北师大版九年级年级全一册13.1电能和电功同步练习（有解析）

13.1 电能和电功 同步练习
一、单选题
1．如图所示，电源电压相等，已知R1> R2> R3> R4，开关均闭合后，在相同的时间内，消耗电能最多的电阻是（　　）
A．R1 B． R2 C．R3 D．R4
2．为了纪念科学家对物理学的杰出贡献，以其名字作为电阻单位的是（　　）
A．欧姆 B．安培 C．伏特 D．焦耳
3．如图所示为一充电宝，其输出电压和输入电压都是5V，电池容量为1000mAh，关于充电宝下列说法正确的是（　　）
A．当给充电宝充电时，电能主要转化为了化学能
B．当充电宝充满电时，储存了0.5kW·h的电能
C．当充电宝给手机充电时，手机电池相当于电源
D．充电宝的两个插孔是串联的连接关系
4．某电能表的表盘如图所示，用电时电能表的铝盘每转过3000转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（　　）
A． B． C． D．
5．下列选项中不能表示能量单位的是（　　）
A．焦耳 B．瓦特 C．度 D．千瓦时
6．如图是一款迷你暖手宝，内置锂电池，用USB接口充电，下列说法正确的是（　　）
A．暖手宝充电是电流做功的过程
B．暖手宝发热是机械能转化成内能的过程
C．用暖手宝取暖时，手因为含有的热量增加而感到暖和
D．暖手宝无论充电还是发热，锂电池在电路中都是电源
7．关于焦耳这个单位，下列说法正确的是
A．1焦＝1牛 米 B．1焦＝1伏 1安
C．焦耳是电功率的单位 D．焦耳是电量的单位
8．如图甲是电子测温仪，图乙是它工作的原理图，其中电源电压保持不变，R是热敏电阻，R0为定值电阻。在测量人的体温时，显示仪的示数会随人的体温的升高而变大，则下列分析正确的是（　　）
A．图乙中的显示仪是由电流表改装成的
B．热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
C．将R0更换为阻值更小的电阻，测相同温度，显示仪示数变大
D．被测温者体温越高，整个电路消耗的电能越大
9．如图电源电压不变，只闭合开关S1，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S2，电流表示数变化了0.4A，则同时闭合S1、S2后，R1、R2消耗的电能之比是（　　）
A．3:4 B．4:3 C．7:3 D．4:7
10．把瘪了的乒乓球放在热水中（如图），它自己慢慢地复原了。其奥秘是乒乓球内的空气受热后体积增大，把瘪了的部分“顶”了起来。下列测量器材的工作原理与其类似的是（　　）
A．温度计 B．电压表 C．电流表 D．电能表
11．关于下列一些物理概念说法正确的是（　　）
A．家用电路中电能表直接测量的是家中正在使用的用电器的总电功率
B．当电路中只有负电荷发生定向移动时，电路中没有电流
C．同种物质的比热容一定相同
D．扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动
12．智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”。在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是（　　）
A．减小了电池的输出电流 B．降低了电池的输出电压
C．减小了电子线路的电阻 D．增大了电池的输出功率
二、填空题
13．德国科学家_______经过大量实验研究归纳出导体中的电流与电压和电阻的关系；电功的单位是为了纪念科学家_______而命名的。
14．如图甲所示是小明家的电能表，如图乙所示是小明在11月1日和12月1日两次读出的电能表示数，这段时间，他家用电______度。周末，小明测量家中卧室空调的电功率，他关闭其他家用电器，只让被测空调单独工作，他观察到1min电能表的铝盘转了50圈，则此空调消耗的电能为______kW·h，它的实际功率为______W。
15．阅读下面三段短文，回答问题：
在能源危机和环境污染的双重压力下，我国现阶段发展新能源汽车，多种技术在国际上处领先地位。图为某品牌的纯电动汽车：
（1）给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于______（选填“用电器”或“电源”）；汽车各转向灯能独立工作，因此转向灯间是______联的；
（2）纯电动汽车，是通过蓄电池来提供电能，通过电动机得到动力，若该电动机的电源采用的是48V的电压，如果使用12V的蓄电池，则应将______个蓄电池______联；
（3）该汽车的电汽容量为，其百公里耗电量为，理论上可以续航______km。
16．小雷家电能表上月底的示数为，本月底的示数如图所示，她家本月消耗电能为____kW h．2h该电能表的转盘转过1500转时，消耗的电能为___kW h,2h内用电器的功率约_______W.
