北师大版九年级年级全一册13.1电能和电功同步练习（含解析）

北师大版九年级年级全一册 13.1 电能和电功 同步练习
一、单选题
1．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
2．在国际单位制中，电流的单位是（　　）
A．安培（A） B．伏特（V） C．欧姆（Ω） D．焦耳（J）
3．物理学中的公式比较多，我们要深刻理解公式的含义，下面说法中正确的是（　　）
A．由公式 可知，物质的比热容c与Q、m、Δt有关
B．由公式可知，燃料的热值q与燃料放出的热量Q成正比，与质量m成反比
C．由公式可知，导体的电阻R与导体两端电压U成正比，与通过的电流I成反比
D．由公式可知，只有纯电阻用电器做功才适用后面的变形公式
4．如图所示的用电器工作时主要将电能转化为机械能的是（　　）
A．台灯
B．电视机
C．洗衣机
D．电饭锅
5．甲、乙、丙三个导体串联在电路中，它们材料相同、均为圆柱体，规格如表所示，通电1min，电流通过甲、乙、丙做的功分别为，则（　　）
导体 长度/cm 横截面积/cm2
甲 5 1
乙 10 1
丙 5 2
A． B． C． D．
6．下列生活实例中，不属于节约用电的是（　　）
A．电视机不用时切断电源 B．离开教室随手关灯
C．关闭电脑时显示器处于待机状态 D．尽量减少开启冰箱门的次数和时间
7．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
8．如图所示分别是小宇家电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（　　）
A．该电能表上用电器实际消耗的功率为1.1kW
B．该电能表的指示灯每小时最多闪烁14080次
C．该电能表正常工作电流为5A
D．该电能表在家庭电路中应和其它用电器并联
9．如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（　　）
A．此电能表接在电源为36V电路中也能正常工作
B．小英家上个月消耗的电能为1011kW h
C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J
D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多
10．估测在实际生活中的应用十分广泛，下列所估测的数据中最接近实际的是（　　）
A．一盏LED台灯正常工作4小时耗电约为1度
B．人正常呼吸一次时间约2~4s
C．中学生步行的速度约5m/s
D．普通家庭房间门的高度一般大于3m
11．小明家的电能表11月1日读数如图甲，12月1日的读数如图乙，若电价为0.6元/度，则小明家11月份应交电费是（　　）
A．48.2元 B．49.2元
C．50.2元 D．109.2元
12．小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．他家在这段时间内消耗的电能为903 kW h
B．电能表是测量电功率的仪表
C．若只让一个标有“220 V 1000 W”的电热水器正常工作10 min，则电能表的圆盘转了60转
D．电能表上的“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用
二、填空题
13．如图所示为学校实验室中某电能表的表盘，该电能表示数为______。
14．民航局规定：严禁乘客携带超过160W·h（瓦 时）的锂电池上飞机，某品牌笔记本电脑的电池铭牌标有“10.8V 10A·h”字样，充满电后，存储的电能为______kW·h，该笔记本电脑______（选填“能”或“不能”）带上飞机。
15．图所示电能表的示数为___________kW·h。
16．马路上的路灯同时亮同时灭，它们是______联，白天太阳能电池板能将光能转化为______能，节日里树枝上发光的小彩灯，它们是______联，发光时将______能转化为内能和光能。
三、综合题
17．阅读短文，回答问题：
光电式传感器
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作能够处在正常状态或最佳状态。
光电式传感器可以根据所采用的原理分为外光电效应原理和内光电效应原理。在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应；当光照射到物体上，使得物体的电阻阻值发生变化，或产生光生电动势的效应称为内光电效应。
图甲是某工厂的水平传送带上运输的正方体产品及电压表改成的计数器的示意图。S为激光光源，能连续发射粗细忽略不计的激光束；R为光电式传感器，当有激光照射时，其阻值较小，无激光照射时，其阻值较大。每当水平传送带上的产品和传送带一起匀速通过S与R之间时，射向光电式传感器的激光被产品挡住，通过电压表测出光电式传感器R两端电压随时间变化的规律如图乙所示．已知传送带运行速度为5m/s，计数器的电源电压为220V，保护电阻R0的阻值为100Ω。
