北师大版九年级年级全一册第十三章电功和电功率（含答案）

北师大版九年级年级全一册 第十三章 电功和电功率
一、单选题
1．中考体检时用到了身高测量仪。小明为其设计了如图所示的电路，其中电源两端电压保持不变，R0是定值电阻，R是滑动变阻器的电阻，滑动变阻器的滑片P跟滑杆的一端连接。滑片P的位置随人身高改变而改变，从而引起显示仪的示数发生改变。下列说法中正确的是（　　）
A．显示仪是由电流表改装成的
B．被测身高越高，通过电阻R的电流越小
C．被测身高越高，电阻R0两端的电压越小
D．被测身高越高，电路的总功率越大
2．如图所示，电路中，电源电压恒为6V，电流表量程为0～0.6A．电压表量程为0～3V，滑动变阻器R2规格为“20Ω 0.5A”。移动滑片P，当电流表示数为0.4A，电压表示数为2V。下列说法中正确的是：（　　）
A．定值电阻R1为5Ω
B．滑片P向右移动，电压表、电流表示数都变小
C．滑片P移至变阻器中点时，R1和R2的功率相等
D．为保证电路安全，滑动变阻器阻值可调节范围为0～10Ω
3．把标有“12V 12W”的灯L1和“12V 6W”的灯L2串联接在电源电压为6V的电路中（假设两灯的电阻不随温度的改变而改变），以下说法正确的是（　　）
A．L1、L2两灯均能正常发光
B．把电源电压提高到12V，L1、L2两灯都能正常发光
C．L1、L2两端均不能正常发光，但L1灯较亮
D．L1、L2两灯均不能正常发光，但L2灯较亮
4．如图是小明设计的家庭电路的电路图，下列对此电路图的分析错误的是（　　）
A．保险盒接法错误，保险盒应该安装在火线上
B．二孔插座接法错误，其左端导线应该接在零线上
C．开关和灯泡接法正确，开关接在零线上符合安全用电原则
D．三孔插座接法正确，使用电冰箱时，插头应插在三孔插座上
5．将“220V 60W”的灯泡L1和“220V 40W”的灯泡L2，串联在220V的电源上，组成闭合电路（设灯丝电阻不变），则下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L1比灯泡L2亮
B．灯泡L2比灯泡L1亮
C．两灯泡的总功率大于40W
D．两灯泡的实际功率都变为其额定功率的一半
6．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左滑动，下列判断正确的是（　　）
A．电流表的示数变小 B．电压表的示数变大
C．电路中的总电阻变大 D．电路消耗的总功率变大
7．下列物理量最接近实际的是（　　）
A．普通中学生的质量约为200kg B．成年人的正常步行速度约为1.2m/s
C．人的正常体温约为42℃ D．日光灯管的功率约为900W
8．如图所示的电路，电源电压恒定，闭合开关S，电流表A1、A2的示数之比是1：5．则定值电阻R1：R2的值、以及R1、R2功率P1：P2的值分别是
A．4：1 1：4 B．1：4 4：1 C．1：5 5：1 D．5：1 1：5
9．电给我们的生活带来了极大的便利，但不正确用电也会带来很大的危害，甚至会危及生命。安全用电是每一位公民的必备素养。下列做法中不符合安全用电原则的是（　　）
A．在家庭电路中安装保险丝或空气开关
B．在未断开电源开关的情况下更换灯泡
C．不接触低压带电体，不靠近高压带电体
D．及时更换达到使用寿命的插座、导线和家用电器
10．如图所示的电路中，电阻R1=6Ω，与规格为“12Ω 0.5A”的滑动变阻器R2串联在电源电压为4.5V的电路中，其中电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，为了保证电路中各元件的安全使用，则下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数变化范围为0.25～0.6A
B．滑动变阻器的取值范围为3～12Ω
C．电阻R1的最小功率与最大功率之比为9∶25
D．滑动变阻器R2的最小功率与最大功率之比为25∶27
二、填空题
11．如图所示是家庭电子式电能表的表盘，其示数是______kW·h 表盘上标有“3200imp/（kW·h）”表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁3200次 若家庭电路中只有一台电热水壶在工作，该电能表的指示灯在4min内闪烁320次，则该电热水壶的实际功率是_____W
12．硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铝等金属的要______（选填“强”或“弱”）。某些物质在温度很低时，电阻变为零，这就是超导现象。如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪种情境中得到应用______（选填序号）。