三、综合题
17．盒马机器人餐厅（图甲）自开业以来，深受顾客欢迎。盒马自己研发的AGV（Automated Guided Vehicle）自动小车（图乙）底部有四个带花纹的小轮子，由电动机提供动力，沿着架设的轨道行驶，通过声音、图像等多种混合感应技术实现障碍物识别、躲避，菜品检测和转向。电量过低时，小车可以自动前往充电区给蓄电池充电，快充15分钟即可续航4小时。餐厅不仅用机器人传菜，还有机器人可以用微波加热、烹饪食物呢。据介绍，出餐后，送餐速度平均在40秒左右，远高于人工服务的餐厅，大大缩短了顾客等待时间。请参照示例写出材料中涉及的物理现象和对应的物理知识（不得与示例重复）。
示例：物理现象：微波加热食物
物理知识：将电能转化为内能
作答：物理现象：______
物理知识：______
18．如图甲所示，是一则公益广告，浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观．小明给爷爷网购了一台电热足浴盆，其铭牌部分参数如图乙所示．
（1）他为爷爷往足浴盆里加入初温为22℃的水，使之达到最大允许注水量，开始正常加热．控制面板如图丙所示，当温度达到显示温度时，完成加热．求此过程中水所吸收到热量。[c水=4.2×103J/（kg ℃）]
（2）此次加热过程耗时10min，求此过程足浴盆的电热效率。
（3）加热后，爷爷换成300W档位，泡脚20min，问此次加热和泡脚总共消耗多少电能。
19．电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲：电热水壶内部简化电路，如图乙。
(1)为防止触电，供电插座的外壳材料应是_____（选填“绝缘体”或“导体”）。
(2)电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求：
①电阻R1的阻值是多少( )？
②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能( )？
(3)为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关（一定温度时，可以自动断开或闭合；元件符号为“”），一个阻值远大于R1的定值电阻Rx（元件符号为“”）。要求利用提供的器材，对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图( )，并说明保温的工作原理( )。
20．阅读短文，回答问题.
无链条电动自行车
如图所示，无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”.它结合了电驱动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量.骑行者踩脚踏板的动能，可通过车上的发电机转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进.因此使骑行者更省力，同时减少了对环境的污染.
图中所示这款无链条电动自行车，其锂电池容量为 10Ah（电池容量是指放电电流与放电时间的乘积）、电压为 30V.若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，即仅靠“电力驱动”可正常行驶 1.8×104m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，即“混合动力驱动” 可连续行驶 3.2×104m.
（1）骑行者踩脚踏板的目的是把踩脚踏板的动能转化为_______能；
（2）无链条电动自行车的车把龙头是_______（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆；
（3）图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为_______J；
（4）正常行驶时，这款车 “混合动力驱动” 时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为_______.
