2022年必考点解析沪科版九年级物理第十六章电流做功与电功率综合训练试题（含答案解析）

沪科版九年级物理第十六章电流做功与电功率综合训练
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、某电热水器的工作原理如图所示（已知两电阻丝的阻值相等，电源电压保持不变），它有高温、中温、低温三个挡位，下列说法正确的是（　　）
A．开关S1接a，S2闭合为低温挡
B．开关S1接b，S2断开为中温挡
C．高温挡与中温挡发热功率之比为2∶1
D．高温挡与低温挡发热功率之比为3∶1
2、如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置（电源电压均为18V）。下列说法不正确的是（　　）
A．甲图是为了研究产生的热量与电流大小的关系
B．乙装置中5Ω和10Ω两根电阻丝消耗的功率之比为1∶2
C．乙装置中阻值为10Ω的电阻3min内产生2562J的热量
D．该实验通过U形管两侧液面高度差来比较产生热量的多少
3、下列数据符合实际的是（　　）
A．某家用电饭锅的额定功率为70W
B．家用台灯工作时的电流约为0.15A
C．小明将一只铅笔从地上捡到课桌面上做的功约为1J
D．某新型起重机的机械效率约为98%
4、如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻.闭合开关S后，滑片从最左端向右移动到中点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电路中总功率变小
B．电压表V的示数与电流表A1的示数的比值变大
C．电压表V的示数不变，电流表A2的示数不变
D．电流表A1的示数变大，电流表A2的示数变大
5、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
6、下列物理量中，以科学家焦耳的名字作为单位的是（　　）
A．电功 B．电阻 C．电压 D．电流
7、如图所示，电源电压不变，开关闭合后，滑动变阻器的滑片向左滑动时，下列判断正确的是（　　）
A．电压表示数变大，电流表示数变大，电灯变亮
B．电压表示数变小，电流表示数变小，电灯变暗
C．电压表示数变小，电流表示数变大，电灯变亮
D．电压表示数变大，电流表示数变小，电灯变暗
8、如图所示，电源电压保持6V不变，小灯泡L1和L2的规格分别为“2.4V 0.48W”和“3V 0.9W”。下列说法错误的是（　　）
A．只闭合S1若接入的灯泡正常发光，则滑动变阻器接入电路的阻值是10Ω
B．只闭合S2若接入的灯泡正常发光，则滑动变阻器两端的电压是2.4V
C．只闭合S3若保证其中一个灯泡长时间正常发光，则电流表示数是0.2A
D．只闭合S3若保证其中一个灯泡长时间正常发光，则滑动变阻器和L2消耗的总功率是0.72W
9、下图所示的用电器中，正常工作时电功率接近 1000 W 的是（　　）
A．家用空调 B．台式计算机
C．台灯 D．电风扇
10、如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝，将透明容器与U形管相连，接入电路，以下说法正确的是（ ）
A．如图是探究导体产生的热量与电流大小是否有关的装置
B．实验中通过观察U形管液面高度差的变化反映密闭空气温度的变化
C．左右两个电阻产生的电热之比为1∶2
D．左右两个电阻上通过的电流不相等
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题3分，共计15分）
1、一个标有“220V 40W”字样的白炽灯，若把它接入210V的电路上，它的实际功率______额定功率（选填“大于”“小于”或“等于”），此时灯泡______（选填“能”或“不能”）正常发光。
2、（1）如图甲所示，电阻箱的示数是______Ω。
（2）如图乙所示，电能表的示数是______kW·h。
3、如图将L1、L2两灯泡串联接入电路中，观察到灯泡L1比灯泡L2更亮，该电路可以验证电功大小与______的关系，同时我们还可以判断此时两灯的电阻关系为R1______R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
4、某加热器简化电路如图甲，照明灯L上标有“220V 50W”，加热元件是由特殊材料制成，其电阻R随温度t变化的关系图象如图乙。闭合开关S，若加热元件温度从8℃升高到28℃，加热元件的电功率变化情况是 ______。该加热器白天只加热不照明，夜晚既加热也照明。加热器白天工作和夜晚工作时，电路的总功率分别为P1和P2，当加热元件的温度都为t0时，P1∶P2=8∶9，则t0=_____℃。
