北师大版九年级年级全一册第十三章电功和电功率 单元练习（含解析）

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．如图所示的做法中符合安全用电原则的是（　　）
A．用湿抹布擦发光的灯泡
B．发现有人触电迅速切断电源
C．用手指触碰插座的插孔
D．多个大功率用电器同时用一个插座
2．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
3．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
4．如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则 （ ）
A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水
B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1，R2串联
C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是15A
D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
5．如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　）
A．乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．甲图通电段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
C．甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
D．将乙图右侧密闭容器中的5Ω的电阻换成10Ω，即可探究电流产生的热量与电阻的关系
6．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
7．如图所示，在“比较两个灯泡的亮暗”的活动中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使图甲和图乙中白炽灯L1和L2发光，L1的规格为“2.5V 0.3 A”，L2的规格为“3.8V 0.3 A”。下列说法中正确的是（　　）
①白炽灯越亮，表明在相同时间内电流做功越多
②图甲可“探究电流做功多少与电压大小的关系”
③图乙可“探究电流做功多少与电流大小的关系”
④甲和乙中，L1均比L2亮
A．只有① B．只有②③ C．只有①②③ D．①②③④都正确
8．如图所示，当滑动变阻器滑片P向右移动时，下列判断正确的是（　　）
A．电压表的示数不变，电流表A1的示数变大，R1功率变大
B．电压表的示数不变，电流表A1的示数不变，R2功率变大
C．电压表的示数与A2的示数的比值变大，R1功率不变
D．电压表的示数与A2的示数的比值不变，A1的示数不变
9．将两根电热丝R1和R2串联起来，接在如图所示的电路中通电，若R1＞R2则（　　）
A．甲火柴先被点燃 B．乙火柴先被点燃
C．两根火柴同时被点燃 D．无法比较
10．两灯泡L1、L2（R1＝3R2）。若将其串联在某电源上，两灯的总功率为P串，若将其并联在同一电源上，两灯的总功率为P并，则P串：P并为（ ）
A．3:16 B．3:4 C．4:3 D．1:3
二、填空题
11．现有两个分别标有“6V 6W”和“3V 6W”的灯泡L1和L2（灯丝电阻不变）在保证电路安全的前提下；将它们并联后接在某一电源上，使其中一只灯泡正常发光，干路允许通过的最大电流是______A。将它们串联后接在某一电源上，使其中一只灯泡正常发光，则电源电压是______V，此时L1与L2的功率之比是_______。
12．实验室有两只额定电压相同的小灯泡、，小华想知道哪只灯泡额定功率大，于是将它们串联接入电路，如图所示。闭合开关，两只灯泡均发光，电压表示数比小，此时实际功率大的小灯泡是______。据此小华可以判断，额定功率大的小灯泡是______。
13．如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置，实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少.通电一段时间后，容器______（选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。
14．小明家的电能表标有300revs/(kW h)，一次实践活动中测得该电能表的转盘在2min内转了40转，则2min内电流做的功为___J，用电器的总功率为__W。
15．标有“6V，3W”字样的甲灯和“6V，6W”字样的乙灯串联接入电源电压可调的电路中，（不考虑温度对电阻的影响）为了电路安全，电源电压可调的最大值为______V，电路消耗的最大总功率为______W。
三、综合题
16．图甲所示，是某家用电暖器。图乙所示，该家用电器的电路原理图，已知电阻R1=88Ω，R2=44Ω。求：
