北师大版九年级年级全一册13.1电能和电功同步练习（含答案）

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．如图所示的电路中，、、是三只电表（电压表或电流表），闭合开关，标有“3V 0.5A”的灯泡L1正常发光，标有“6V 0.5A”的灯泡L2发光较暗。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　）
A．电表为电流表，且示数为1A B．电表为电压表，且示数为3V
C．电表为电流表，且示数为0.25A D．闭合开关S，电流1s所做总功为2.25J
2．如图所示是新型的灯，小红对灯很感兴趣。她拆开一个灯后发现，灯是由多个小灯珠串联后通过电源适配器接入照明电路的。她取下其中一只小灯珠接在干电池两端没有亮，对调干电池正负极后亮了，用手试摸点亮的小灯珠几乎不发热。根据上述事实，以下推断正确的是（　　）
A．单只小灯珠工作电压是
B．小灯珠具有单向导电性
C．小灯珠主要是将电能转化为内能
D．灯带中的一只小灯珠断路后其它还亮
3．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
4．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
5．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
6．以下所列家用电器中，正常工作时，电能主转化为机械能是（　　）
A．电视机 B．电水壶
C．电饭煲 D．电风扇
7．小伟设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理如图甲所示。其中，电源两端电压为6V恒定不变，定值电阻R0=20Ω，R1是热敏电阻，其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示，闭合开关S后，下列说法正确的是（　　）
A．当环境温度降低，电压表的示数变大
B．当环境温度为40℃时，电压表的示数为4V
C．当电压表的示数为2V时，环境温度为20℃
D．当环境温度为50℃时，定值电阻R0在1min内消耗的电能为240J
8．小华家这个月电能表的示数如图所示，下列读数中正确的是（　　）
A．62862 kW·h B．62862 J C．6286.2 kW·h D．6286.2 J
9．小明家上次查看电能表示数，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903kw·h
B．电能表是测量电功率的仪表
C．若只让一个标有“220V 1000w”的电热水器正常工作10min，则电能表的圆盘转了600转
D．这个电能表的额定功率为2200W
10．以下四位物理学家中，其名字作为功率单位的是（　　）
A．瓦特 B．焦耳 C．安培 D．欧姆
11．对于我们所学的电学知识，下列说法正确的是（　　）
A．电风扇工作时只将电能转化为机械能
B．通过导体的电流跟电压成正比
C．某一盏路灯坏了，其它灯还能照常工作表明它们是并联的
D．电流的方向是从电源的负极经过导线、用电器到电源的正极
12．德国物理学家欧姆通过研究得出了著名的欧姆定律。为纪念其重要贡献，将其名字作为单位的物理量是（　　）
A．电阻 B．电流 C．电压 D．电功
二、填空题
13．如图所示的是白炽灯将电能转化为光能和内能的大致比例，由此可计算出白炽灯的发光效率为__________。
14．（1）图中的家用电能表读数是______；
（2）图中电阻箱读数是______Ω。
15．石墨烯是一种高分子构成的片状结构材料，我国95后天才少年曹原带领团队成功使这种材料在一定条件下电阻降为零。该条件下石墨烯属于______（选填“导体”、“半导体”或“超导体”）。该材料不能用于电饭锅的发热丝，因为电饭锅工作时，是将电能转化为______能。
16．（1）图中，电能表的示数为______kW·h。
（2）图中，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球，金属箔因带______电荷而张开。（选填“同种”或“异种”）
（3）图中，电阻箱的示数为______Ω。
三、综合题