①用作电吹风的电热丝 ②用作白炽灯的灯丝 ③用作输电线
13．学生电学实验时用的一节新干电池电压为______伏，教室里日光灯与投影仪之间是______连接的（选填“串联”或“并联”），学校每月耗电量用_____表测量．
14．如图所示电路，电源电压为18V，电流表量程为“0～3A”，电压表V1量程为“0～6V”，电压表V2量程为“0～15V”，滑动变阻器规格为“48Ω 2A”，小灯泡L标有“12V 12W”（不考虑温度对灯丝电阻的影响)。在保证电路安全的情况下，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，电路的最大总功率为________W，灯泡的最小功率为_________W。
15．小玲在网上买了一架多旋翼无人机，如图所示，她发现无人机旋翼的上表面比较凸而下表面比较平，无人机能向上飞行的工作原理是______。给无人机的电池充电时，无人机的电池相当于______（选填“用电器”或“电源”）。
三、综合题
16．如图所示，电源电压为6V，R为“30Ω 0.25A”滑动变阻器，R1为“10Ω 0.3A”电阻，R2为“20Ω 0.4A”电阻，电压表量程为0~3V。①闭合S1和S2，断开S3时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，此时电路消耗的电功率为______W；②断开S1，闭合S2、S3，调节R，使电压表的示数为1V，则R接入电路的阻值为______Ω；③闭合所有开关，在保证电路安全的前提下，电阻R2消耗的电功率范围为______
17．如图甲所示，已知电源电压U恒定不变，R0为定值电阻。闭合开关S，在滑动变阻器滑片P从a移向b的过程中。
（1）请你在如图坐标系中，分别画出定值电阻R0的功率、电路的总功率与电流的关系的图象；
（2）请你推导出滑动变阻器的功率与电流的关系式，并在图坐标系中，画出滑动变阻器的功率与电流的关系的图象；若电路中的最大电流为1A，此时电路的最大功率是6W，滑动变阻器的功率为1.44W时对应的滑片位置有两处，求滑片位于这两处时电流表的示数之和。温馨提示：推导过程中需要的物理量可以提前设定。
18．阅读短文，回答问题。
纯电动汽车
根据中汽协数据，2021年中国新能源汽车产销量迅猛增长，已超过三百万辆。电池是纯电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，即单位质量储存的电能。某款纯电动汽车搭载了高性能三元锂电池，能量密度达到了150W·h/kg，电池质保8年或15万公里，该车配备专利电池管理系统及超低温预热充电技术，零下35度亦可正常启动和充电，最高续航里程更是达到了600km。同时支持快充和慢充两种模式：快充半小时即可将电量由30%充至80%；慢充7小时充满，无论哪种充电方式都需要供电系统中提供接地良好的地线，否则车辆拒绝接受充电。其部分参数如下：
整车质量 1680kg 电池容量
电动机最大功率 160kW 最高时速 155km/h
车辆在减速或制动时，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就变成了发电机，能够产生电能为汽车的动力电池充电，达到能量回收利用的效果，同时具有辅助制动功能。
（1）电动汽车充电时要将外壳与地线保持良好接触，否则充不了电，这是为了防止______；
（2）若按每千瓦时0.5元的居民电价计算，在最经济的情况下，汽车行驶100公里的电费成本为______元；
（3）该车在快充时（由30%充至80%）的充电功率为______kW；
（4）关于该款纯电动汽车，下列说法不正确的是______。
A．纯电动汽车的电池质量约为500kg
B．能量回收系统可有效延长刹车片的寿命
C．能量回收系统可提高汽车的续航里程
D．快充使用的导线要比慢充粗
19．厉害了，追风人
你能想象远在青海的阳光能为中原“充电”吗？我国风能、太阳能资源丰富，但它们却像草原上的“野马”，性情不定，难以驯服。有这样一个团队，短短几年时间，他们突破了一个个世界级难题，创造了一项项世界第一。在他们的努力下，应用特高压直流输电将大量富余的清洁电力送到上千公里之外的中东部负荷中心，解决了我国的一次能源和电力负荷呈逆向分布的困局。他们是国家电网经研院直流技术攻关团队，他们被称作驯服风光野马的“追风人”。特高压直流输电成为国家战略级技术，和高铁、北斗一样，成为享誉世界的“中国名片”。