（1）通过开关的通与断，该电暖气可以实现三个功率档位，画出对应档位等效电路图；
（2）该电暖器低温档时，电路中的电流I；
（3）该电暖器高温档时，电路消耗的总功率P。
17．阅读短文，回答问题。
冰箱压缩机
冰箱是家庭中常见的用电器，压缩机是冰箱中的核心部件。压缩机（电动机）是由温控开关控制的，温度升高至某一设定值时，温控开关闭合，压缩机工作制冷；为方便食物的取放，冰箱还安装了照明灯，打开冰箱门时，照明灯会自动发光，一旦照明灯出现故障也不会影响冰箱的制冷工作。
冰箱制冷时，制冷剂被吸入到压缩机中，经过压缩后变成高温高压的气态制冷剂，该高温高压的气态制冷剂经过管道送到冷凝器，且途径管道过程中会借助散热片把热量传递到外界空气中，到达冷凝器后，冷却的高压气态制冷剂急剧膨胀，温度急剧降低，并从冰箱的冷藏室和冷冻室吸热并进入下一个循环，吸收的热量在上述循环中通过散热片传递到外界空气中，由此压缩机相当于内能搬运工，将冰箱内内能搬运至外界空气中达到降温效果。压缩机搬运的内能（即冰箱向周围传递的热量）就是冰箱的制冷量，制冷量和消耗的电能的比值是冰箱的能效比．如果冰箱的能效比是3.2，则表示每消耗1J的电能，制冷量为3.2J。
（1）“冰箱制冷时，制冷剂被吸入到压缩机中，经过压缩后变成高温高压的气态制冷剂”，该过程是通过______的方式改变制冷剂内能的。
（2）“到达冷凝器后，冷却的高压气态制冷剂急剧膨胀，温度急剧降低”该过程制冷剂的内能变化与内燃机______冲程缸内气体内能变化相同。
（3）某冰箱压缩机工作时的电功率为100W，每天工作5h，一天消耗的电能为______kW·h，若此冰箱的能效比为3，该冰箱一天的制冷量为______J。
18．请阅读《安全电压》并回答。
安全电压
初中物理课本中说：“大量实验表明，不高于36V的电压对人体来说一般是安全的，称为安全电压。”这个安全电压绝对安全吗？
安全电压是指人体较长时间接触而不致发生触电危险的电压，即人体较长时间接触，对人体各部位组织器官（如皮肤、心脏、呼吸器官和神经系统）不会造成任何损害的电压，也就是说安全电压不危及人身安全。安全电压也叫安全特低电压。应特别强调：任何情况下，都不要把安全电压理解为绝对没有危险的电压。
人体触电的危险程度同很多因素有关，而这些因素是互相关联的，只要某种因素突出到相当程度，都会使触电者达到危险的因素。人体触电后的危险程度决定于通过人体的电流、电流持续时间、电流流经人体的途径、人体的电阻、电源频率、人体的健康状况、有无疾病、性别、年龄等因素。以上各种因素中，通过人体的电流的大小起决定作用，而通过人体的电流除与加在人体上的电压有关外，还与人体电阻有关，人体的电阻又受环境、温度和湿度的影响，并且影响很大。
人体触电后有无危险受许多因素的影响，主要取决于通过人体电流的大小，而人体的安全电流和人体的电阻在不同情况下的差别是很大的。因此，安全电压在理论上不可能有一个确定的值。另外，在制定安全电压时，还要从安全与经济的角度考虑，如果规定得过低，对人身安全有好处，但会增加投资甚至造成不必要的浪费。反之，如果规定得过高，虽能满足经济的要求，但对人体安全造成威胁。因此应在保证安全的前提下，提高经济效益是各国确定安全电压的原则。
我国考虑到人体所处的环境不同，触电的危险性不同，又对四种不同接触状态下的安全电压做了如下规定：
第一种情况，人体大部分浸在水中。指在游泳池或在设有电路的危险水槽内发生人体触电的状态。这些场所会发生二次灾害。例如游泳、浴池等场所发生触电后可能导致溺水死。因此，人体可能摆脱的自主电流5mA。由于人体浸在水中，人体电阻只有500Ω，此时的安全电压应为2.5V。
第二种情况，人体显著淋湿的状态，人体一部分经常接触到电气装置金属外壳和构造物的状态。通常指在隧洞或潮湿场所，人体皮肤显著受潮。同时电气设备的金属外壳和能导电的构造物结露，人体的一部分与后者接触的状态。此时，人体电阻仅为500Ω左右，若接触电压25V，通过人体电流达到允许极限值50mA；若以安全电流30mA取代，则安全接触电压为15V。
第三种情况，上述两种接触以外的情况，对人体有接触电压后，危险性高的状态。通常指住宅、工厂、学校等场所。在这种环境中人体皮肤干燥，属正常状态。安全电流最大值取30mA，人体电阻取1700Ω，持续允许接触电压为30mA×1700Ω=50V。
第四种情况，指接触电压后无危险或危险低的情况。对此，不规定安全电压值。由此可见，不高于36V的电压也不是绝对的安全，是有条件的安全。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）人体触电后是否有危险，起决定作用的因素是______；
（2）影响人体电阻大小的因素有______，在______环境中，人体电阻较小；
（3）某人在水中的电阻为800Ω，其在水中能够摆脱的自主电流为5mA，若此人浸在水中作业，则安全电压为______V。
19．如图甲所示是家用保温式电饭锅，如图乙所示是该电饭锅的电路原理图，S是手动、温控一体开关，必须用外力按下才能闭合，但当锅底温度达到103℃以上时，会自动弹起、断开进入保温状态。已知R2=202Ω，电饭锅的额定加热功率为1210W。