21．阅读短文，回答问题:
混合动力电动自行车
如图甲所示，为某款混合动力电动自行车，由车架、电动机、锂电池、调速系统、发电机组成。它有人力驱动（关闭电源、骑行者踩脚踏板）、电力驱动（不踩脚踏板、仅靠锂电池驱动）和混合动力驱动（骑行者踩脚踏板辅助锂电池驱动给车提供能量）三个骑行模式。下表为该款电动自行车的铭牌上给出的技术参数。最大载重即骑车人和所载物体的最大总质量。电池容量是指放电电流与放电时间的乘积。
型号 X XX 电动机额定输出功率 160W
整车质量 40Kg 电动机额定电压 40V
最大载重 120Kg 电动机额定电流 5.0A
锂电池额定电压 40V 单人电力驱动连续行驶里程
锂电池容量 10Ah 单人混合动力驱动连续行驶里程
该款电动自行车的调速系统主要由磁铁、传感器、控制器和开关K四部分组成。传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的传感器的距离发生改变，使U0发生变化。控制器的作用是将自身产生的电压U与传感器的电压U0比较后，输出控制电压 Uk，控制开关K的通断，当U小于U0时，Uk=1V， 图乙中开关K闭合: U1大于U0时，Uk=0， K断开。当 U0增大时，每次电动机工作与不工作时间的比值就增大，电动机的转速也随之增大，反之，则减速。图丙中折线A和直线B分别是U和U0随时间变化的关系图线。
（1）电动自行车骑行过程中发电机将 ________ 能转化为 ______ 能。
（2）下列说法，正确的是 ( )
A．电池充满时，最多储存4度电
B．当Uk=0时，电动机中有电流通过
C．如图丙所示，电动车在t4时刻获得动力
D．按图丁操作，传感器产生电压不断变大
（3）此车的电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率是 _________ W，电动机正常工作时电能转化为机械能的效率 ________ 。 当自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，若其受到的阻力为总质量的0.02倍，则此时速度 _________ m/s （g=10N/kg）
（4）这款车在“混合动力驱动”模式下正常行驶时，人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为 ___________ .转动电动自行车手柄旋转套，让磁铁与传感器距离变小时，传感器产生的电压U________ ，车速 ________ （以 上两空均选填“减少”、“不变”或“增大”）。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
根据左图可知，两电阻串联，根据右图可知，两电阻并联，串联电路两端电压等于各部分电压之和，并联电路两端电压相等，由可知，R4两端电压为电源电压，电阻最小，所以相同时间消耗电能最多，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
A．欧姆是电阻的基本单位，故A符合题意；
B．安培是电流的基本单位，故B不符合题意；
C．伏特是电压的基本单位，故C不符合题意；
D．焦耳是功和各种能量的基本单位，故D不符合题意。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
A．当给充电宝充电时，消耗了电能，获得了化学能，所以电能主要转化为了化学能，故A正确；
B．电池容量为1000mAh，当充电宝充满电时，储存了的电能
C．当充电宝给手机充电时，在电路中手机电池消耗电能相当于用电器，而充电宝提供了电能相当于电源，故C错误；
D．充电宝的两个插孔之间互不影响，是并联关系，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
【详解】
表示电能表的铝盘每转过3000转，接在该电能表上用电器消耗的电能
ACD不答题意，B符合题意。
故选B。
5．B
【解析】
【详解】
A．焦耳是功和各种能量的基本单位，故A不符合题意；
B．瓦特是功率的基本单位，故B符合题意；
CD．1度=1千瓦时=3.6×106焦，所以度和千瓦时也是电能的单位，故C、D不符合题意。
故选B。
6．A
【解析】
【详解】
A．暖手宝在充电过程中，将电能转化为化学能储存在锂电池中，是电流做功的过程，故A正确；
B．暖手宝发热的过程，是电流做功的过程，将电能转化为内能，故B错误；
C．用暖手宝取暖时，手吸收热量，因含有的内能增加而感到暖和，不能说含有热量，故C错误；
D．在电池充电的过程中，是将电能转化成了化学能，电池相当于用电器；发热的过程中电池是电源，将化学能转化为电能，再转化为内能，故D错误。
故选A。
7．A
【解析】
【分析】
焦耳是物理学中的一个常用单位，功、能、热量的单位都是焦耳，在力学中，焦耳是功的单位，而功等于力与距离的乘积，据此可分析焦耳这一单位的意义．
【详解】
A、根据功的公式 可知，功＝力×距离，根据各物理量单位的对应，因此1焦＝1牛 米是正确的；
B、伏是电压的单位，安是电流的单位，根据公式 可知，电压与电流的乘积为电功率，因此1焦＝1伏 1安是错误的；
C、焦耳是电功的单位，不是电功率的单位，因此是错误的；
D、电量的单位是为库仑，不是焦耳，焦耳是电功、电能、热量的单位，故是错误的．
故选A.