2020年6月29日，张北柔性直流电网工程竣工投产，来自草原的绿色动能点亮了京城的万家灯火。张北工程不仅能够满足冬奥会的100%清洁供电需求，还将每年向北京输送225亿度清洁电力，相当于北京年用电量的十分之一。
特高压是指特高压网络（如图），分为交流特高压网络和直流特高压网络，直流特高压是指±800 k V及以上的直流电输电网络；交流特高压指的是1000 k V及以上交流电的电压等级的输电网络。
根据物理学公式，输电损耗与电流的平方成正比，与电路电阻成正比，即电流越大电力损耗越大，这就要求输电线中电流越小越好。另外，从经济性考虑，导线越细材料成本越低，也需要电流越小。从电功率计算公式P=UI（U为传输电压，I为传输导线中的电流）可以看出，在保证功率传输不变的前提下，如果降低电流就要求电压相应提高。在长距离传输中，此做法既降低了传输电力损耗又大量节省了导线材料，经济性和传输效率都得到明显提高，这就是高压电力传输的主要原理。
特高压输电输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少。100万伏特高压输电线路输送电能的能力(技术上叫输送容量)是50万伏超高压输电线路的5倍。所以有人这样比喻，特高压输电是“电力高速公路”。
请根据上述材料,回答下列问题:
（1）将特高压输电比喻为“电力高速公路”,是由于特高压输电具有______特点。
（2）如果线路中电流降低到原来的倍，那么输电线损失的功率为原来损耗的______倍。（填写正确选项前的字母）
A．2 B． C． D．4
（3）在远距离输电中，为了减小输电线中电能的损失你认为还可以采取什么方法？请简要说明原理。______
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【详解】
A．因为显示仪与R并联，所以显示仪是电压表改装的，故A错误；
BCD．被测身高越高，滑动变阻器连入电路的电阻越小，根据欧姆定律
可知，电路中的电流越大，定值电阻R0两端的电压越大，又根据
可知，电路消耗的功率也越大，故D正确，BC错误。
故选D。
2．C
【详解】
根据电路图可知，定值电阻R1、滑动变阻器 R2串联，电压表测量滑动变阻器R2两端电压，电流表测量电路电流；
A．因串联电路两端总电压等于各部分电压之和，所以电压表示数为2V时，定值电阻两端电压
定值电阻的阻值
故A错误；
B．滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的电流减小，电流表的示数减小，定值电阻两端的电压减小，由于电源电压不变，滑动变阻器两端的电压增大，电压表、示数都增大，故B错误；
C．滑片P移至变阻器中点时，R1和R2的阻值相同，定值电阻R1、滑动变阻器 R2串联，通过两个电阻的电流相同，由可知，R1和R2的功率相等，故C正确；
D．当R1和R2的阻值相同都为10Ω时，电压表两端的电压为3V，如果再增大滑动变阻器的阻值，电压表的示数将超过量程，因此滑动变阻器最大阻值为10Ω；由于滑动变阻器R2规格为“20Ω 0.5A”，电路中的最大电路为0.5A，此时滑动变阻器的阻值
为保证电路安全，滑动变阻器阻值可调节范围为2～10Ω，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．两个灯泡的正常发光的电压为12V，电源电压为6V，且将两灯串联，由于串联分压，两个灯泡的电压都小于6V，故都不会正常发光，故A错误；
B．把电源电压提高到12V，由于串联分压，两个灯泡的电压都小于12V，两灯泡的电压都不能到达正常发光的12V，故都不会正常发光，故B错误；
CD．“12V 12W”的灯L1的电阻为
“12V 6W”的灯L2的电阻为
由于两灯泡串联，电流相同，根据可知，电阻大的实际功率大，故灯L2比较亮，故C错误；D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．保险装置应该接在火线上，故A正确，不符合题意；
B．二孔插座左孔接零线右侧孔接火线，故B正确，不符合题意；
C．为了用电安全，螺口灯螺口接零线，中央弹簧片经过开关接火线，故C错误，符合题意；
D．三孔插座左孔接零线、中间的孔接地线右侧孔接火线，所以三孔插座连接正确，大功率用电器或带有金属外壳的用电器为了防止漏电引起人触电要通过三孔插座接地，故D正确，不符合题意。
故选C。
5．B
【详解】
A B．灯泡L1的电阻为
灯泡L2的电阻为
由于串联，电流相同，电阻大的电功率大，灯泡亮，故A错误；故B正确；
C．总电阻为
则总功率为
故C错误；
D．由于电阻不同，电压不同，电压没有变为原来的一半，故两灯泡的实际功率也没有变为其额定功率的一半，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