5、电子式电能表表盘上标有“”字样（imp表示电能表指示灯闪烁次数），将某用电器单独接在该电能表上正常工作30min，电能表指示灯闪烁了320次。则该用电器在上述时间内消耗的电能为___________，用电器的额定电功率是_________W。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、某科学小组设计了一种预防校园踩踏事故的压力传感报警装置（图甲），当停留在楼梯弯道处的人流对地面踏板的压力达到一定值时，电阻式报警器R0即发出报警信号，提醒学生要注意安全。已知电源电压保持6V不变，报警器R0的阻值恒为5欧，电流表的量程为“0～0.6A”，压敏电阻Rx随所受压力F的变化图象如图乙所示。求：
（1）当压敏电阻不受压力时，电路中的电流；
（2）当Rx所受压力达到5N时，报警器R0开始发出报警信号，此时R0的实际功率；
（3）为了电路的安全考虑，压敏电阻能承受的最大压力是多少？
2、小民设计了一种提示客人来访的电路模型，如图所示，S闭合后，S1闭合L1亮对应前门来人，S2闭合L2亮对应后门来人。电源电压为18V恒定，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，灯L1和L2的规格分别为“6V 1.8W”和“6V 1.2W”，滑动变阻器R的规格为“270Ω 1.5A”，不计温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）灯L1的电阻是多少？
（2）闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片使灯正常发光，此时滑动变阻器接入电路的阻值是多少？
（3）在保证电路元件安全使用的前提下，通过控制开关S、S1、S2的通、断和调节滑动变阻器滑片P的位置，可调得的整个电路的电功率最小是多少？
3、电是我们现代生活不可或缺的能量形式，夏天的用电量较大，家用电器在夏天工作时往往不能正常工作，小亮同学在家中做了如下实验：他首先观察自己家的电能表，表上标有“3600r/(kW·h)”字样：随后他关闭了家中其他用电器，只让一只标有“220V 1210W”字样的电水壶盛满水工作，观察到电能表转盘在3min内转过180圈。假设此电水壶的电阻保持不变。请解答以下问题：
（1）此电水壶的电阻大小为多少Ω？
（2）此电水壶的实际功率大小为多少W？
（3）小亮同学家的实际电压为多少V？
4、如图所示，电源电压不变，R2的电阻为30Ω，闭合开关后，电压表的示数为3V，电流表的示数为0.2A。求：
（1）R1的电阻；
（2）电源电压；
（3）通电1min，R2消耗的电能。
5、油电混合动力汽车是新型节能汽车，这种汽车在内燃机启动时，可以给车提供动力，同时也给动力蓄电池组充电（如图所示是这种汽车内燃机工作时的能量走向）。我国自行研发生产的某品牌新能源混合动力汽车在某次测试中沿水平路面匀速直线行驶了一段距离，经测算内燃机共消耗燃油2.5kg（汽油的热值q油=4.6×107J/kg），内燃机的效率是40%，转化为对外做功的能量是3.4×107J。求：
（1）该汽车此次行驶中，燃油完全燃烧放出的能量；
（2）本次测试过程中对蓄电池充电的能量可以供一只“12V 4W”的前灯正常工作多长时间？
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、小华利用电源（电压恒定且未知）、电流表、电阻箱（0999.9Ω）、铭牌不清楚的滑动变阻器、开关、单刀双掷开关各一个及导线若干，设计了如图所示电路，测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率请你帮助小华补全实验方案：
①闭合开关S1，将开关S2拨至1，调节电阻箱R1，使______，读出此时电阻箱接入电路中的阻值为R；
②仍闭合开关S1，将开关S2拨至2，只调节R2，使电流表示数为I额；
③在步骤②的基础上，将R1阻值调为0，R2的滑片______（填滑动变阻器滑片的位置变化情况），并读出电流表示数为I；
④则小灯泡额定功率的表达式为：P=______（用已知量和所测物理量的符号表示）；
⑤实验后小华发现，电路中只需将______和______互换位置，可以更简单地测出小灯泡的额定功率。
2、焦耳是______（填国家）物理学家，图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系。
3、小明用图所示的装置，探究“电流通过导体所产生的热量与电阻大小的关系”。他将两段阻值不同的电阻丝（R1（1）在这个实验中，电流产生热量的多少是通过______体现出来的；