8．C
【解析】
【详解】
A．由图可知，R和R0串联，显示仪与R并联，则显示仪是由电压表改装成的，故A错误；
B．由题意可知，人的体温越高，电压表的示数越大，由串联电路的分压特点可知，R的阻值变大，则热敏电阻R的阻值随着温度的升高而增大，故B错误；
C．测相同温度时，R的阻值不变，将R0更换为阻值更小的电阻后，电路的总电阻变小，由可知，电路中的电流变大，由U=IR可知，R两端的电压变大，即显示仪示数变大，故C正确；
D．由选项B的解答可知，人的体温越高时，R的阻值越大，电路的总电阻越大，由可知，时间不知，无法判定消耗电能的多少，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
由图知，只闭合S1时，R1单独接入电路，电流表测R1的电流，则
I1=0.3A
再闭合S2时，R1、R2并联，电流表测干路中的电流，两只开关都闭合时，由于并联电路中各支路可独立工作、互不影响，所以通过R1的电流仍然为0.3A，电流表示数变化了0.4A，则说明通过R2的电流为
I2=0.4A
而并联电路各支路两端的电压相等，根据W=UIt，在电压和通电时间相同的条件，消耗的电能与电流成正比，故在相同时间内R1、R2消耗的电能之比为
W1:W2= I1: I2=0.3A:0.4A=3:4
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
10．A
【解析】
【详解】
A．由题干可知，瘪了的乒乓球是利用空气的热胀冷缩恢复的原状，液体温度计是利用液体的热胀冷缩制成的，故A符合题意；
BC．电流表与电压表工作原理相似，是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。故BC不符合题意；
D．当机械式电能表接入电路时，电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘，这些磁通在时间和空间上不同相，分别在圆盘上感应出涡流，由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动，故D不符合题意。
故选A。
11．D
【解析】
【详解】
A．电能表是测量家庭电路一段时间内消耗的电能，不能测量电功率，故A错误；
B．电荷包括正电荷和负电荷，正、负电荷的定向移动都能形成电流，故B错误；
C．同种物质的比热容不一定相同，如冰和水的比热容不同，故C错误；
D．不同的物质在相互接触时能彼此进入对方的现象称为扩散，该现象表明分子在永不停息地做无规则运动，故D正确。
故选D。
12．A
【解析】
【详解】
根据可知，在电荷量一定的情况下，延长电池的供电时间，即时间t变大，那么电流会变小，即减小了电池的输出电流。
故选A。
13． 欧姆 焦耳
【解析】
【详解】
[1]德国物理学家欧姆最先通过实验归纳出一段导体中电流与电压和电阻之间的定量关系，为了纪念他做出的杰出贡献，人们将他的名字命名为电阻的单位。
[2]焦耳是电功的单位，同时也是能量和热量的单位，是为了纪念英国物理学家焦耳而命名的。
14． 58.9 0.02 1200
【解析】
【详解】
[1]这段时间他家消耗的电能为
W=2390.2kW·h-2331.3kW·h=58.93kW·h =58.9度
[2]空调消耗的电能为
[3]空调的实际功率为
15． 用电器 并 4##四 串 400
【解析】
【详解】
（1）[1] 给汽车蓄电池充电时，需要消耗电能，将电能转化成电池的化学能，所以充电器相当于用电器。
[2]根据并联电路的特点，两用电器相互不影响，汽车各转向灯能独立工作，故转向灯间是并联的。
（2）[3] [4]根据题意，要想提高电压，由串联电路总电压等于各部分电压之各，可以将电池串联起来使用，由电池串联总电压的规律可得
故需要将4节蓄电池串联起来使用。
（3）[5]根据题意，可得理论上可以续航长度为
16． 70 0.5 250
【解析】
【分析】
本题考查电能表的读数，及如何计算电能表消耗的电能和用电器的功率。
【详解】
[1]由题可知，上月底电能表的示数为881.6kW h，本月底电能表的读数为951.6kW h，那么本月消耗的电能
W=951.6kW h－881.6kW h=70kW h
[2]从电能表的参数可知，电能表的转盘每转3000转，消耗的电能是1kW h，那么转1500转时，消耗的电能是0.5kW h，即