（1）该工厂使用的光电式传感器属于______（选填“外光电效应”或“内光电效应”）；
（2）正方体产品的边长是______m；
（3）该传送带上每分钟有______个产品经过激光光源；
（4）计数器电路中电流变化规律大致如下图的( )
A．B． C．D．
（5）计数器上的光电式传感器每分钟消耗的电能是______J。
18．我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器（如图甲）外壳选择了钛合金板做主材，其主要技术参数如下表．蛟龙号带有适当数量的压载铁，通过改变压载铁的数量，来控制其下沉或上浮，采用科学家们研发的具有世界先进水平的高速水声通信技术，即声呐通信．
体积/m3 50 最大速度/节 25
自身质量/kg 2.2×104 最大载荷（不包括乘员体重）/kg 460
最大下潜深度/m 7000 乘员人数（每人体重不超过80kg） 3
（1）“蛟龙号”的电源是由多节充油银锌蓄电池串联而成，这种电源的“比能量”约为15kW h/kg，“比能量”是指电池单位质量所输出的电能．这种蓄电池的放电电压随时间的变化规律如图乙，可以用60A的电流连续放电10h．“蛟龙号”工作时，需要的总能量约为120kW h，则其电源的质量约为____kg，为了对“蛟龙号”正常供电，串联的蓄电池不得少于__节．
（2）“蛟龙号”采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，其两侧配备4块相同的压载铁，当其到达设定深度时，可抛卸其中2块压载铁，使其处于悬浮状态，从而实现各种试验作业，当“蛟龙号”悬停在工作区时，每块铁块的体积为多少立方米时，才能使“蛟龙号”最大负载时实现悬浮静止状态．_______（设海水的密度ρ水=1×103kg/m3，g取10N/kg，ρ铁=8×103kg/m3）
（3）“蛟龙号”抛卸所有压载铁后上浮，乘员取出载荷上岸后，“蛟龙号”漂浮在海面上，由起重装置将其匀速竖直吊离水面，起重装置起吊拉力的功率随时间变化的图象如图所示，图丙中P2=2P1．则t1时刻“蛟龙号”的排水体积为多少立方米_____？（不考虑水的阻力）
19．为提高垃圾分类效率，小科设计了如图甲所示的垃圾分类机器人。它捡起垃圾时，会快速从垃圾上取出标准规格的样品。通过机械手上的探针检测样品的电阻大小来识别垃圾的类别，并投入相应的垃圾桶。该机器人检测电路如图乙所示。各类垃圾样品的电阻参考值如下表。
样品电阻值/Ω 垃圾类别
小于10 金属
10﹣30 餐厨
大于30 其他
(1)机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像来识别垃圾桶。下列物体成像原理与其相同的是______。
A．平面镜 B．照相机 C．放大镜 D．眼球
(2)机器人从某块垃圾上取样检测时。检测电路电压表读数为1伏，检测时间为0.1秒。
①通过计算说明应将该垃圾放入图丙中哪个垃圾桶。______
②该次检测电阻过程中，检测电路消耗的电能为多少？______
(3)机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后再水平移动3米，放入相应的垃圾桶。该过程中机器人至少对垃圾做了多少功？______
20．第四代电光源——LED光源
如图甲是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯，它的主要部分是高亮度白色发光二极管，这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源，是极具发展前途的新光源。LED的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同，是直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，是新代固体冷光源，将逐步取代传统光源。图乙是LED的元件实物及符号由于二极管具有单导电性，使用时必须将它的正极与电源正极相连，二极管才能处于导通状态，否则处于截止状态。利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性：把一个正常工作电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，调节变阻器滑片，改变LED两端的电压和电路中电流，记录多组电压、电流数据，可以得到电压表与电流表示数关系，如丁所示：