(1)开关S断开时，电饭锅处于______（选填“加热”或“保温”）状态、电饭锅利用了电流______效应；
(2)当电饭锅处于正常加热状态时，电路中的电流是多大 ( )
(3)当电饭锅处于保温状态时，保温功率是多大 ( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．用湿抹布擦发光的灯泡，水可以导电，有可能会造成触电事故，故A不符合题意；
B．发现有人触电时，应该立即切断电源，可防止救人时引发新的触电事故，故B符合题意；
C．安全用电要求不接触低压带电体，不靠近高压带电体，故C不符合题意；
D．一个插线板供多个大功率用电器同时工作，易造成干路电流过大而发生过载，故D不符合题意。
故选B。
2．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。
3．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。
4．D
【详解】
A．当开关S接触2、3触点时，只有电阻R2接入电路，电路的电阻最大，由知道，电源的电压一定时，电路的电功率最小，水龙头放出的是温水，故A错误；
BD．由图知道，当开关S接触3、4触点时，电阻R1和R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，水龙头处于热水挡，由于并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，电路中的总电阻
由知道，热水挡正常工作时的功率
故B错误，D正确。
C．温水挡时，电路的总电阻
R总=R1 +R2 =22Ω+44Ω=66Ω
由知道，电路的电流
故C错误。
故选D。
5．A
【详解】
A．乙图实验装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知
两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即
所以右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，左右两测容器内电阻相同，所以该装置是研究电流产生的热量与电流的关系，故A正确；
B．甲图实验装置中两个电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，右边容器内的电阻比左边大，由
可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差更大，故B错误；
C．该实验装置是利用U形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故C错误；
D．乙图右侧密闭容器中的5Ω的电阻换成10Ω后，两容器内的电阻不同，通过两电阻的电流也不相等，无法控制变量，故D错误。
故选A。
6．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。
7．C
【详解】
①白炽灯越亮，表明其实际发光功率越大，即在相同时间内电流做功越多，故①正确；
②图甲中两灯串联，通过的电流相同，可探究电流做功多少与电压大小的关系，故②正确；
③图乙中两灯并联，两端电压相同，可探究电流做功多少与电流大小的关系，故③正确；
④L1和L2的电阻分别为
甲中两灯串联，根据可知L2更亮，故④错误。
故选C。
8．C
【详解】
由图得，电阻R1与滑动变阻器R2并联，电流表A1测量滑动变阻器R2的电流，电流表A2测量干路的电流，电压表测量电源电压。当滑动变阻器滑片P向右移动时，电源电压不变，电压表V的示数不变，滑动变阻器R2接入电路中的电阻变大，由得，滑动变阻器R2的电流变小，电流表A1的示数变小；由于并联电路，互不影响，电阻R1的电流和电压不变，干路电流等于电阻R1电流与滑动变阻器R2电流之和，所以干路电流变小，即电流表A2的示数变小，所以电压表的示数与A2的示数的比值变大；由得，R1功率不变，R2功率变小，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．A
【详解】
R1和R2串联所以电流相等，因为R1＞R2根据公式得在一定时间内R1产生的热量多，所以甲火柴先被点燃。
故选A。
10．A
【详解】
两电阻串联时的总功率为
两电阻并联时的总功率为
故
故A符合题意。
故选A。
11． 2.5 7.5 4∶1
【详解】
[1]两个分别标有“6V 6W”和“3V 6W”的灯泡L1和L2并联后接在某一电源上，使其中一只灯泡正常发光，则根据并联电路的电压特点可知灯泡L2正常发光，电源电压为3V。此时通过灯泡L2的电流为
灯泡L1的电阻为
由欧姆定律知，此时通过灯泡L1的电流为
干路允许通过的最大电流是
I干=I2+I1实=2A+0.5A=2.5A
[2][3]灯泡L2的电阻为
由串联电路分压原理可知，将灯泡L1和L2串联后接在某一电源上，使其中一只灯泡正常发光，这个灯泡为L1，又因为串联电路电流处处都相等，此时电路中的电流为
