2021-2022学年度北师大版物理九年级全册第十三章 电功和电功率专题攻克练习题（有解析）

北师大版物理九年级全册第十三章 电功和电功率专题攻克
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、两个额定电压均为 的小灯泡的 图象如图所示，如果将它们分别串联和并联在电路当中。在确保两小灯泡都安全的前提下保证至少一个灯泡正常工作，则串联和并联时两个小灯泡的总功率分别是（　　）
A． B． C． D．
2、下列连接方法中，闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最少的是（　　）
A． B．
C． D．
3、小芳家的电能表上标有的字样，当家里只使用某一用电器时，观察表盘5min转了2周，关于此用电器下列判断正确的是（　　）
A．此用电器可能是电饭锅
B．1度电可供此用电器在此状态下工作25小时
C．此用电器与开关是并联的
D．若此时电路电压为200V，则这段时间内通过此用电器的电荷量为6C
4、下列关于生活用电的说法正确的是（　　）
A．我国家庭电路的正常电压是380V
B．电能表必须安装在总开关之后
C．高大建筑物上的避雷针必须与大地相连
D．有人触电时，保险丝会立即熔断，对人身起到保护作用
5、如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I－U图象，将小灯泡L和电阻R接入图乙所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，下列说法错误（　　）
①只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为3Ω
②再闭合开关S2时，电流表示数增加0.2A
③再闭合开关S2时，电路总功率为1.4W
④再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为240J
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
6、如图甲所示，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从b端滑到a端的过程中，R2消耗的电功率P与通过的电流I的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为6V
B．R1的阻值为20Ω
C．R2的最大阻值为40Ω
D．滑片在a端时，1min内R1消耗的电能为2160J
7、下列是小松同学收集的一些物理数据，不正确的是（　　）
A．一节干电池电压是1.5V B．我国家庭电路的电压是220V
C．实验用小灯泡的电流大约为2A D．家中电视机的电功率约为200W
8、下图是做电学实验时所用电路的一部分，根据图中两表的示数，一定可以测出灯泡（　　）
A．正常发光时的电阻 B．实际电功率
C．消耗的电能 D．产生的热量
9、如图所示是现在一般标准住宅户内配电系统方框图。下列说法正确的是（　　）
A．电能表用来计量家中所有用电器的总功率
B．空调正常工作时，吊灯一定发光
C．如果插座被短路，“漏电保护器”就会切断电流
D．空气开关“跳闸”，可能是电路发生短路引起的
10、关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（　　）
A．保险丝可以用钢丝来代替
B．若空气开关“跳闸”，一定是电路中出现了短路
C．电灯的开关可接在零线上
D．用测电笔辨别火线和零线，手应接触笔尾的金属体
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题5分，共计25分）
1、如图所示，电源电压保持不变，灯L标有“U0、P0”字样，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P移动到中点时，灯L正常发光，电压表示数为2U0，则滑动变阻器的最大阻值为　 　；当滑片P移到最大阻值时，灯L与滑动变阻器的电功率之比为　 　。（不计温度对灯丝电阻的影响）
2、好奇的小李用电水壶烧水4min，发现家中电能表的转盘转过300r，如图所示。则该电水壶消耗的电能为　 　kW·h，其电功率为　 　kW。
3、电热水壶是人们常用的家用电器。若家庭电路中只有电热水壶工作，标有“3000r/（kW h）”的电能表的表盘在10min内转了700r，则电热水壶消耗的电能为　 　J；若加热效率为90%，则可以使　 　kg水从20℃升高40℃。[水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）]
4、如图所示，R1的电阻为10Ω，当S1、S2都闭合时，电压表示数为4.5V，电源电压为　 　V。接着只将S2断开，电压表的示数为3V，此时R2消耗的电功率为　 　W。
