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（有解析）

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．图是某款电子测温仪及它内部的原理图，电源电压保持不变，显示仪由电压表改装而成，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为定值电阻。下列说法正确的是（　　）
A．被测者体温越高，电路中的电流越小
B．被测者体温越高，定值电阻R0两端电压越大
C．被测者体温越低，整个电路消耗的功率越大
D．将R0换为阻值更大的电阻，测相同温度时，显示仪示数变小
2．家庭电路中，当电流过大时会自动切断电路的是（　　）
A．熔断器 B．电流表 C．进户线 D．测电笔
3．关于家庭电路安全用电的说法正确的是（　　）
A．电冰箱的金属外壳应该与大地相连
B．家庭电路中，空气开关跳闸一定是因为电路发生了短路
C．使用试电笔时，手指不能接触笔尾金属体
D．更换灯泡前不用断开电源开关
4．在学习、生活中所涉及到的物理量，你认为最接近实际情况的是
A．电冰箱一天消耗的电能约为50kW·h
B．教室电风扇额定电功率约为1000W
C．对人体的安全电压不高于36V
D．液晶电视正常工作电流约为10A
5．有两根电热丝、，且，若单独用烧开一壶水，所需时间为。若将这两根电热丝分别串联和并联在同一电源中烧开同一壶水，则所需的时间分别为（不计热损失）（　　）
A．、 B．、 C．、 D．、
6．下列有关数据符合实际的是（　　）
A．家用电饭锅正常工作时的电流约为4A
B．家用冷暖空调的功率约为200W
C．一个机械经改进后其效率可达100%
D．一名中学生从一楼登上三楼克服自身重力做的功约为300J
7．小乐按图听示连接电路，其中R1、R2、R3是三段电阻丝（R1A．a、b、c B．c、a、b C．c、b、a D．a、c、b
8．如图所示电路，闭合开关后两灯均正常发光，下列判断正确的是（　　）
A．电流表A1测通过灯L1的电流
B．两电流表的示数一定不相同
C．两灯的额定功率一定不相同
D．仅断开S2，电流表A2的示数不变
9．关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是
A．所有家用电器的外壳都需要接地
B．家庭电路中各个用电器都是串联的
C．使用试电笔判断哪条导线是火线时，手不要按住笔尾金属体
D．若空气开关“跳闸”，可能是电路中出现了短路
10．关于电功率，下列说法正确的是（　　）
A．用电器消耗的电能越多，它的电功率越大
B．用电器工作时所用的时间越短，它的电功率越大
C．消耗的电能一定时，所用时间越长，它的电功率越大
D．用电器工作的时间一定时，消耗的电能越多，它的电功率越大
二、填空题
11．一台电动机，额定电压为100V，电阻为2Ω，正常工作时，通过的电流为5A，则电动机正常工作10min产生的电热为______J，若只考虑电流热效应引起的能量损失，该电动机的效率为______。
12．如图所示电路中，R1、R3是定值电阻，R2是滑动变阻器，最大值为R0，a、b为两端端点，电源电压为12V且保持不变。当开关S、S1闭合，滑片距b端为ab总长度的三分之二时，R1两端电压为U1，变阻器R2的功率为P2；当开关S、S2闭合，滑片移到b端时，R2两端电压为U2'，电阻器R3的功率为P3。已知：R1︰R3=2︰1，U1︰U2'=8︰9，P3=0.9W，则R1︰R0=_________，P2大小为_________W。
13．如图甲所示电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为R。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从一端移到另一端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，则定值电阻R0的阻值为 ___________Ω；当滑动变阻器接入电路阻值分别为和R时，滑动变阻器消耗的功率分别为P1、P2，则P1∶P2=___________。
14．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。
15．图中电能表的示数为______kW·h。
三、综合题
16．阅读下面短文并回答问题
混合动力汽车
图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的20%增大至最大值的70%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示，汽车的某些参数如下表所示。（燃油热值q=4.0×107J/kg）
电机 输出最大功率/kW 40
电池 输出电压/V 300
最大容量/J 1.0×108