（2）闭合开关一段时间，小明发现左侧的U形管中液面高度的变化比右侧的U形管中液面高度的变化要______（选填“大”或“小”）一些。这说明在通电时间和______相同时，电阻越大，导体产生的热量越______（选填“多”或“少”）；
（3）邻组的小丽用题图的相同的装置进行实验，她在实验过程中发现实验现象并不明显，导致上述现象的可能原因是什么？（写出1种即可）______。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
A．当开关S1接a，S2闭合时，两电阻并联，电路的总电阻最小，由可知电路的功率最大，为高温挡，故A错误；
B．当开关S1接b，S2断开时，两电阻串联，电路的总电阻最大，由可知电路的功率最小，为低温挡，故B错误；
C．设每根电阻丝的阻值为R，当开关S1接b，S2闭合时，只有一个电阻接入电路，电路的总电阻较小，由可知电路的功率较大，为中温挡，此时总电阻为R，高温挡时，电路的总电阻，高温挡与中温挡发热功率之比为
故C正确；
D．低温挡时电路的总电阻R低=2R，高温挡与低温挡发热功率之比为
故D错误。
故选C。
2、C
【详解】
A．甲图中，5Ω的电阻与5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，由串并联电路电流特点可知，通过左侧装置中的电阻的电流是通过右侧装置中的电阻的电流的2倍。故可以研究产生的热量与电流大小的关系。故A正确，不符合题意；
B．由电功率公式P=UI和欧姆定律可得，P=I2R。由图乙可知，电流相同，电阻之比即为功率之比。所以5Ω和10Ω两根电阻丝消耗的功率之比为1∶2，故B正确，不符合题意；
C．乙装置中5Ω的电阻与10Ω的电阻串联，串联电路电流处处都相等，故通过电阻的电流为
由焦耳定律可知，乙装置中10Ω电阻产生的热量是
故C错误，符合题意；
D．因为左右两侧产生的热量不同，容器内的气体受热膨胀不一样，从而在U型管中形成液面的高度差，因此该实验通过U形管两侧液面高度差来比较产生热量的多少。故D正确，不符合题意。
故选C。
3、B
【详解】
A．家用电饭锅的额定功率在700W左右。故A不符合题意；
B．家用台灯正常工作时的电流约为0.15A左右，故B符合题意；
C．课桌的高度在0.8m左右，一支铅笔重约0.1N，将一支铅笔从地上拣到课桌上，做的功约为0.08J，故C不符合题意；
D．起重机虽然能够提起很重的货物，但由于机械结构复杂，其中自身重力、摩擦都很大，所以机械效率不高，达不到98%，故D不符合题意。
故选B。
4、C
【详解】
由电路图可知，R1与R2并联，电压表测电源的电压，电流表A2测R2支路的电流，电流表A1测干路电流。
CD．因电源的电压保持不变，所以滑片移动时，电压表的示数不变；因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以滑片移动时，通过定值电阻R2的电流不变，即电流表A2的示数不变；在滑片从最左端向右移动到中点的过程中，变阻器R1接入电路中的电阻变小，由可知，通过R1的电流变大，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流变大，即电流表A1的示数变大。故C正确，D错误；
A．由“电压表的示数不变、电流表A1的示数变大”，并根据得电路中总功率变大，故A错误。
B．由“电压表的示数不变、电流表A1的示数变大”可知，电压表V的示数与电流表A1的示数的比值变小，故B错误。
故选C。
5、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。
6、A
【详解】
A．常用的电功或能量的单位是焦耳，故A符合题意；
B．电阻的单位是欧姆，故B不符合题意；
C．电压的单位是伏特，故C不符合题意；
D．电流的单位是安培，故D不符合题意。
故选A。
7、B
【详解】
灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯的电压，电流表测电路的电流，滑动变阻器的滑片向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变大，由串联电阻的规律，电路的电阻变大，由欧姆定律可知电路的电流变小，电流表示数变小，根据串联分压规律可知，滑动变阻器的电压会变大，所以灯的电压变小，即电压表示数变小，根据P=UI，灯的实际功率变小，灯泡变暗，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
8、B
【详解】
A．只闭合S1，灯泡L2和滑动变阻器R串联，若接入的灯泡L2正常发光，通过电路的电流
滑动变阻器接入电路的阻值
故A正确，不符合题意；
B．只闭合S2，灯泡L1和滑动变阻器R串联，若接入的灯泡L1正常发光，灯泡L1两端的电压是2.4V，则滑动变阻器两端的电压