ABC．由图可知，电阻R2和变阻器R1串联，电压表测变阻器R1两端的电压，电流表测电路中的电流，将滑动变阻器的滑片P向左滑动，变阻器连入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，由可知电路中的电流变大，即电流表示数变大，由串联分压可知，变阻器的电阻变小，则电压表的示数变小，故ABC错误；
D．电路中的电流变大，电源电压不变，由P=UI可知，电路消耗的总功率变大，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．普通中学生的质量约为50kg，故A不符合题意；
B．成年人的正常步行速度约为
4km/h=4×m/s≈1.1m/s
故B符合题意；
C．人的正常体温约为37℃，故C不符合题意；
D．日光灯管的功率约为40W，故D不符合题意。
故选B。
8．A
【详解】
闭合开关R1、R2并联，A1测R1的电流，A2测干路电流；A1、A2的示数之比是1：5，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得：
＝，
由于两电阻两端的电压相等，根据电压一定时，电流与电阻成反比可得：
＝，
故BCD错误；
根据P＝UI可得：
，
故A正确，故选A。
9．B
【详解】
A．根据安全用电的要求，当电路中电流过大时，保险丝会煊断，空气开关自动断开，切断电路，对用电器起到保护作用，所以在家庭电路中安装保险丝或空气开关，故A正确，不符合题意；
B．为防止触电，更换灯泡和维修电器时应先切断电源，故B错误，符合题意；
C．只要靠近高压带电体就可能会发生高压电弧触电，接触低压带电体也可能触电，对人体造成伤害，故C正确，不符合题意；
D．达到使用寿命的插座、导线和家用电器都可能出现导线绝缘皮破损，使用时容易引发触电或短路，造成安全事故，因此要及时更换，故D正确，不符合题意。
故选B。
10．B
【详解】
由电路图可知，滑动变阻器与电阻R1串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流；
AB．串联电路中电流处处相等，所以为了既不烧坏电流表，又不烧坏电阻，比较各电流值可知，电路中的最大电流为，当电流最大为0.5A时，电阻R1两端的最大电压为
则滑动变阻器两端的最小电压
由串联分压的规律可知，当滑动变阻器两端的电压最小时，其连入电路的电阻最小，滑动变阻器连入电路的最小阻值
由于电压表的量程为“0~3V”，则电压表示数最大为，当变阻器两端的电压最大时，R1两端的电压最小，则
电路中最小电流为
此时滑动变阻器接入电路的最大阻值为
所以电路中的电流范围为0.25~0.5A，滑动变阻器的取值范围为3~12Ω，故A错误，B正确；
C．电阻R1的最小功率为
电阻R1的最大功率
电阻R1的最小功率与最大功率之比为
故C错误；
D．由串联电路的规律和欧姆定律可得，变阻器R2的功率为
①
由①知，当
(电流大于0.25A 而小于0.5A)，变阻器的功率达到最大，其最大功率为
②
因为功率为关于电流的一元二次方程，且开口向下，当取电流最小值0.25A，变阻器的功率
③
当取电流最大值0.5A，变阻器的功率
④
二者取值相同，同为最小功率，滑动变阻器R的最小功率与最大功率之比为
故D错误。
故选B。
11． 318.6 1500
【详解】
[1]电能表读数时，注意电能表的单位是kW·h，最后一位是小数；由图知，电能表的示数为318.6kW·h。
[2]因为“3200imp/（kW·h）”表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁3200次，所以闪烁320次该热水器消耗电能
该用电器的电功率
12． 弱 ③
【详解】
[1]半导体的导电能力弱于金属导体的导电能力。
[2]超导体的电阻为0，根据焦耳定律，超导体不会将电能转化为内能，不会放热，利用电流热效应工作的用电器都不能用超导体制作，而用超导体制作输电线可以减少电能消耗。
13． 1.5 并联 电能（或“电度”）
【详解】
一节新干电池电压是1.5V；由于教室里日光灯与投影仪在工作时互不影响，所以它们是并联连接的；电能表是用来测量电功的仪表，所以，学校每月消耗的电能是用电能表来测量的．
14． 9 1.08
【详解】
[1]小灯泡的电阻为
当电压表V１示数最大时电路中电流最大，最大电流为
电路的最大功率为
[2]当滑动变阻器电阻全部接入电路时，此时电路中电流最小，最小电流为
电压表V2的示数最大，最大值为
V1示数最小，最小值为
各个仪表都不会超过量程，灯的最小功率为
15． 流体流速越大的位置压强越小 用电器
【详解】