整车 质量/t 1
（1）混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机，如图所示是汽油机的___________冲程，若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功___________次；
（2）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是___________；
（3）下列说法不正确的是___________
A．蓄电池充电时电能转化为化学能 B．司机遇到紧急情况刹车时，人会向前倾
C．行驶时轮胎发热是因为热传递 D．测试过程中汽车行驶时的牵引力为2000N
（4）整个测试过程中，该汽车发动机的牵引力做功为___________J，同时蓄电池获得的电能为___________J，经过测试可以大致计算出，在这种情况下汽车的能量利用率为___________；
（5）在汽车的测试过程中，若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能
①该车在电池充满电的情况下以25km/h最多可行驶___________km；
②该车所能达到的最大速度为___________km/h。
17．第24届冬奥会于2022年2月4日在北京召开彰显中国自信，奥运精神温暖人心；
（1）下图是2022年北京冬奥会的会徽，名字叫“冬梦”，以汉字“冬”为灵感，运用书法艺术形态，传递出实现“三亿人参与冰雪运动”的目标。其中短道速滑是我国的一个优势项目，运动员在起跑时，冰刀用力向后蹬冰面，运动员向前跑出，这是因为力的作用是___________的；在滑行的过程中，以冰面为参照物运动员是___________的（选填“运动”或“静止”）；由于摩擦，冰刀的温度升高，这是通过___________的方式增加了冰刀的内能。
（2）冬奥会投入使用的冬奥场馆“冰立方”，场馆依靠直径为13米的采光井及19根导光管将自然光引入室内，每月可节约用电2100kW·h，这些电能可供照明功率为10kW的场馆正常照明_________h；若这些能量由热值为3×107J/kg的焦炭燃烧获得，则至少需完全燃烧___________kg的焦炭。
（3）假如“五环破冰”是真实的，则“水凝结成冰”中的“凝结”实质是________现象；冰被雕刻过程中，冰的_________（选填“质量”或“密度”）一定不变；五环拔地而起的过程中，五环的_________（选填“动能”或“重力势能”）一定增大。
（4）在国旗传递时，小男孩用小号吹响嘹亮深情的《我和我的祖国》响彻全场。小号是空气柱_______发声的，小号与其他乐器发出声音的________不同。“嘹亮”主要用来描述声音的_________。
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．在抗击新冠肺炎疫情期间，中医为诊疗发挥了积极作用，成为世界瞩目的“中国战法”重要组成部分。如图甲所示为小艺同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个档位，工作电路简化为图乙所示，其中S'为档位开关，R1和R2为定值电阻，A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火档时，红灯亮；处于文火档时，绿灯亮。已知电中药壶额定电压为220V，猛火档的额定功率为2420W，R2=180Ω。
（1）根据题意，可判断A灯是______（选填“红”或“绿”）灯；
（2）求电中药壶文火档的额定功率______；
（3）暑假的一天晚上，小艺用电中药壶帮奶奶熬药，先用猛火挡加热6min至沸腾后，再用文火档慢熬30min，共消耗电能0.3kW·h。由此计算电中药壶工作时的实际电压______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
由图可知定值电阻R0与热敏电阻R串联，显示仪并联在定值电阻R0两端。
AB．因为R的阻值随温度的升高而减小，被测者体温越高，则R的阻值越小，则电路总电阻越小，根据可知电路中的电流越大，由可知定值电阻R0两端电压越大，故A错误，B正确；
C．因为R的阻值随温度的升高而减小，故被测者体温越低，则R的阻值越大，则电路总电阻越大，根据可知电路中的电流越小，根据P=UI可知整个电路消耗的功率越小，故C错误；
D．将R0换为阻值更大的电阻，则电路总电阻变大，根据可知电路中的电流变小；而测相同温度时，即热敏电阻R的电阻不变，根据可知热敏电阻R两端的电压变小，根据串联分压可知定值电阻R0两端电压越大，即显示仪示数变大，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
家庭电路中，当电流过大时会自动切断电路的是熔断器，故选A。
3．A
