA>RB且并联，电流和电阻均不相同，变量不唯一，故不能研究焦耳定律中电热与电流大小的关系，故A符合题意；
B．若RAC．若RA=RB且串联，电流相同，电阻相同，相同时间放出热量多少，烧瓶中装入等质量的水和食用油，可以比较他们的吸热能力，故C不符合题意；
D．若RA=RB，加热相同的时间，质量相等的水和食用油吸收热量相同，通过温度计可以分别知道水和食用油温度的变化，根据公式可知水吸收的热量，根据公式可知食用油的比热容，故D不符合题意。
故选A。
5.【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。
6.【答案】B。
【解析】滑片P在最左端时，电路中只有灯泡，灯泡正常发光，由I＝得，灯泡正常发光时的电阻：RL＝＝20Ω；滑动变阻器连入电路的电阻最大时，电路消耗的功率最小，假设灯泡电阻不随温度的变化，则P最小＝＝2.5W；而实际上灯泡不正常工作时的电阻小于正常工作时的电阻，所以，电路消耗的最小功率不是2.5W；故A错误；
（2）滑片P在中点时，电流表示数为0.4A，根据I＝可得，此时滑动变阻器两端的电压：U滑＝IR滑＝0.4A××20Ω＝4V，因串联电路电压规律可得此时灯泡两端的电压：UL′＝U﹣U滑＝10V﹣4V＝6V，
灯泡的实际功率：PL＝UL′I＝6V×0.4A＝2.4W；故B正确，C错误；滑片P在最左端时，2min内电流通过灯泡做的功：WL＝UILt＝10V×0.5A×2×60s＝600J，故D错误．故选B．
7.【答案】D。
【解析】灯泡、变阻器、定值电阻R0串联，电压表V1测灯泡两端的电压，V2测灯泡与变阻器两端的电压，电流表测电路的电流，将滑动变阻器的滑片P由A端移到B端，变阻器连入电路的电阻变小，由串联电路电阻规律可知，电路的总电阻变小，根据欧姆定律，电路的电流变大，灯泡L的灯丝电阻不变，根据U＝IR可知V1示数变大，故乙中下面的图线表示电流随V1的示数的变化规律，则乙中上面的图线表示电流随V2的示数的变化规律。
AB．当滑片在A端时，变阻器连入电路的电阻最大时，即灯泡、变阻器最大阻值、定值电阻R0串联，由图乙可知，灯泡两端电压为UL=2.4V，灯泡和变阻器的电压为8.4V，电路通过电流为0.3A，根据串联分压以及欧姆定律有
①
当滑片在B端时，变阻器连入电路的电阻最小时，即灯泡、定值电阻R0串联，由图乙可知，灯泡两端的电压，电路通过电流，根据串联分压以及欧姆定律有
②
联立①②解得：U=12V，R0=12Ω，故AB错误；
C．当变阻器连入电路的电阻为0时，即滑片在B端时，灯泡、定值电阻R0串联，电路中的电流最大，此时灯泡的功率最大，由图乙可知灯泡两端的电压，电路通过电流，根据P=UI灯泡的最大功率
故C错误；
D．当滑片在A端时，变阻器连入电路的电阻最大时，即灯泡、变阻器最大阻值、定值电阻R0串联，由图乙可知，灯泡两端电压为UL=2.4V，灯泡和变阻器的电压为8.4V，电路通过电流为0.3A，根据串联分压可得变阻器两端电压
由可得滑动变阻器的最大阻值
故D正确。
故选D。
8.【答案】B。
【解析】①②由电路知，电炉丝与两个灯泡并联成三个支路，再与干路上铜丝和熔丝串联在电路中，则通过铜丝和熔丝的电流相等，而熔丝的材料阻值较大，即熔丝的电阻大于铜丝的电阻，据Q=I2Rt知，通电时间相同，熔丝产生的热量多于铜丝的，故①正确，②错误；
③依次闭合各支路开关，通过干路的电流增大，当最后闭合电炉丝支路开关时，干路中的电流最大，而熔丝的电阻保持不变，但最后熔断，说明在依次关闭各支路开关的过程中，熔丝产生的热量变大，这说明电流通过导体产生的热量与电流大小有关，故③正确；
④用导线将bc短接，则熔丝也被短路了，电路中只有铜丝工作，那么熔丝便不会被烧断了，故④错误。故选B。
9.【答案】D。
【解析】A．因为电压表最大测量值为3V，电压表的示数最大时，滑动变阻器R2两端的电压为1V，根据串联分压的原理可得
滑动变阻器R2的最大阻值为100Ω，则R1可调的最大阻值是
R1大=3R2大=3×100Ω=300Ω
故A正确，A不符合题意；
B．当电阻R1最大时，R1两端的电压为3V，此时R2两端的电压最小为1V，当电阻R1的阻值为0时，此时R2两端的电压最大为4V，因此R2两端电压的可调范围是1V~4V，故B正确，B不符合题意；
C．根据P=UI，电源电压为4V是个定值，只有电路中的电流最大时，电路中的电功率最大，因为电流表的最大测量值是0.6A，电路可调的最大功率是P大=UI大=4V×0.6A=2.4W
故C正确，C不符合题意；
D．电路中的总电阻最大时，电流最小为
因为电流表的最大测量值是0.6A，因此电路中电流的可调范围是0.01A~0.6A，故D错误，D符合题意。
故选D。
10.【答案】B。
【解析】由图可知，定值电阻R0与湿敏电阻R串联，电压表测量湿敏电阻R两端的电压，电流表测量电路中的电流。
A．电压表的量程为0~9V，电压表的最大示数是9V，由串联分压可知，当电压表的示数最大时，电阻R的阻值最大，由串联分压可知
R最大=90Ω
R最大＜120
湿敏电阻R的电流最小值为
故A错误；
B．定值电阻R0的功率最小为P0小=I最小2R0=(0.1A)2×30Ω=0.3W
电流表的量程为0~200mA，电路中的最大电流是0.2A，定值电阻R0的功率最大为