（1）LED灯主要由半导体材料制成：它之所以节能，被称为冷光源，是因为它将电能转换热能损耗的能量较白炽灯______（高/低）；
（2）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光：断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED______（能/不能）发光；
（3）一个LED灯中的电流与其两端电压______（成/不成）正比。
21．阅读材料，回答问题
氢燃料电池车
氢燃料电池车的工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板，经过铂的催化，氢原子中的电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）穿过质子交换膜，到达燃料电池的阴极板，而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子只能经外部电路，到达燃料电池的阴极板从而在外电路中产生电流，电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子结合为水。由于供给l极板的氧原子可以在空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢气，给阴极板供应空气，并及时把水（水蒸气）带走，就可以不断地提供电能，经逆变器、控制器等装置供给电动机，再通过传动系统、驱动桥等带动车轮转动，就可使车辆在路上行驶，与传统汽车相比氢燃料电池车的能量转化效率高达，为内燃机的倍，燃料电池的燃料是氩气，生成物是清洁的水，因此，氢燃料电池丰是真正意义上的零排放、零污染的车。
（1）氢燃料电池车的优点是①______；②______。
（2）燃料电池中的阴极板相当于电池的______（选填“正极”或“负极”），从氢原子分离的电子在外电路中定向运动的方向和电路中电流的方向______（选填“相同”或“相反”）。
（3）现有一辆电动汽车，其电池的规格为充满电后其储存的电能为______J。若这些能量用转换效率为60%的燃料电池提供，对比能量转换效率为30%的柴油发电机，可节约______J的能量。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【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。
2．A
【详解】
A．电流的国际单位是安培（A），故A符合题意；
B．电压的国际单位是伏特（V），故B不符合题意；
C．电阻的国际单位是欧姆（Ω），故C不符合题意；
D．电功的国际单位是焦耳（J），故D不符合题意。
故选A。
3．D
【详解】
A．比热容是物质的特性，与一个物体的质量、升高的温度、以及吸收的热量无关，公式只是说明比热容可以由一个物体吸收的热量与其质量与升高的温度的乘积之比表示，故A错误；
B．热值是燃料的特性，表示1kg的某种燃料完全燃烧所放出的热量，与燃料的质量、放出的热量、以及燃烧情况都无关，故B错误；
C．导体的电阻取决于导体本身的材料、长度、横截面积和温度，于加在导体两端的电压、通过导体的电流无关，公式只表示导体的电阻可以由导体两端的电压与通过导体的电流的比值来表示，故C错误；
D．这两个公式是结合欧姆定律推导出来的，只适用于纯电阻用电器工作，把消耗的电能全部转化为内能的情况，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．台灯工作时将电能转化为内能和光能，故A不符合题意；
B．电视机工作时主要把电能转化为光能和声能，故B不符合题意；
C．洗衣机是把电能转化为机械能的装置，故C符合题意；
D．电饭锅是把电能转化为内能的装置，故D不符合题意。
故选C。
5．A
【详解】
甲乙导体材料和横截面积相同，乙的长度大于甲的长度，乙的电阻大于甲的电阻，甲丙导体材料和长度相同，丙的横截面积大于甲的横截面积，丙的电阻小于甲的电阻，即
R乙＞R甲＞R丙
将它们串联在电路中，电流大小相等，通电1min，根据W=I2Rt可知
W乙＞W甲＞W丙
故选A。
6．C
【详解】
A．电视机待机时也消耗电能，不用时切断电源，属于节约用电，故A不符合题意；
B．离开教室随手关灯，可减少消耗电能，属于节约用电，故B不符合题意；
C．关闭电脑时显示器处于待机状态，显示器依然消耗电能，不属于节约用电，故C符合题意；
D．开启冰箱门，会与外界发生热传递，尽量减少开启冰箱门的次数和时间，属于节约用电，故D不符合题意。
故选C。
7．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。
8．B
【详解】
A．电能表是测量电功的仪表，无法直接测量用电器的实际功率，故A错误；
B．由电能表参数可知，电路中用电器的总功率最大为