17．今年在快递界，智能分拣机器人“小黄人”是真真火了一把。 “小黄人”占地面积小，运行速度可达到3米/秒，他们有自己的“眼睛”，一般采用的是相机+二维码精确定位，工作时能通过“看”地面上粘贴的二维码给自己定位和认路。当派件员将快件放在托盘上，“小黄人”会在一秒内迅速扫码识别面单信息，读取出其位置译码和目的地信息，而每个地址会对应不同的下落口，每个下落口将对应一个地级市。“小黄人”依照后台计算生成的结果，规划出传递快件的最优路线。同时，它还可以实现对包裹路径信息的追踪记录，真正实现了扫码、称重、分拣功能“三合一”。机器人要走的路线都是提前规划好的，强大的系统和智慧算法让他们一起工作也能互不干涉，并且还有红外、超声波壁障、急停按钮和碰撞海绵，发生“交通事故”的概率基本为0。据悉，1个机器人，可实现1小时内分拣50个快件的作业总量。
(1)“小黄人” 将快件运到对应的下落口时，就推开托盘，将快件“扔”进下落口（如图2）。如果将“扔”快件的托盘抽象为如图的示意图，“小黄人”对托盘的推力F始终垂直托盘向上，托盘可绕O点转动。托盘在水平位置时快件与托盘的重心在同一竖直线上（快件和托盘的质量分布是均匀的）。请根据所学知识分析判断“小黄人”在“扔”快件的过程中所用推力_______（“逐渐变大”、“保持不变”、“逐渐变小”）。托盘的质量400g，OB长为30cm，OA长为5cm。若某快件的质量为3kg，请在图中作出托盘所受阻力的示意图。
( )
并计算“小黄人”此时对托盘至少需要多大的推力才能将快件“扔”进下落口_____。
(2)如图是某款“小黄人”铭牌上的部分参数。
电池容量“2000mAh”是指当工作电流为2000mA，能持续供电1小时。若充满电后所有电量用于正常工作，则可供机器人持续正常工作多长时间____？
(3)如图3，“小黄人”设有自动充电功能，当检测到电池容量低至10%时会自动返回充电。若返回过程中受到的阻力为20牛，为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时机器人离充电座不能超过多少米_____？（剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功）
18．(1)如图所示电压表的读数为___________V；
(2)如图所示，电能表的读数为___________kW·h；
(3)请将图所示的实物电路连接完整。（要求两灯并联，开关同时控制两灯）( )
19．阅读短文，回答问题：
半导体的应用
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体是指导电性可受控制范围可从绝缘体到导体之间的材料。
发光二极管（LED）是半导体二极管的一种，具有单向导电性。当二极管两端外加正向电压时，如果正向电压很小，正向电流也几乎为零，当正向电压大于某个值以后，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。当二极管两端外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流几乎为零，二极管处于截止状态。外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿，因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。
(1)如图甲是一种常见的LED手电筒，发光元件由5个发光二极管并联组成，每个发光二极管的额定电流为30mA，它的能量由可反复充电使用的电池提供，且LED灯发光的颜色会随电压的变化而变化，如右面表格所示。将一个LED灯与50Ω的定值电阻R串联，已知电源电压为4.2V保持不变，闭合开关S，毫安表（为读数更精确的电流表）的读数为20mA，此时LED灯发出_________颜色的光。
两端的电压/V 2 2.4 3.2
LED灯的颜色 红 黄 蓝
(2)如图为某发光二极管中的电流随它两端电压变化的曲线。
①由图甲可知，当二极管两端的正向电压为0.2V时，二极管处于_______（选填“接通”或“截止”）状态。
②当二极管两端的反向电压为50V时，二极管____（选填“会”或“不会”）被击穿。
(3)某家用插座用一只“2V 100mA”的发光二极管（与一定电阻串联在电路中）作为指示灯，将插座接在家庭电路中，指示灯正常发光，则在300s内电流通过发光二级管所做的功为_________J。
20．小亮是一个科技迷，他在网上购买一些器材准备组装成了一艘智能太阳能混合动力航模船，它的动力系统由太阳能电池组、蓄电池组和螺旋桨电机组成，小亮设想有阳光时通过太阳能电池板直接驱动航模前进，没有阳光或者夜晚使用蓄电池驱动。游船照明采用节能LED灯代替普通灯泡。下表为小亮购买元件的部分技术参数。
太阳能电池板 蓄电池 螺旋桨电机 LED灯 普通灯泡
面积0.1m2 容量5000mAh 6V 6V3W 6V15W