5、如图所示的电路中，电阻R1的阻值为4Ω，当开关闭合后，电压表V1的示数为2V，V2的示数为1V，电阻R2在1min内产生的热量是　 　J。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为阻值不变的电热丝，S2是自动控制开关，可实现“加热”和“保温”之间的转换，某次使用该饮水机的过程中，消耗的电功率随时间变化的关系图象如图乙所示。
求：
（1）这种电热饮水机给1kg的水加热，使水从20℃升至70℃所吸收的热量；
（2）30 min内电路消耗的总电能：
（3）电阻R2的阻值。已知水的比热c= 4．2×103J(kg·°C)。
2、现代生活水平不断提高，热水器已经进入了千家万户，如图是一种储水式电热水器，铭牌如图所示，若热水器水箱内装有50kg的水，正常加热40分钟，使水温升高了26℃。[c水＝4.2×103J/（kg·℃），q煤气=3.9×107J/m ]求：
（1）正常加热40分钟消耗的电能。
（2）计算该热水器的热效率。
（3）若不计热量损失，改用煤气进行加热，需要消耗多少m 的煤气（煤气完全燃烧）。
3、多功能养生壶（如图甲）具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎，图乙是某品牌养生壶的简化电路图，当养生壶正常工作时，它的加热功率为880W，保温总功率为242W。求：
（1）该养生壶高温挡加热时的电流。
（2）电阻R2的阻值。
（3）某一天，小明断开家中其他用电器，只接通养生壶在高温挡烧水发现家中标着“3000r/（kW·h）”字样的电能表转盘在2min内转了80转，求此养生壶的实际功率。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
（1）请在如图甲中用笔画线代替导线，完成电路连接；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为　 　W；
（3）接着小明的同桌在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数情况是　 　（选填“示数为零”或“有较大示数”）；
（4）实验完成后小明对实验数据进行了分析：电压表内电阻虽然很大，但实验中仍会有微小的电流通过，这会导致实验时灯泡额定功率的测量值　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值；
（5）这时老师找来四个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻，想让小明完成“探究电流与电阻的关系”的实验。于是小明设计了如图丙所示的电路，他多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持　 　V不变，记下电流表的示数，得到如图丁所示的电流随电阻R变化的图象。
①由图象可以得出结论：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　 　比；
②实验的最后，小明的同桌找来一个25Ω的定值电阻替换掉20Ω的定值电阻后继续探究，实验中他们发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法达到原来的数值。经过思考和计算后，他们发现，在其它条件均不变时，换用电压不高于　 　V的电源即可完成实验。
2、本题有两小题。
（1）如图甲是小红测量小灯泡额定功率的电路图，灯泡额定电压U额=3.8V；
①闭合开关，移动滑动变阻器滑片至图甲所示位置，电压表示数为2V，为测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向　 　端（选填“A”或“B”）移动；
②当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定电流I额=　 　A，额定功率P额=　 　W；
（2）小明想利用小红的实验器材测量一未知电阻Rx的阻值，发现电流表已经损坏。聪明的小明利用小红实验中小灯泡的额定电压和测得的额定电流，设计了如图丙所示的电路，测出了电阻Rx的阻值。请你帮助小明补全实验步骤：
①闭合开关S，将单刀双掷开关S1拨向触点　 　，移动滑动变阻器滑片，　 　；
②开关S仍闭合，再将单刀双掷开关S1拨向另一触点，应　 　（填滑动变阻器滑片位置的变化情况），读出电压表示数为U；
③写出Rx的表达式：Rx=　 　（用所测物理量和已知量的符号表示）。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】A
【解析】【解答】两灯泡的额定电压均为 ，由图象可知，两灯泡的额定电流分别为 、 。因串联电路中各处的电流相等，且在确保两小灯泡都安全的前提下保证至少一个灯泡正常工作，所以电路中的电流 ，由图象可知，两灯泡两端的电压分别为 、 ，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以两个小灯泡的总功率为