UR=U-UL1=6V-2.4V=3.6V
故B错误，符合题意；
CD．两灯的额定电流
只闭合S3，两个灯泡和滑动变阻器R串联，串联电路中各处的电流相等，因为
I1＜I2
保证其中一个灯泡长时间正常发光，所以电路中的电流是0.2A，灯泡L1正常发光，灯泡L1的电压是2.4V，由串联电路电压的规律可知滑动变阻器和L2的总电压
U3=U-UL1=6V-2.4V=3.6V
滑动变阻器和L2消耗的总功率
P=U3I1=3.6V×0.2A=0.72W
故CD正确，不符合题意。
故选B。
9、A
【详解】
A．家用空调的功率较大，约为1000W，故A符合题意；
B．台式计算机的功率约为200W，故B不符合题意；
C．台灯的功率约为30W，故C不符合题意；
D．电风扇的功率约为50W，故D不符合题意。
故选A。
10、B
【详解】
AD．图中，两个电阻串联在电路中，通过两个电阻的电流相同，通电时间相同，电阻不同，探究的是导体产生的热量与电阻大小是否有关，故AD错误；
B．根据转换法可知，实验中通过观察U形管液面高度差的变化反映密闭空气温度的变化，故B正确；
C．由图可知，左侧的电阻值是右侧电阻值的2倍，电流和通电时间相同，根据Q＝I2Rt可知，左右两个电阻产生的电热之比为2∶1，故C错误。
故选B。
二、填空题
1、小于 不能
【详解】
[1]一个标有“220V 40W”字样的白炽灯，白炽灯的额定电压为220V，而定电功率为40W，把它接入210V的电路上，实际工作的电压小于额定电压，它的实际功率小于额定功率。
[2]灯泡在额定电压下工作，正常发光，在小于额定电压下工作时，不能正常发光。
2、2035 3815.6
【详解】
（1）[1]由图可知，电阻箱的示数为
R=2×1000Ω+0×100Ω+3×10Ω+5×1Ω=2035Ω
即电阻箱的示数是2035Ω。
（2）[2]电能表表盘最后一位数字表示小数，则其示数为3815.6kW·h。
3、电压 大于
【详解】
[1]将L1、L2两灯泡串联接入电路中，观察到灯泡L1比灯泡L2更亮，说明L1的实际功率大于L2的实际功率，在电流和时间相同时，根据可以验证电功大小与电压的关系。
[2]L1比灯泡L2更亮，说明L1的实际功率大于L2的实际功率，串联电路中电流相等，根据可得，。
4、先变大后变小 30
【详解】
[1]闭合开关S，只有加热元件的简单电路，加热元件温度从8℃升高到28℃，电阻先变小后变大，因为电源电压不变，由可知加热元件的电功率先变大后变小。
[2]根据题意照明灯额定功率为50W，且加热器白天只加热不照明，夜晚加热并照明，故有
P2=P1+100W
由题意白天和夜晚加热器的电路总功率之比为8∶9得
P1=400W
加热元件的电阻
由图乙查得t0=30℃。
5、0.1 200
【详解】
[1]电能表表盘上标有“”字样，表示电路每消耗的电能，电能表指示灯闪烁3200次，将某用电器单独接在该电能表上正常工作30min，电能表指示灯闪烁了320次，则该用电器在上述时间内消耗的电能为
[2]电能表正常工作时间为
t=30min=0.5h
用电器的额定电功率是
三、计算题
1、（1）0.2A；（2）0.45W ；（3）10N
【详解】
解：（1）由图乙知，当压力为0时，Rx的阻值为25Ω，电路中的电流为
（2）报警时，Rx所受的压力为5N，由图乙知，此时Rx的阻值为15Ω，电路中的电流为
此时R0的功率为
（3）为保证电流安全，最大电流为0.6A，当电流为0.6A时，电路电阻为
此时
由图乙知Rx所受的压力为10N，所以压敏电阻能承受的最大压力是10N。
答：（1）当压敏电阻不受压力时，电路中的电流为0.2A；
（2）此时R0的实际功率为0.45W；
（3）为了电路的安全考虑，压敏电阻能承受的最大压力是10N。
2、（1）20Ω；（2）40Ω；（3）1.8W
【详解】
解：（1）由
可得，灯L1的电阻
（2）闭合开关S、S1，断开S2时，灯泡L1与滑动变阻器串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡L1正常发光，所以，由 可得，电路中的电流
由可得，电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时滑动变阻器接入电路的阻值
（3）灯L2的电阻
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，当电压表的示数最大为15V时，灯泡两端的电压为3V，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，且R1＜R2，所以，滑动变阻器与灯L2串联且电压表的示数最大为15V时，总电阻最大，电路中的电流最小，总功率最小，此时电路中的电流