每小时电路消耗的电功最多为
该电能表的指示灯每小时最多闪烁的次数为
故B正确；
C．电能表正常工作的电流为5A，短时间内允许通过的最大电流为20A，故C错误；
D．该电能表在家庭电路中应串联在干路上，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．电能表盘上的“220V”表示这个电能表应在220V的电路中使用，故电能表接在电源为36V电路中不能正常工作，故A错误；
B．小英家上月消耗的电能为
5647.8kW h﹣5546.7kW h＝101.1kW h
故B错误；
C．1600imp/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，指示灯闪烁1600次，则指示灯闪烁320次消耗的电能
故C错误；
D．1600imp/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．一盏LED台灯正常工作的功率约0.04kW，4小时耗电约为
故A不符合题意；
B．人正常呼吸每分钟约为15~30次，一次时间约2~4s，故B符合题意；
C．中学生步行的速度约1.2m/s，故C不符合题意
D．普通家庭房间门的高度一般约为2m。故D不符合题意。
故选B。
11．B
【详解】
由甲乙图知11月份消耗的电能
所以应交电费
故ACD不符合题意；故B符合题意。
故选B。
12．D
【详解】
A．电能表读数最后一位为小数，即上次查看为，本次查看为，这段时间消耗电能为
故A错误；
B．电能表是测电功即测消耗的电能的仪表，故B错误；
C．标有“220 V 1000 W”的电热水器正常工作10 min，所消耗的电能为
圆盘转数为
故C错误；
D．电能表上的“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用，故D正确。
故选D。
13．1469.5
【详解】
电能表最后一位数字为小数，故该电能表示数为1469.5。
14． 0.108 能
【详解】
[1][2]充满电后，存储的电能
W=UIt=10.8×10×10-3kW×1h=0.108kW·h
飞机上允许携带锂电池的电能
W最大=160W·h=0.16kW·h
W＜W最大
该笔记本电脑能带上飞机。
15．2035.8
【详解】
电能表盘上数字的最后一位为小数，单位为kW·h，故电能表的读数为2035.8kW·h。
16． 并 电 串 电
【详解】
[1]马路上的路灯同时亮同时灭，且由于马路上的路灯当其中一盏坏了后，其他的路灯还可以正常工作，因此路灯之间的连接方式为并联。
[2]太阳能电池板的作用是可以发电，将所接受的光能转化为电能。
[3][4]节日里树枝上发光的小彩灯，因为一个坏了其他的也不亮，因此它们是串联的。在发光时，要消耗电能，因此把电能转化为光能和内能。
17． 内光电效应 1 100 B 5600
【详解】
（1）[1]根据题中信息知当光照射到物体上，使得物体的电阻阻值发生变化，所以该工厂使用的光电式传感器属于内光电效应。
（2）[2]由图甲可知，传感器R与定值电阻R0串联，电压表测传感器R两端的电压；由题知，当产品挡住射向传感器的激光时（即无激光照射传感器），传感器的阻值较大，由串联分压的规律可知，传感器两端的电压会变大，即电压表示数变大，由此可知，电压表示数变大时，计数器会计数一次，所以，由图乙可知，一个产品经过激光的时间是0.2s，正方体产品的边长为
l=vt=5m/s×0.2s=1m
（3）[3]由图乙可知，一个工作循环是0.6s，则每分钟通过计数装置的产品数
（4）[4]当传感器有激光照射时，其阻值较小，传感器分压较小，电压表示数较小，则定值电阻R0分压较大，根据知，电路中电流较大，由图乙知此时的时间为0.4s；当传感器无激光照射时，其阻值较大，传感器分压较大，电压表示数较大，则定值电阻R0分压较小，根据知，电路中电流较小，由图乙知此时的时间为0.2s；所以，当乙图中电压表示数较小时，电路中电流较大，且时间为0.4s；当电压表示数较大时，电路中电流较小，且时间为0.2s，所以B图符合题意。
（5）[5]由乙图和前面分析可知，有光照时U1=100V，因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R0两端的电压
U0=U-U1=220V-100V=120V
因为串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流
无光照时，U1′=200V，此时R0两端的电压
U0′=U-U1′=220V-200V=20V
所以电路中的电流
每分钟有100个产品通过计数装置，计数器上的光电式传感器每分钟消耗的电能为
W=100(W1+W1′)=100×(U1It1+U1′I′t2)=100×(100V×1.2A×0.4s+200V×0.2A×0.2s)=5600J