得W1=0.5kW h。
[3]用电器的功率
【点睛】
解决本类型题目，关键要从题目中找到电能表的各个参数及知道电能表的正确读数，特别注意电能表示数的最后一位是小数。
17． 给蓄电池充电 电能转化为化学能
【解析】
【详解】
[1]文中信息中有小车可以自动前往充电区给蓄电池充电。
[2]蓄电池一般都是由电解液和电极组成。电解液当中一般包含两种离子。离子之间可以储存能量，称为化学势能。当蓄电池被充电时，有电流从电池的正极流入，电子进入电解液，能量被储存起来存入离子间，化学势能增加，蓄电池对外的电压就增加，给蓄电池充电，就是电能转化为化学能。
18．(1) 4.2×105J；(2) 87.5%；(3)8.4×105J。
【解析】
【详解】
(1)水吸收的热量为
(2) 加热过程耗时
t=10min=600s
由图可知，爷爷加热时使用的时800W档位，所以此次消耗的电能为
此过程足浴盆的电热效率为
(3)爷爷泡脚用时
t′=20min=1200s
爷爷泡脚时消耗的电能为
共消耗电能
答：(1)加热过程中水所吸收到热量为4.2×105J；
(2) 足浴盆的电热效率为87.5%；
(3) 此次加热和泡脚总共消耗多少电能8.4×105J。
19． 绝缘体 48.4Ω 3×105J 开关S闭合、温控开关断开，R1与Rx串联，电路的总电阻最大，由可知，电源的电压一定、总电阻最大时，电路的总功率最小，电热水壶处于保温状态。
【解析】
【详解】
(1)[1]为防止触电，供电插座的外壳材料应不容易导电是绝缘体。
(2)①[2]由可得，电阻R1的阻值
②[3]烧开一壶水消耗的电能
(3)[4]由题意可知，电热水壶改进后加热功率保持不变即电路仍为R1的简单电路，保温时R1与Rx串联，且保温和加热是通过温控开关来实现的，改进的电路如下图所示
[5]保温的工作原理：开关S闭合、温控开关断开，R1与Rx串联，电路的总电阻最大，由可知，电源的电压一定、总电阻最大时，电路的总功率最小，电热水壶处于保温状态。
20． 电 省力 1.08×106J 7：9
【解析】
【详解】
(1)[1] “发电机”实现“自发电”的发电原理是电磁感应现象，无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板所产生的动能通过发电机转化为电能；
(2)[2]车把龙头看成一个轮轴，轮半径大于轴半径，所以无链条电动自行车的车把龙头是省力的；
(3)[3]图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为
；
(4)[4]“混合动力驱动”时所提供的能量
，
仅靠锂电池驱动所提供的能量
，
“混合动力驱动”时人所提供的能量
，
则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比：
。
21． 机械 电 C 200 80% 5 3：4 增大 增大
【解析】
【详解】
(1)[1][2]发电机是利用电磁感应现象来工作的，是将机械能转化为电能的机器；
(2)[3]
A．电池充满时，最多储存电能为
，
故A错误；
B．由题意知Uk=0时， K断开，此时电路中无电流，故B错误；
C．当U 小于U0 时，UK =1V，图乙中开关K闭合，电动车获得动力，图象中的t4 时刻U 小于U0 ，故电动车获得动力，故C正确；
D．按图丁操作时，磁场先减弱，后增强，传感器产生电压是减小后增大，故D错误。
(3)[4]电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率是:
；
[5]由表中数据知电动机输出功率，根据公式
；
[6]受到的阻力：
；
又因为当其匀速运动时有：
；
(4)[7]设电动自行车前进时的动力为F， “混合动力驱动”时所提供的总能量：
，
仅靠锂电池驱动所提供的能量：
，
“混合动力驱动”时人所提供的能量：
，
则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比：
。
[8][9]由题意知，转动电动自行车手柄旋转套，让磁铁与传感器距离变小时，磁场增强，传感器产生的电压U增大，电动机的转速增大，车速增大。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页