因并联电路中各支路两端的电压相等，且两灯泡的额定电压均为 ，所以两灯泡并联时可以同时正常发光，此时电源的电压 ，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以两个小灯泡的总功率
故答案为：A。
【分析】根据电压和电流的乘积计算电功率。
2、【答案】C
【解析】【解答】串联电路总电阻大于任何一个分电阻，并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，根据电阻串联和并联的特点可知，四个图中电路的总电阻关系为
由题知，甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，由 可知，C图中电路的总电阻最大，相同时间内产生的总热量最少。ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】由图比较四个电路中电阻的连接情况，再根据焦耳定律 分析解答。
3、【答案】B
【解析】【解答】A．转过2r消耗的电能
所需的时间为
用电器的电功率为
电饭锅的功率在1000W左右，A不符合题意；
B．由可知：1度电可供此用电器工作的时间为
B符合题意；
C．开关控制用电器，故开关与用电器串联，C不符合题意；
D．由公式可知
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合电能表的参数求转动2r消耗的电能，根据公式P=求出电功率；根据生活经验估测家用电器的名称。
根据P=计算时间；根据公式W=QU计算电荷量；注意开关与用电器串联。
4、【答案】C
【解析】【解答】A．我国家庭电路的电压是220V，不是380V，A不符合题意；
B．家庭电路中，输电线进户后首先接到电能表上，后面依次是总开关、保护设备、用电器和导线等，B不符合题意；
C．高大建筑物顶端带有针状的金属物用很粗的金属线跟大地相连，发生雷电时，可以把闪电的强大电流传导到大地中去，可以避免建筑物遭受雷击，C符合题意；
D．有人触电时，不会引起电路中的电流过大，保险丝不会熔断，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】家庭电路中，开关要连在火线上，保险丝和空气开关要连在火线上，三孔插座遵循遵循左零右火上接地的连线，用电器的金属外壳要接地线，可以防止表面带电而引发触电事故。
5、【答案】C
【解析】【解答】只闭合开关S1时，电路为小灯泡L的简单电路。由图甲可知，当 ，
时，小灯泡L的实际功率
与题干符合，由欧姆定律可得，小灯泡L的电阻
故①错误。由前面的分析可知，电源电压
再闭合开关S2时，小灯泡L与电阻R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以
由图甲可知，通过电阻R的电流
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，干路电流等于各支路电流之和，所以电流表示数增加了0.2A，故②正确。由②知，再闭合开关S2时，干路电流
电路的总功率
故③正确。在1min内电阻R产生的热量
故④错误。C错误，符合题意，AB中有正确的，不符合题意；D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据用电器的U-I图像，根据已知电功率判断电压和电流；根据电压和电流的比值计算电阻；根据并联电路电流规律计算干路电流，利用电压和总电流的乘积计算总电功率；根据电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能。
6、【答案】A
【解析】【解答】由图可知，当电流为0.2A时，即滑动变阻器在b端，全部接入电路时，R2消耗的电功率为0.8W，则由 可知，R2最大电阻为
此时电源电压可表示为
由图可知，当电流为0.6A时，即滑动变阻器在a端，电路仅R1接入电路，电源电压可表示为
由以上两式，可知 ，
滑片在a端时，1min内R1消耗的电能为
A．电源电压为6V，A符合题意；
B．R1的阻值为10Ω，B不符合题意；
C．R2的最大阻值为20Ω，C不符合题意；
D．滑片在a端时，1min内R1消耗的电能为216J，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据电功率和电阻可以计算电阻和电压的大小；根据串联电路电压规律，计算总电压，利用电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能。
7、【答案】C
【解析】【解答】A．一节新干电池电压是1.5V，A正确，不符合题意；
B．我国家庭电路的电压是220V，B正确，不符合题意；
C．实验用小灯泡的电流约为0.2A，C错误，符合题意；
D．家中电视机的电功率约为200W，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出符合实际的选项即可。不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最符合实际的是哪一个。