18． 8 125 1.95m3 11 m3
【详解】
（1）．电源的质量
m==8kg；
一节蓄电池的能量：
W1=UIt=1.6V×60A×10×3600s=3.456×106J，
蓄电池的节数
=125（节）；
（2）．潜艇受到的浮力
F浮=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×50 m3=5×105N；
“蛟龙号”悬浮时，所受浮力和重力是平衡力，重力
G=mg+2m铁g=（2.2×104kg+460kg+3×80kg）×10N/kg+2×10N/kg×m铁=227000N+2×10N/kg×m铁；
小铁块受到的浮力
F1=2ρgV铁=2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V铁；
G=F浮+F1，
整理得：
227000N+2×10N/kg×m铁=5×105N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V铁；
227000N+2×10N/kg×ρ铁V铁=5×105N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V铁；
227000N+2×10N/kg×8×103kg/m3V铁=5×105N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V铁；
V铁=1.95m3．
（3）．设在t1、t2时刻起重装置对探测器的拉力分别为F1、F2，探测器的速度为v，
t1时刻，探测器：
F1+F浮=mg，
可得
F1=mg-F浮，
t2时刻，探测器：
F2=mg，
由题可知，
P2=2P1，
F2v=2F1v，
∴F2=2F1，
∴mg=2（mg-F浮），
F浮=mg=×2.2×104kg×10N/kg=1.1×105N，
根据阿基米德原理得到
V排==11m3．
19． BD 第一个垃圾桶 0.015J 0.7J
【详解】
(1)[1]机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像，其应用与照相机的成像原理和人的眼睛的成像原理相同，故AC不符合题意，BD符合题意。
故选BD。
(2)[2]由图可知，样品两端的电压为
电路中的电流为
根据欧姆定律可知，样品的电阻为
根据表格中的数据可知，垃圾的类别为金属，需要放入第一个垃圾桶中。
[3]该次检测电阻过程中。检测电路消耗的电能为
W＝UIt＝1.5V×0.1A×0.1s＝0.015J
(3)[4]机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后所做的功为
W1＝Gh＝1N×0.7m＝0.7J
水平移动3米的过程中，力的方向是竖直向上的，移动的距离在水平方向上，所以机器人不做功，故所做的总功为W1＝0.7J。
20． 低 不能 不成
【详解】
（1）[1]由材料可知：二极管是由半导体做成的器件；发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，所以LED灯主要由半导体材料制成；节能被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯低。
（2）[2]闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED由于具有单向导电性，所以电路处于开路状态，LED不能发光。
（3）[3]由图像可知，通过LED灯的电流与LED灯两端的电压不是正比例函数，故两者不成正比的关系。
21． 零污染 燃料转化效率高 正极 相反 6.48×107 1.08×108
【详解】
（1）[1][2]根据文中信息可知，与传统汽车相比，氢燃料电池车的能量转化效率高达，为内燃机的倍，燃料电池的燃料是氩气，生成物是清洁的水，因此，氢燃料电池车是真正意义上的零排放、零污染的车，所以优点有零污染，燃料转化效率高。
（2）[3]根据文中信息可知，电子经外部电路到达燃料电池的阴极板，从而在外电路中产生电流，由于电流方向与电子定向移动方向相反，所以阴极板为电源正极。
[4]电流是由电荷的定向移动形成的，物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，外电路的电流是由自由电子的定向移动形成的，自由电子带负电，因此自由电子移动的方向与电路中电流的方向相反。
（3）[5]电动汽车的电池充满电后储存的电能为
[6]需要燃料提供的能量为
需要柴油提供的能量为
节约的能量为
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