[1]无人机旋翼的上表面比较凸而下表面比较平，在相同时间内，空气经过上方的路程长、速度大；经过下方的路程短、速度小。上方空气流速大、压强小；下方空气流速小、压强大。所以旋翼下方的气压大于上方的气压，便形成向上的升力。
[2]给无人机的电池充电时，需要消耗电能，所以无人机的电池相当于用电器。
16． 1.2 6 0.45W～1.25W
【详解】
[1]闭合S1和S2，断开S3时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，电源电压为6V，电路中R和R2串联，此时电路消耗的电功率为
[2]断开S1，闭合S2 S3，调节R，此时R、R1和R2串联，使电压表的示数为1V，则加在R1和R2两端的电压为5V，电路中的电流为
则R接入电路的阻值为
[3]闭合所有开关，R1被短路，滑动变阻器与R2串联，因为串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为0.25A，电阻R2允许通过的最大电流为0.4A，所以电路中的最大电流为0.25A，此时R2消耗的最大电功率
P2最大=I最大2R2=(0.25A)2×20Ω=1.25W
电压表的能测量的最大值为3V，所以加在R2两端的最小电压为3V，此时电阻R2消耗的电功率最小为
所以，闭合所有开关，在保证电路安全的前提下，电阻R2消耗的电功率范围为0.45W～1.25W。
17．（1）；（2）；1A
【详解】
解：（1）由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻R串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器的滑片在b端时，接入电路的阻值为0时，只有R0的简单电路，电路中的总电阻最小，由可知电路中的电流最大，最大电流为
由P=UI可知电路的总功率最大，定值电阻R0的最大功率
此时的总功率最大值是，由P=UI可知，电源电压U不变，P与I成正比，定值电阻R0的电功率表达式是P0=I2R0，R0的电功率与I2成正比，如图
图线1表示总功率与电流的关系，图线2表示定值电阻R0与电流的关系；
（2）滑动变阻器的功率
当R=R0时，变阻器的功率最大，最大值为
滑动变阻器的功率
①
如图所示
图线3为滑动变阻器的功率与电流的关系的图象。电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，电路中只有R0，由题意可知，I=1A，P0=6W，R0的阻值
PR=1.44W时，带入①的表达式，可得
解得
I1=0.4A，I2=0.6A
滑片位于这两处时电流表的示数之和
答：（1）如上图甲所示；
（2）如上图乙所示；滑片位于这两处时电流表的示数之和是1A。
18． 触电 5 60 A
【详解】
（1）[1]电动车的外壳有大量的金属材料，充电时需要供电系统中提供接地良好的地线，是为了防止人接触电动车而发生触电事故。
（2）[2]根据最高续航里程更是达到了600km，电池容量.，按每千瓦时0.5元的居民电价计算，行驶100km需要的费用是
因此行驶100公里的电费成本5元。
（3）[3]快充半小时即可将电量由30%充至80%，充电电能变化量:
充电时间t=0.5h，因此充电功率
（4）[4]A．电池的能量密度达到了，即1kg电池容量是
因此电池的质量是
故A错误，符合题意；
B．能量的回收利用，同时具有辅助制动功能，因此减小了刹车片的使用，有效延长刹车片的寿命，故B正确，不符合题意；
C．能量回收是电动汽车特有的功能，车辆在减速或制动时，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就变成了发电机，能够产生电能为汽车的动力电池充电，达到能量回收利用的效果，可提高汽车的续航里程，故C正确，不符合题意；
D．快充时，电功率大，通过导线的电流大，因此使用的导线要比慢充粗，故D正确，不符合题意。
故选A。
19． 见解析 C 见解析
【详解】
（1）[1]由材料可知，特高压输电输送容量大、送电距离长、线路损耗低、占用土地少，所以将特高压输电比喻为“电力高速公路”。
（2）[2]根据物理学公式P=I2R，输电损耗与电流的平方成正比，与电路电阻成正比，如果线路中电流降低到原来的倍，电线的电阻不变，所以输电线损失的功率为原来损耗的
倍
故选C。
（3）[3]在远距离输电中，为了减小输电线中电能的损失，可以使用电阻较小的材料作为导线，比如使用超导材料，它的电阻为零，输电时，没有电能的损失。
答案第1页，共2页
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