8、【答案】B
【解析】【解答】A．电压表测小灯泡两端实际电压，电流表测流过小灯泡的实际电流。但小灯泡的电阻受温度影响，正常工作时的电阻不能由该电路测出，A不符合题意；
B．小灯泡的实际功率 ，由该电路可以测出小灯泡的实际功率，B符合题意；
C．小灯泡消耗的电能 ，要测出小灯泡消耗的电能，必须要测量小灯泡的通电的时间，该电路不能测出小灯泡消耗的电能，C不符合题意；
D．要测小灯泡产生的热量，需要测量通电时间，该电路不能测出小灯泡产生的热量，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电压表可以测量电压，电流表测量电流，利用电压和电流的乘积可以计算实际电功率，利用电压和电流的比值可以计算电阻。
9、【答案】D
【解析】【解答】A．电能表是用来计量家中所有用电器消耗的电能的，A不符合题意；
B．空调和吊灯属于并联，他们并不影响互相的工作，B不符合题意；
C．漏电保护器与插座是串联的，插座处发生漏电或有人触电时才会切断电源；如果插座被短路，空气开关就会切断电流，C不符合题意；
D．电路发生短路，电路中的电流非常大，这时空气开关就会“跳闸”，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电能表是用来计量家中所有用电器消耗的电能的；家庭电路中各用电器并联；空气开关就会“跳闸”，可能是短路或总功率过大。
10、【答案】D
【解析】【解答】A．保险丝不可以用钢丝来代替，因为保险丝是用电阻较大、熔点较低的材料制成，当电流过大时，可以及时切断电路，而钢丝不能起到这种作用，A不符合题意；
B．电路中的空气开关跳闸，是电路中电流过大引起的，而电流过大是原因有：电路中总功率过大和短路，B不符合题意；
C．电灯的开关应接在火线与电灯之间，这样才能保持在断开开关时，切断电灯与火线的连接，避免触电，C不符合题意；
D．使用测电笔时，手应接触笔尾的金属体，才能构成回路，接触火线时，氖管才能发光，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】家庭电路中，开关要连在火线上，保险丝和空气开关要连在火线上，三孔插座遵循遵循左零右火上接地的连线，用电器的金属外壳要接地线，可以防止表面带电而引发触电事故。
二、填空题
1、【答案】；1∶4
【解析】【解答】因为灯正常发光，所以灯的电压为U0，电功率为P0，所以电路中的电流为 ，此时接入电路的滑动变阻器的电阻为
因为滑动变阻器滑片在中点，所以滑动变阻器的最大电阻为
灯L的电阻为
灯L与滑动变阻器的电功率之比为
【分析】理清元件的连接方式及电表的测量对象，根据P=算出小灯泡的电阻，当滑动变阻器的滑片P移动到中点时，灯L正常发光，其两端的电压和额定电压相等，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻的阻值之比，利用P=I2R求出当滑片P移到最大阻值时灯L与滑动变阻器的电功率之比。
2、【答案】0.1；1.5
【解析】【解答】电能表转盘转300r，电水壶消耗的电能W＝ kW·h＝0.1kW·h
电水壶的功率P＝ ＝1.5kW
【分析】结合电能表的参数，求电能表转盘转300r消耗的电能，再利用P=求出电水壶的功率。
3、【答案】8.4×105；4.5
【解析】【解答】3000r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000转，转盘转700r消耗的电能
由题知，水吸收的热量
由可得，水的质量
【分析】结合电能表的参数求转盘转700r消耗的电能；水吸收的热量Q吸=W×90%，由Q=cm△t公式变形可求得水的质量。
4、【答案】4.5；0.45
【解析】【解答】开关S1和S2都闭合时，电阻R2被短路，此时电压表示数为电源电压，故电源电压为4.5V。只断开S2，此时R1和R2串联，电压表测量的为R1两端电压，由欧姆定律可计算出电路中电流
串联电路中电流处处相等，所以流过R2的电流为0.3A，此时R2两端电压为
由R2的电压和电流，可求R2消耗的功率
【分析】由题意可知，本题考查了电路中电压、电功率等常见物理量的计算。可以根据欧姆定律以及电功率的计算公式进行解析。
5、【答案】30
【解析】【解答】如图R1、R2串联，V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电路中的电流
电阻R2在1min内产生的热量Q=W=U2It=1v 0.5A 60s=30J
【分析】利用电压和电阻的比值计算电流；根据电压、电流和时间的乘积计算产生的热量。
三、计算题
1、【答案】（1）根据水的比热容、质量和温度差计算热量为；
（2）根据电流和时间的乘积计算消耗的电能为；
（3）根据最大电功率和最小电功率的差计算R2的电功率为P2=660W-220W=440W，
电阻为。