P0大=I最大2R0=(0.2A)2×30Ω=1.2W
定值电阻R0的电功率范围为0.3W~1.2W，故B正确；
C．电路消耗的总功率最大值为
P最大=UI最大=12V×0.2A=2.4W
故C错误；
D．电路中的最大电流是0.2A，电路的总电阻
R的最小值为
R最小=R总-R0=60Ω-30Ω=30Ω
由图乙可知能监测湿度的最小值为20%，湿敏电阻R最大=90Ω，由图乙可知能监测湿度的最大值为80%，此装置能监测的湿度范围为20%~80%，故D错误。
故选B。
11.【答案】20 2.4 4.5
【解析】把三只相同的灯泡串联接在12V的电源上，三灯泡的电阻相等，因串联电路中各处的电流相等，三灯泡两端的电压相等，即
由图象可知，电路中的电流I=0.2A，则，此时每只灯泡灯丝的电阻
整个电路消耗的功率为
P=UI=12V×0.2A=2.4W
若把这样的三只灯泡并联起来接在6V的电源上，三个灯泡的功率相等，都为1.5W，整个电路消耗的功率为
P总=3×1.5W=4.5W
12.【答案】12 14 6 6W～12W
【解析】
由电路图可知，闭合开关S，灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电压表V1测L与R0两端的电压之和，电压表V2测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。
由电压表V1的示数大于电压表V2的示数可知，图乙中左侧图像为电流表示数与电压表V2示数的关系图线、右侧图像为电流表示数与电压表V1示数的关系图线，当滑片位于最左端时，变阻器接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，小灯泡恰好正常发光，此时电路的总功率最大，电压表V1测电源两端的电压，由图乙可知，电路中的最大电流I大＝1A，电压表V2的示数U0＝6V，电压表V1的示数为12V，即电源的电压U＝12V，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﹣U0＝12V﹣6V＝6V
则灯泡的额定功率
PL＝ULI大＝6V×1A＝6W
电路的最大总功率
P大＝UI大＝12V×1A＝12W
当滑片位于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，电路的总功率最小，由图乙可知，电路中的最小电流I小＝0.5A，电压表V1的示数UV1＝5V，此时滑动变阻器两端的电压
UR＝U﹣UV1＝12V﹣5V＝7V
滑动变阻器的最大阻值
电路的最小总功率
P小＝UI小＝12V×0.5A＝6W
所以，电路总功率的变化范围是6W～12W。
13.【答案】C 调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，并记下电流表示数 0.5 如图
【解析】
(1)电源电压为6V，灯泡正常工作时，灯泡额定电压为2.5V，滑动变阻器两端电压
灯泡的电阻约12Ω，电路中电流
此时滑动变阻器连入阻值
所以应选“20Ω 　1.0A”的滑动变阻器，故C符合题意。
(2)由图乙可知，电压表使用量程，分度值0.1V，示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，需增大灯泡两端的电压，根据串联电路的分压原理，应减小滑动变阻器连入阻值，使灯泡两端的电压为2.5V，记录电流表的示数。
(3)由小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象可知：当电压为2.5V时，电流为0.2A，所以灯泡额定功率
(4)如下图所示，先断开S2、闭合S3，调节滑动变阻器，使电流表示数达到灯泡的额定电流I额（额定电流为0.2A），让小灯泡正常工作；不改变滑动变阻器接入的电阻，再闭合S2、断开S3，记下此时电流表的示数为I，则流过定值电阻R的电流
灯泡和定值电阻R并联，两端电压相等，故可得小灯泡正常发光时的电压
小灯泡的额定功率
14.【答案】(1)；(2)；(3)87.5%
【解析】
(1)由小型锅炉及其铭牌可知，锅炉最多可装55L的水，此时水的质量为
由水的吸热公式可知，水的温度由20℃升高到45℃的过程中水吸收的热量为
(2)开关S连接a处实现加热功能，此时电路只有R1，额定电压为220V，加热功率为5500W，即
则
(3)加热水的过程中，电开水器消耗的电能为
故电开水器的加热效率为
答：(1)水的温度由20℃升高到45℃的过程中水吸收的热量为；
(2)加热电阻R1的阻值为；
(3)此过程电开水器的热效率为87.5%。
15.【答案】(1)400Ω；(2)2.4V；(3)0.04W
【解析】
(1)由图乙可知，当温度为42℃时，电阻R的阻值为400Ω，R0两端的电压为3V，则R两端的电压为
通过R的电流为
R0与R串联，电流相等，则R0的阻值
(2)由图乙可知，当温度为32℃时，电阻R的阻值为600Ω，R0与R串联，此时电路中的电流为
R0两端的电压
(3)由图乙可知，当温度为37℃时，电阻R的阻值为500Ω，此时电路中的总电阻
由 得电路的总功率