灯泡L2两端的实际电压为
U2实=IR2=1A×1.5Ω=1.5V
此时的电源电压为
U电=U1+U2实=6V+1.5V=7.5V
灯泡L2的实际功率为
P2实=IU2实=1A×1.5V=1.5W
因灯泡L1正常发光，所以功率为6W，则此时L1与L2的功率之比是
12． L2 L1
【详解】
[1][2]两个灯泡串联在电路中，电压表V1测灯L1的电压、V2测灯L2的电压，V1的示数小于V2的示数，据串联电路的特点知，通过两灯的电流相同，据P=UI知，两灯的实际功率
P1所以实际功率大的小灯泡是L2。
据知，两个小灯泡的电阻
R1而两个小灯泡的额定电压相同，据知
P额1>P额2
所以额定功率大的小灯泡是L1。
13． 电流 高度差 甲
【详解】
[1]由本实验装置，甲乙内电阻丝的电阻值相同，通电时间相同，甲内电阻丝在干路，乙内电阻丝在支路，甲内电阻丝在的电流大于乙内电阻丝在的电流，根据控制变量法，探究产生热量与电流。
[2]本实验利用转换法，观察U形管内液面高度差，可反映产生热量多少，高度差越大，产生热量越多。
[3]甲乙内电阻丝的电阻值相同，通电时间相同，甲内电阻丝在干路，乙内电阻丝在支路，甲内电阻丝在的电流大于乙内电阻丝在的电流，根据焦耳定律
甲内电阻丝产生热量多。
14． 4.8×105J 4000
【详解】
[1]由电能表的盘上标有“300revs/(kW h)”。可知电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转了300转。所以当电能表转盘转了40转时，消耗的电能为
W=1300×40×3.6×106J=4.8×105J
t=2min=120s
[2]用电器的总功率
15．
【详解】
[1]甲灯正常工作时所需电流
甲灯的电阻为
乙灯正常工作时所需电流
乙灯的电阻为
两灯泡串联，则通过的电流相等，因为要保证两灯的电压均不高于其额定电压，则电路电流最大值为
则电源电压最大值为
[2]当电源电压最大时，此时电路消耗的总功率最大，最大功率为
16．（1）低温档：；中温档：；高温档：；（2）2.5A；（3）1650W
【详解】
解：（1）因为并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，只闭合开关S、S1时，电路为R1的基本电路，电路的总电阻最大为88Ω，由知道，电源的电压一定时，电路的总功率最小，处于低温档，电路如下
当闭合所有开关时，电路为R1、R1的并联电路，电路的总电阻最小，小于44Ω，由知道，电源的电压一定时，电路的总功率最大，处于高温档，电路如下
只闭合开关S、S2时，电路为R2的基本电路，电路的总电阻为44Ω，介于最大和最小之间，由知道，此时处于中温档，电路如下
（2）由知道，该电暖器低温档时，电路中的电流
（3）该电暖器高温档时，由并联电路的特点知道，电路的总电阻
由知道，电路消耗的总功率
答：（1）该电暖气三个功率档位对应档位等效电路图见解析；
（2）该电暖器低温档时，电路中的电流2.5A；
（3）该电暖器高温档时，电路消耗的总功率1650W。
17． 做功 做功 0.5
【详解】
（1）[1]冰箱工作时，压缩机压缩制冷剂，对其做功，使制冷剂的体积变小，压强变大，温度升高，内能变大，所以压缩机是通过做功的方式改变了制冷剂的内能。
（2）[2]到达冷凝器后，冷却的高压气态制冷剂急剧膨胀，温度急剧降低、内能变小；热机的做功冲程中内能转化为机械能，缸内气体的内能减小，即二者气体的内能变化相同。
（3）[3][4]冰箱压缩机工作时的电功率为100W＝0.1kW，每天工作5h，则该冰箱运行1天消耗的电能
W电＝Pt＝0.1kW×5h＝0.5kW·h
该冰箱运行1天消耗的电能
W电＝0.5kW·h＝1.8×106J
若冰箱的能效比为3，由题意可知，该冰箱1天的制冷量
W制冷＝3.0W电＝3.0×1.8×106J＝5.4×106J
18． 通过人体电流的大小 环境、温度、湿度 潮湿 4
【详解】
（1）[1]人体触电后的危险程度决定于通过人体的电流、电流持续时间、电流流经人体的途径、人体的电阻、电源频率、人体的健康状况、有无疾病、性别、年龄等因素。以上各种因素中，通过人体的电流的大小起决定作用。
（2）[2][3]通过人体的电流除与加在人体上的电压有关外，还与人体电阻有关，人体的电阻又受环境、温度和湿度的影响，并且影响很大。在潮湿的环境中，人体的电阻会变小。
（3）[4]某人在水中的电阻为800Ω，其在水中能够摆脱的自主电流为5mA，由欧姆定律得
19． 保温 热 5.5A 200W
【详解】
(1)当开关S断开时，电路阻值较大，由可知此时功率较小，为保温档。电饭锅工作主要应用了电流热效应。
(2)当电饭锅正常加热工作时，其电流大小为
(3)当开关S闭合时为加热挡，此时只有R1接入电路，可求其电阻为
则保温档时功率为
答：(1)开关S断开时，电饭锅处于保温状态，电饭锅利用了电流热效应。
(2)当电饭锅处于正常加热状态时，电路中的电流是5.5A。
(3)当电饭锅处于保温状态时，保温功率是200W。
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