则整个电路消耗的最小功率
答：（1）灯L1的电阻是20Ω；
（2）闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片使灯正常发光，此时滑动变阻器接入电路的阻值是40Ω；
（3）在保证电路元件安全使用的前提下，通过控制开关S、S1、S2的通、断和调节滑动变阻器滑片P的位置，可调得的整个电路的电功率最小是1.8W。
3、（1）40Ω；（2）1000W；（3）200V
【详解】
解：（1）根据电功率的计算公式可求得电水壶的电阻为
（2）电能表转盘在3min内转过180圈，所以电水壶实际消耗的电能为
因此，可计算电水壶的实际电功率为
（3）已知电水壶的电阻为R=40Ω，故电水壶工作的实际电压为
答：（1）此电水壶的电阻大小为40Ω；
（2）此电水壶的实际功率大小为1000W；
（3）小亮同学家的实际电压为200V。
4、（1）15Ω；（2）9V；（3）72J
【详解】
解：（1）由图可知，电阻R1和电阻R2串联，电压表测量的是电阻R1两端的电压，电流表测量电路中的电流，由串联电路电流规律可知I1=I2=0.2A，则电阻R1的阻值
（2）电阻R2两端的电压
U2=I2R2=0.2A×30Ω=6V
根据串联电路电压规律可知电源电压
U=U1+U2=3V+6V=9V
（3）R2消耗的电能
W2=U2I2t2=6V×0.2A×60s=72J
答：（1）电阻R1的阻值是15Ω；
（2）电源电压是9V；
（3）通电1min，R2消耗的电能是72J
5、（1）1.15×10 8J；（2）3×106s
【详解】
解：（1）该汽车此次行驶中，燃油完全燃烧放出的能量
Q放=mq油=2.5kg×4.6×10 7J/kg=1.15×108J
（2）有用功
W有=Q放η=1.15×108J×40%=4.6×107J
对蓄电池充电的能量
W=W有-W机械=4.6×107J-3.4×107J=1.2×107J
这些能量可以供一只“12V4W”的前灯正常工作的时间
答：（1）该汽车此次行驶中，燃油完全燃烧放出的能量是1.15×108J；
（2）本次测试过程中对蓄电池充电的能量可以供一只“12V 4W”的前灯正常工作3×106s。
四、实验探究
1、电流表示数为I额 保持不动 R1 R2
【详解】
①[1]闭合开关S1，将开关S2拨至1，调节电阻箱R1，使电流表示数为I额，读出此时电阻箱接入电路中的阻值为R，电源电压
U=I额RL+I额R
仍闭合开关S1，将开关S2拨至2，只调节R2，使电流表示数为I额，灯泡正常工作的电阻
RL=R2
③[2]在步骤②的基础上，将R1阻值调为0，R2的滑片位置保持不变，此时R2的阻值与灯泡正常工作时的阻值相同，读出电流表示数为I，电源电压
U=IR2
④[3]由上面的式子可求得
因此灯泡额定功率为
⑤[4][5]将电阻箱R1、滑动变阻器R2交换位置，可测灯泡额定功率。闭合S1，将S2接1，调R2将电流表示数调为I额；将S2接2，只调R1，使电流表示数调为I额，根据等效替代，R1可读数，此时的阻值R1为灯泡正常发光时的阻值，额定功率为
2、英国 电阻 电流
【详解】
[1]焦耳是英国物理学家，人们为了纪念它，把功和能的单位命名为焦耳；
[2]图甲中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而两电阻大小不同，故可探究电流产生的热量与电阻的关系。
[3]图乙中，由串联电路电流的规律和并联电路电流的规律，可知通过图乙两容器内的电阻丝的电流不同，而两电阻丝的电阻大小和通电时间相同，故可探究电流产生的热量与电流的关系。
3、U形管中液面高度的变化 小 电流 多 装置气密性不好（或电阻R1、R2的阻值相近）
【详解】
（1）[1]电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的空气加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法。在这个实验中，电流产生热量的多少是通过U形管中液面高度的变化体现出来的。
（2）[2]根据上图可知，闭合开关一段时间，小明发现左侧的U形管中液面高度的变化比右侧的U形管中液面高度的变化要小一些。
[3][4]根据转换法，右侧容器中电阻丝产生的热量多。两电阻串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，已知 R1（3）[5]邻组的小丽用题图的相同的装置进行实验，她在实验过程中发现实验现象并不明显，可能是装置漏气，即装置气密性不好（根据Q=I2Rt，在电流和通电时间相同的条件下，阻值相差越大，产生电热多少差别越大，故实验现象并不明显的原因可能是：电阻R1、R2的阻值相近）。