【详解】
A．有金属外壳的电冰箱应使用三孔插座，让金属外壳接地可以防止金属外壳带电而发生触电事故，故A正确；
B．家庭电路中，空气开关跳闸可能是因为电路发生了短路，也可能是电路的总功率过大，故B错误；
C．使用试电笔时，手指不能接触笔尖金属体，但要接触笔尾金属体，故C错误；
D．更换灯泡前，应断开电源开关，以防止人接触用电器时触电，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．冰箱24小时的耗电量一般是0.5度～1.5度，即为1kW h左右，故A不符合实际情况；
B．教室电风扇额定电功率约为100W左右，故B不符合实际情况；
C．只有不高于36V的电压才是安全电压，故C符合实际情况；
D．液晶电视正常工作时的功率约为100W左右，正常工作电压U=220V，工作时的电流大约为
，
故D不符合实际情况。
5．D
【详解】
烧开同一壶水所需热量相同，设为Q吸，不计热损失，单独用R2烧开一壶水时
Q吸＝I2R2t＝
若将这两根电热丝串联接入电路，由串联电阻的规律，电路总电阻
R串＝R1+R2＝3R2+R2＝4R2
由可得，电热丝串联烧开同一壶水所用的时间
若将这两根电热丝并联接入电路，则电路总电阻
R并＝
类似地，电热丝并联在同一电源中烧开同一壶水所用的时间
t并=
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
6．A
【详解】
A．家用电饭锅正常工作时的功率在1000W左右，通过的电流约为
左右，故A符合实际；
B．家用冷暖空调的功率在1000W以上，故B不符合实际；
C．使用任何机械做功时，都一定会有额外功，机械效率都小于100%，故C不符合实际；
D．中学生体重约500N，三楼的高度为
h＝2×3m＝6m
该同学登楼做的功
W＝Gh＝500N×6m＝3000J
故D不符合实际。
故选A。
7．C
【详解】
由电路图知，电阻丝R1、R2先串联再与R3并联，且R1故选C。
8．B
【详解】
AB．从图中可以看出，两灯泡并联，电流表A1测通过灯L2的电流，电流表A2测通过总电路的电流，电流表A1示数小于电流表A2示数。故A错误，B正确；
C．两灯泡并联，电压相等，当灯泡的电阻相同时，灯泡的功率相等。故C错误；
D．仅断开S2，电路中只有灯泡L1工作，电流表A2测量L1电流，示数比原来小。故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．有些电器的外壳是金属的，为了防止漏电，把外壳接地让漏出来的电导入到大地，避免触电，并不是所有的用电器的外壳都接地，故A错误；
B．家庭电路中各用电器之间互不影响，并且能正常工作，所以各家用电器之间是并联的，故B错误；
C．使用试电笔时笔尖应该接触被测导线，手指按住笔尾金属体，故C错误；
D．空气开关“跳闸”，是由于电路中的电流过大，可能是短路，也可能是电路中的总功率过大，故D正确。
10．D
【详解】
A．用电器消耗的电能越多，做的功越多，做功所用时间不确定，不能比较功率大小，故A错误；
B．用电器工作时所用的时间越短，做功多少不确定，不能比较功率大小，故B错误；
C．消耗的电能一定时，所用时间越长，它的电功率越小，故C错误；
D．用电器工作的时间一定时，消耗的电能越多，由可知，电功率越大，故D正确。
故选D。
11． 3×104 90%
【详解】
[1]电动机正常工作10min产生的电热为
Q=I2Rt=(5A)2×2Ω×10×60s=3×104J
[2]电动机消耗的电能
W=UIt=100V×5A×10×60s=3×105J
若只考虑电流热效应引起的能量损失，电动机输出的机械能
W机械=W-Q=3×105J-3×104J=2.7×105J
该电动机的效率为
12． 2︰3 1.6
【详解】
[1][2]当开关S、S1闭合，R1、R2串联在电路中，滑片距b端为ab总长度的三分之二时即接入三分之一阻值，R1两端电压为U1，电路电流为
则
当开关S、S2闭合，R3、R2串联在电路中，滑片移到b端时接入最大阻值，R2两端电压为U2'，电阻器R3的功率为P3，电路中电流为
则
已知R1︰R3=2︰1，U1︰U2'=8︰9，则
解得
或（舍去）
已知U1︰U2'=8︰9、P3=0.9W，则
解得
变阻器R2的功率为P2为
13． 40 9∶8
【详解】
[1]闭合开关S后，两电阻串联，电压表测量变阻器两端电压，当滑动变阻器的滑片P在最左端时接入电阻为零，电压表示数为零，此时电源电压
滑片P在最右端时接入最大阻值，电压表示数最大，此时电源电压
联立可得
，
滑动变阻器最大电阻为
[2]当滑动变阻器接入电路阻值分别为和R时，滑动变阻器消耗的功率分别为P1、P2，此时
则
14． 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。
15．2020.1
【详解】