【解析】【分析】（1）根据比热容、质量和温度差的乘积计算吸收的热量；（2）利用电功率和时间的乘积，计算消耗的电能；（3）根据电压和电功率的大小，可以计算电阻的大小。
2、【答案】（1）解：加热时间t=40min=2400s
正常加热40分钟消耗的电能W=Pt=2600W×2400s=6.24×106J
答：正常加热40分钟消耗的电能是6.24×106J；
（2）解：水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×26℃=5.46×106J
该热水器的热效率η==87.5%
答：计算该热水器的热效率是87.5%；
（3）解：因为不计能量损失，所以Q吸=Q放
需要消耗煤气的体积V==0.14m
答：若不计热量损失，改用煤气进行加热，需要消耗0.14m 的煤气（煤气完全燃烧）。
【解析】【分析】（1）根据P=求出加热状态下电热水器正常工作40min需消耗电能。
（2）根据Q=cm△t求出水吸收的热量；根据η=求出效率的大小。
（3）煤气放出的热量等于水吸收的热量，根据Q=Vq求出完全燃烧煤气的体积。
3、【答案】（1）解：加热时功率为880W，根据公式 可得加热档电流为
（2）解：加热时功率为880W，根据公式 可得R1的阻值为
保温总功率为242W，总电阻为
电阻R2与R1串联，R2的阻值为
（3）解：养生壶在2min内，消耗的电能为
养生壶的实际功率为
【解析】【分析】（1）结合用电器的额定功率和额定电压，利用功率的变形公式I=P/U求解用电器的电流即可；
（2）结合用电器的额定功率和额定电压，利用功率的变形公式R=U2/P求解用电器的电阻；
（3）通过电能表的表盘可以看出，每消耗一度电转盘转动3000圈，结合题目给出的转盘转动的圈数求解消耗的电能； 结合消耗的电能和用电器工作的时间，利用公式P=W/t求解用电器的功率。
四、实验探究
1、【答案】（1）
（2）1.9
（3）有较大示数
（4）大于
（5）2.5；反；5.5
【解析】【解答】(1)答案如图
(2)当电压表的示数为3.8V，灯泡正好正常工作，图乙电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以通过灯泡的电流I=0.5A，则灯泡的额定功率为
(3)在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，将导致电压表、电流表、滑动变阻器串联在电源两端，电压表变成测量电源电压，所以电压表的示数情况是有较大示数。
(4)由实物图知，电压表并联在灯泡两端，所以测灯泡电压是准确的，电压表中也会有一定的电流通过，那么电流表测的通过灯泡和电压表的电流之和，所以以电流表示数作为通过灯泡的电流比实际通过灯泡电流偏大，由P=UI可知，额定功率的测量值大于其真实值。
(5)由图丁所示的电流随电阻R变化的图象可知，当电流为0.5A时R的阻值为5Ω电压表的示数保持为
由图象可以得出结论：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
根据串联电路电压的规律及分压原理：
当变阻器连入电路的电阻最大30Ω时，对应的定值电阻25Ω，此时电源最小电压为
所以应该换用电压不高于5.5V的电源即可完成实验。
【分析】（1）测量灯泡电功率时，电压表和灯泡并联；（2）根据电流表的量程和指针位置测量电流，利用电压和电流的乘积计算电功率；（3）串联电路中，电压表测量的位置断路，电压表测量电源电压；（4）若考虑电压表的电流，则灯泡的电流偏大，电功率偏大；（5）探究电流和电阻关系时，电压表示数不变，根据电流和电阻的乘积计算电压；当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；根据电压表处电阻的最大值和滑动变阻器的最大值的比，计算分压比，再计算电源电压的大小。
2、【答案】（1）A；0.3；1.14
（2）2；使电压表示数为 ；保持滑片P的位置不动；
【解析】【解答】(1)①当电压表示数为3.8V时，灯泡才正常发光，由题目可知此时电压表示数为2V，所以滑动变阻器的阻值要变小，即向A端移动，使电压表示数为额定电压值3.8V。②根据电流表指针位置和所接量程可知 ，则额定功率 (2)①②③①闭合开关S，将S1拨到触点2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3.8V，此时小灯泡正常发光，电路中的电流是 ②再将开关S1拨到另一触点1，保持滑动变阻器的滑片P位置不动，读出电压表的示数为U；③在②中，电压表测灯与未知电阻的总电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时未知电阻Rx的电压为
此时流过未知电阻Rx的电流为 ，Rx的表达式
【分析】（1）在串联电路中，电阻减小，分压减小，根据电流表选择的量程和指针位置测量电流，利用电压和电流的乘积计算电功率；（2）只利用电压表测量灯泡电功率时，首先利用电压表测量灯泡的分压，使灯泡达到额定电压，再利用电压表测量灯泡和定值电阻的分压，利用定值电阻的分压和电流的比值计算电阻。