光电转换效率20% 额定电压6V 效率80% 发光效率90% 发光效率10%
（1）太阳能是可再生能源，阳光照射时太阳能电池将太阳能转化为 ______能 ，采用LED灯不仅节能，而且发光亮度高。正常发光时表中LED灯是普通灯泡亮度的______倍；
（2）使用蓄电池驱动，蓄电池电量剩余20％自动切断电路进行自我保护。船模在以1米/ 秒前进时受到的阻力是2牛，充满电的蓄电池可以维持使船模以这个速度航行多少小时？( )（不计其他能量损失）
（3）已知船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比（即f=kv2，其中k为常数）。用太阳能电池驱动时，航模的最大速度是多少？（太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1kW计算）( )
【注意：（2）（3）两问要有计算过程】
21．阅读下面的短文，回答问题．
智能机器人
智能机器人有相当发达的“大脑”，具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器如视觉、听觉、触觉、嗅觉．此外，它还有效应器，通过电动机使手、脚、鼻子、触角等动起来．
智能机器人能用人类语言同操作者对话，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求．机器人往往使用熔点为200℃的玻璃钢作外壳，有着其它材质不可替代的优点智能机器人的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池等．
随着智能机器人技术的不断发展和成熟，它将走进千家万户，服务人们的生活．
某款机器人 锂电池 电压 24V
容量 10Ah
电动机 额定电压 24V
额定功率 120W
（1）锂电池充电时的能量转化形式为：电能转化为_____．
（2）关于智能机器人，下列说法中有哪些是正确的？答：_____．
A．传感器是将非电学量转化为电学量的装置
B．温度为200℃的玻璃钢一定是液态
C．智能机器人通过嗅觉能闻到外界的各种气味，说明分子在做无规则的运动
D．智能机器人将最终代替人类
（3）某智能机器人“小骏”站着发射超声波，经过0.02s后收到障碍物的回波，则“小骏”与障碍物间的距离约为_____m．“小骏”靠底座轮子驱动，其驱动电动机的具体参数如表所示，若“小骏”的驱动电动机线圈电阻为0.2Ω，则电动机正常工作下的发热功率为_____W．（设超声波在空气中的传播速度为340m/s）
（4）若当剩余电量减为电池容量的10%时，“小骏”会主动寻找充电器充电，则充满电后至下一次自动充电前，“小骏”能够连续正常工作的最长时间为_____h．为确保“小骏”能顺利返回充电，假设需要充电时离充电器最远路程不能超过600m，则“小骏”返回过程中受到的水平阻力为_____N．（剩余电池容量的40%用于提供克服阻力做功）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
ABC．由题意知，电路中开关闭合后，L2发光较暗，L1正常发光，则两灯不是串联在电路中，因为两灯的定额电流相等，串联时，L1正常发光，通过的电流为0.5A，则通过L2的电流也为0.5A，L2也正常发光。那么两灯并联连接在电路中，所以a、b是电流表，c是电压表。其中，a测干路的电流，b测通过L2的电流。L1正常发光，则电源电压
U=U1=3V
灯L2的电阻
不考虑温度对灯丝电阻的影响时，通过L2的电流
所以干路的电流，即电流表a的示数
I=I1+I2实=0.5A+0.25A=0.75A
故ABC错误；
D．通电1s，电流所做的总功
W=UIt=3V×0.75A×1s=2.25J
故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
A．干电池的两端电压是1.5V，将单只小灯珠接在干电池两端后亮了，说明小灯珠的工作电压是 1.5V ，故A错误；
B．小灯珠接在干电池两端没有亮，对调干电池正负极后亮了，这说明小灯珠具有单向导电性，故B正确；
C．用手试摸点亮的小灯珠几乎不发热，这说明小灯珠产生的内能较少，电能并不是主要转化为内能 ，故C错误；
D．灯带中小灯珠是串联的，串联电路中各用电器相互影响，所以灯带内的一只小灯珠断路后其它会熄灭，故D错误。
故选B。
3．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。
4．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。