由电能表盘上的数据可知，单位为kW·h，示数最后一位为小数，则读数为2020.1kW·h。
16． 做功 20 增大牵引力 C 1×108 5×107 37.5% 80 60
【详解】
（1）[1]进、排气门关闭，火花塞点火，活塞下行，此时为汽油机的做功冲程。
[2]飞轮转速为
n=2400r/min=40r/s
飞轮每秒转40转；已知汽油机每个工作循环中，飞轮转动2转，对外做功1次，因次，汽油机每秒对外做功20次。
（2）[3]根据公式可知，当功率P恒定时，减慢车速v，可以使汽车获得更大的牵引力F。
（3）[4]A．蓄电池充电时，电能转化为化学能存在电池中，待蓄电池被使用时，存储的化学能又转化为电能，实现对外供电，故A正确，不符合题意；
B．司机遇到紧急情况刹车时，由于惯性，人有继续保持向前运动的趋势，故人会前倾，故B正确，不符合题意；
C．行驶时轮胎发热，是因为摩擦力对轮胎表面做功，导致轮胎内能增加，温度升高，故C错误，符合题意；
D．测试过程中汽车以v=50km/h匀速行驶，故汽车处于平衡状态，水平方向所受的牵引力与摩擦阻力相等，结合图乙可知，此时汽车受到的摩擦阻力为2000N，故其牵引力也为2000N，故D正确，不符合题意。
故选C。
（4）[5]汽车以v=50km/h匀速行驶t=1h，行驶的距离为
s=vt=50km/h×1h=50km=5×104m
牵引力为F=2×103N，则牵引力做功为
W=Fs=2×103N×5×104m=1×108J
[6]蓄电池储存的能量的最大值为W电池=1.0×108J，能量由最大值的20%增大至最大值的70%，获得的电能为
W获得=(70%-20%)×W电池=5.0×107J
[7]汽油燃烧释放的能量为
Q放=mq=10kg×4.0×107J/kg=4×108J
在这种情况下汽车的能量利用率
（5）[8]当汽车速度为v0=25km/h，根据图乙可知，汽车受到的摩擦阻力为
f0=1000N
设汽车最远行驶距离为s0，电池最大输出能量为
Wmax输出=80%×1.0×108J=8×107J
则汽车最远行驶距离为
[9]根据图乙可知，汽车所受阻力与速度的关系为
fx=40N·h/km×v=144N·s/m×v
汽车电机输出功率与速度、阻力的关系为
P电机=fxv=144N·s/m×v2
电机最大输出功率为Pmax=40kw时，可以获得最大速度
17． 相互 运动 做功 210 252 凝固 密度 重力势能 振动 音色 响度
【详解】
（1）[1]因为力的作用是相互的，运动员在起跑时，冰刀用力向后蹬冰面，冰面给运动员一个反方向的力，使运动员向前跑出。
[2]在滑行的过程中，以冰面为参照物，运动员的位置发生了变化，故以冰面为参照物运动员是运动的。
[3]冰刀与冰面摩擦，通过做功增大了冰刀的内能，使冰刀的温度升高。
（2）[4]每月可节约用电2100kW·h，这些电能可供照明功率为10kW的场馆正常照明时间
[5]若这些能量通过焦炭获得，需要焦炭的质量
（3）[6]水凝结冰，是由液态变为固态，属于凝固。
[7]冰被雕刻过程中，质量会随着体积的减小而减小，由于冰的种类没有发生变化，故冰的密度一定不变。
[8]动能的大小与物体的质量和速度有关，重力势能的大小与物体的质量和所处高度有关；五环拔地而起的过程中，无法知道速度如何变化，故无法判断动能如何变化；但五环的高度一定是越来越高，故重力势能一定增大。
（4）[9]声音是由物体的振动产生的，小号是利用空气柱振动而发声的。
[10]我们能区分不同的乐器之间的声音，是因为它们发出的音色不同。
[11]声音的三个特性分别是音调、响度、音色，小号吹响嘹亮深情的《我和我的祖国》响彻全场，这里的嘹亮指的是声音的响度。
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． 红灯 242W 200V
【详解】
（1）[1]指示灯的阻值忽略，当开关S闭合，S′打至触点M时，电路为两电阻和指示灯B的串联电路，此时电路中总电阻较大，根据
可知总功率较小，电中药壶处于文火挡，绿灯亮，所以指示灯B是绿灯；当开关S闭合，S′打至触点N时，电路为R1和指示灯A的串联电路，此时电路中总电阻较小，根据
可知总功率较大，电中药壶处于猛火挡，红灯亮，所以指示灯A是红灯。
（2）[2]猛火挡的额定功率为2420W，根据
可知，电阻R1的阻值
当开关S闭合，S′打至触点M时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，电中药壶处于文火挡，故电中药壶文火挡的额定功率
（3）[3]设实际电压为U实，共消耗电能0.3kW·h，即
W实=0.3kW·h=1.08×106J
根据
可知，消耗的总电能
W=U实2R1t1+U实2R总t2=U实220Ω×6×60s+U实220Ω+180Ω×30×60s
即
解出U实=200V。
答案第1页，共2页
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