5．A
【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。
6．D
【详解】
在常见的家用电器中，电风扇主要把电能转化为机械能，而电视机主要将电能转化为光能和声能，电水壶、电饭煲主要把电能转化为内能，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
7．C
【详解】
A．由图甲可知，两个电阻串联，电压表测量R0两端的电压，由图乙可知，环境温度降低时，热敏电阻R1的阻值增大，根据串联电路的分压规律可知，其两端的电压增大，根据串联电路电压特点可知，R0两端的电压变小，即电压表示数将变小，故A错误；
B．由图乙可知，环境温度为40℃时，R1=20Ω，电路中的电流
R0两端的电压
U0=IR0=0.15A×20Ω=3V
故B错误；
C．当电压表的示数为2V时，电路中的电流
R1的阻值
由图乙可知，此时环境温度为20℃，故C正确；
D．由图乙可知，环境温度为50℃时，R′′1=10Ω，电路中的电流
定值电阻R0在1min内消耗的电能
故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
电能表是测量电能的仪器，单位是，电能表示数的最后一位是小数位，由图可知，电能表的读数为。
故选C。
9．C
【详解】
A.因为电能表两次示数差就是消耗的电能，且注意电能表最后一位是小数，所以，由图知道，他家在这段时间内消耗的电能是：W=8633.5kW h-8543.2kW h=90.3kW h，故A错误；
B.电能表是测量消耗电能的仪表，不是测量电功率的，故B错误；
C.电能表上标有的3600r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转过3600r，所以，当只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min，其消耗的电能是： ，电能表的圆盘转过的圈数是：，故C正确；
D.由该电能表的铭牌知道，其允许接入用电器的最大功率是：P=UI=220V×10A=2200W；但电能表属于测量仪表，不消耗电能，所以，没有额定功率，故D错误．
10．A
【详解】
A．瓦特是功率的单位，故A符合题意；
B．焦耳是电能的单位，故B不符合题意；
C．安培是电流的单位，故C不符合题意；
D．欧姆是电阻的单位，故D不符合题意。
故选A。
11．C
【详解】
A．电风扇工作时将电能转化为机械能和一部分内能，故A错误；
B．电阻一定时，通过导体的电流跟电压成正比，故B错误；
C．某一盏路灯坏了，其它灯还能照常工作，彼此间不受影响，表明它们是并联的，故C正确；
D．在电源外部，电流的方向是从电源的正极经过导线、用电器到电源的负极，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
A．电阻的单位是欧姆，用符号Ω表示，故A符合题意；
B．电流的单位是安培，用符号A表示，故B不符合题意；
C．电压的单位是伏特，用符号V表示，故C不符合题意；
D．电功的单位是焦耳，用符号J表示，故D不符合题意。
故选A。
13．12%
【详解】
由图可知，100J的电能转化为的光能为12J，白炽灯的发光效率为
14． 2022.1 1668
【详解】
（1）[1]电能表上最后一位数字是小数位，单位为，由图知，电能表的读数为。
（2）[2]电阻箱读数时要把数字乘以相应的倍率，由图可知，电阻箱的读数为
15． 超导体 内
【详解】
[1]根据题意知道，石墨烯在一定条件下电阻可以降为零，所以，该条件下石墨烯属于做超导体。
[2]由于超导体的电阻为0，不会产生电热，而电饭锅的发热丝是利用电流热效应将电能转化为内能，所以，它们不能使用超导体。
16． 1038.5 同种 2021
【详解】
（1）[1]如图所示，电能表示数的最后一位是小数位，故读数为1038.5kW·h。
（2）[2]用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，接触验电器的金属球，电子经金属球、金属杆到电金属箔片，金属箔片由于带同种电荷，相互排斥而张开。
（3）[3]如图所示的电阻箱，×1000表示千位数，千位数指的是2，表示2000Ω，同理，百位数是0，十位数是2，个位数是1，故读数为2021Ω。
17． 逐渐变小 102N 1h 216m
【详解】
(1)[1][2]在如图所示，推力始终垂直托盘向上，可知动力臂与阻力大小保持不变，在绕点向上转的过程中，的力臂逐渐变小，由可知，推力逐渐变小；
托盘在水平位置时快件与托盘的重心在同一竖直线上，可得：
，
阻力的大小为：
，
如图所示
[3]所需的推力
；
(2)[4]电池的容量为
，
由得：
；
(3)[5]克服摩擦力做到功为：
，
根据得：
。
18． 2.5 307.5
或
【详解】
(1)[1]从图中可以看到，电压表选择的量程是0~15V，分度值是0.5V，它的读数是2.5V。
(2)[2]从图中可以看到，电能表上的示数，最后一位是小数点后第一位，示数单位是kW·h，它的读数是307.5kW·h。
(3)[3]要求两灯并联，那么两灯的两端应该分别连接在一起，开关同时控制两灯，那么开关应该接在干路，闭合开关，根据电流的流法，可以得到下图所示的两种接法。
或
19． 蓝 截止 会 60
【详解】
(1)[1]一个LED与50Ω的定值电阻R串联，由可知，定值电阻两端的电压为
因为串联电路总电压等于各用电器两端电压之和，所以LED灯两端的电压为
由表格信息可知，此时LED灯发出蓝颜色的光。
(2)①[2]由图可知，当二极管两端的正向电压为0.2V时，正向电流为零，二极管处于截止状态。
②[3]当二极管两端的反向电压为50V时，反向电流突然增大，二极管就会被击穿。
(3)[4]指示灯正常发光，电流通过发光二极管所做的功为
20． 电 1.8 9.6 2m/s
【详解】
解：（1）[1]阳光照射时太阳能电池，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能。
[2]正常发光时，lED灯泡的功率是3W，普通灯泡的功率是15W，LED灯和普通灯泡亮度的比值为
=1.8
（2）[3]充满电的蓄电池的电量
W=UIt=6V×5A×3600s=1.08×105J
螺旋桨电机的效率是80%，牵引力做的功
W1=W×(1-20%)×80%=1.08×105J×80%×80%=69120J
船模匀速航行，受到牵引力和阻力是平衡力，即
F=f=2N
航行的路程
s==34560m
航行的时间
（3）[4]船模在以1米/秒前进时受到的阻力是2牛，已知船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比（即f=kv2，其中k为常数），所以
k==2N/(m2/s2)
f=2v2
太阳能电池驱动时，消耗电能的功率
P=0.1×1kW×20%=20W
电机消耗的功率
P1=P×80%=20W×80%=16W
克服阻力做功的功率
P2=
P2=P1=fv′
16W=2v′2v′
航模的最大速度
v′=2m/s
21． 化学能 AC 3.4 5 1.8 57.6
【详解】
第一空．锂电池充电时是电能转化为化学能；
第二空．A．根据题意知道，具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器如视觉、听觉、触觉、嗅觉．此外，它还有效应器，通过电动机使手、脚、鼻子、触角等动起来，故传感器是将非电学量转化为电学量的装置，故A正确；
B．熔点为200℃的玻璃钢在200℃时可能为液态，也可能为固态，也可能为固液共存，故B错误；
C．智能机器人通过嗅觉能闻到外界的各种气味，说明分子在做无规则的运动，故C正确；
D．智能机器人受到人的控制，但不能最终代替人类，故D错误；
第三空．某智能机器人“小骏”站着发射超声波，经过0.02s后收到障碍物的回波，则“小骏”与障碍物间的距离约为：
s＝v×t＝340m/s××0.02s＝3.4m；
第四空．由表中数据，根据P＝UI知道，电动机正常工作下的电流是 ：
＝5A，
若“小骏”的驱动电动机线圈电阻为0.2Ω，则电动机正常工作下的发热功率是：
P＝I2r＝（5A）2×0.2Ω＝5W；
第五空．机器人正常工作时的电流I＝5A，充满电后的电池容量是Q1＝10Ah，下一次自动充电前的电池容量是：
Q2＝ηQ1＝10%×10Ah＝1Ah，
消耗的电池容量是：
Q＝Q1﹣Q2＝10Ah﹣1Ah＝9Ah，
由 知道，连续正常工作的最长时间是：
＝1.8h；
第六空．电池充满电后储存的电能是：
W＝UIt＝24V×10A×3600s＝8.64×105J；
由题意可得，“小骏”返回过程中克服摩擦力做的功为：
W返＝40%W剩＝40%×10%×W＝40%×10%×8.64×105J＝34560J，
因为W＝Fs＝fs，为确保“小骏”能顺利返回充电，假设需要充电时离充电器最远路程不能超过600m，则“小骏”返回过程中受到的水平阻力是：
＝57.6N．
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