2022年北师大版物理九年级全册第十三章 电功和电功率必考点解析试题（含答案解析）

北师大版物理九年级全册第十三章 电功和电功率必考点解析
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、下列关于安全用电的说法，错误的是（　　）
A．电能表上标有 10（20）A，则其工作时的电流不应超过 20A
B．电对人体造成的伤害程度与通过人体的电流的大小及持续时间有关
C．洗衣机电源插头上标着 E 的导线跟其金属外壳相连
D．某人使用试电笔的时候，试电笔中电流很大，人体中电流很小
2、两只小灯泡L1和L2的额定电压为 1.5V，它们的电流随电压变化的曲线如图所示。根据图像判断，下列选项中正确的是 （　　）
A．L1的电阻大于 L2的电阻
B．通过 L1的电流为 0.25A
C．L2的电阻值为 7.5Ω
D．L1和 L2并联后正常发光，电路消耗的总功率为 0.675W
3、随着生活水平的提高，家用电器越来越多，使用时若出现如图所示的情形，会导致连接插座的导线发热，稍不小心就会导致火灾，究其原因是（　　）
A．电路中的用电器用电时间太长 B．电路中的用电器的总功率过大
C．电路中的用电器过多 D．电路中的用电器的总电阻过大
4、图1所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压为3V且保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图2所示，下列判断错误的是（　　）
A．R1的电阻为5Ω B．滑动变阻器的最大电阻为10Ω
C．电路消耗的最大总功率为1．8W D．电路消耗的最小总功率为1W
5、探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。如图甲和乙所示，两个透明容器中密闭着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来，连接到电源两端，通电一定时间后，比较 两个U形管中液面高度差的变化。则（　　）
A．在图甲中，通过两电热丝的电流不相等，是探究通过导体产生的热量与通过导体电阻的关系
B．在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与导体电流的关系
C．在该实验中，我们是通过观察U形管中液面的高度来比较各容器中电热丝产生热量的多少的
D．英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量跟电阻的二次方成正比，跟导体的电流成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律
6、两根电阻丝的阻值之比是2：3，通过的电流之比是3：2，那么，在相同的时间内两根电阻丝产生的热量之比为(　　)
A．2：3 B．3：2 C．1：1 D．9：4
7、如图所示电路，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，当R2的滑片向右滑动时，下列说法中正确的是（　　）
A．电流表示数不变，两电压表的示数都变大
B．电压表V1与电流表的示数之比保持不变
C．电流表示数变小，电压表V1示数不变，电压表V2示数变大
D．电路消耗的总功率变大
8、小明国庆小长假回老家看望奶奶，发现奶奶卧室的白炽照明灯烧坏了，现商店只有“”的白炽灯泡销售，且该规格白炽灯泡正常工作时的寿命较短，爱动脑筋的小明想到了一种解决办法，即（　　）
A．买两只相同的灯泡并联安装，亮度比安装一只灯泡更亮
B．买两只相同的灯泡串联安装，亮度比安装一只灯泡更亮
C．买两只相同的灯泡并联安装，亮度比安装一只灯泡更暗
D．买两只相同的灯泡串联安装，亮度比安装一只灯泡更暗
9、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
10、在某一温度下，连接在电路中的两段导体甲和乙，电流与其两端电压的关系如图所示。由图中信息可知（　　）
A．甲的电阻是0.2Ω
B．乙是定值电阻，其阻值为5Ω
C．将甲、乙并联后接在电压为2V的电源两端，则通过甲的电流是0.2A
D．通过乙的电流是0.2A时，它消耗的功率为0.4W
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、如图所示为测量　 　的仪表，此时刻该电表的示数是　 　 kW·h。
2、（1）如图所示电阻箱的示数为　 　Ω；
（2）如图所示电能表的示数为　 　kW h。
3、如图所示，电源电压保持3V不变，小灯泡L上标有“2.5V 0.2A”字样，小灯泡的阻值保持不变，开关S1闭合，S2断开时，灯泡正常发光，则R0的电阻值是　 　Ω；若再闭合S2，小灯泡L亮度　 　（选填“变亮”“变暗”或“不变”），电流表的示数变　 　。
4、如图是研究通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验装置。实验中发现，通电时电阻丝温度比连接电路的导线温度高，这是由于在导体中的　 　和通电时间相同的情况下，通电导体产生的热量与导体的　 　成正比。
5、某家用白炽灯上标有“20V40”字样，则1度电可供该灯正常工作　 　h，此灯正常工作时灯丝的电阻为　 　Ω。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、某同学学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是4.2×103J（kg·℃）
（1）如果用某一品牌的电热水器将质量为1kg的水，在一标准大气压下从20℃加热至沸腾，则水需要吸收多少热量？
（2）如果该同学所用的电热水器工作时的实际电功率为1000W，并且热效率（热效率等于水吸收的热量与用电器消耗电能之比）为80%，则电热水器加热时间是多少？
2、如图所示，电源两端电压保持不变，电阻R1的阻值为10Ω。电阻R2的阻值为50Ω。闭合开关S，电阻R2两端的电压为10V。求：
（1）电阻R1两端的电压；
（2）通电10min电阻R2上产生的热量。
3、如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R2的阻值为10Ω，闭合开关S后，电流表的示数为1A，通过电阻R2的电流为0.6A。求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）R1 的电功率P1。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、如图甲为《测量小灯泡电功率》实验电路图。电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）.
（1）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用________（选填A或B）。
A．“20Ω 5A”的滑动变阻器 B．“10Ω 5A”的滑动变阻器
（2）连接电路时，开关应断开，闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片滑到　 　端（选填“左”或“右”）；
（3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是　 　；
（4）排除故障后，闭合开关，移动变阻器的滑片，发现电流表的示数如图乙所示，其读数是　 　A；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　 　端移动（选填“左”或“右”）。
2、在“测量小灯泡额定功率”的实验中，实验器材有∶两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V的小灯泡，滑动变阻器、开关，导线若干，实物电路如图甲所示。
（1）甲图中有一根导线连接错误，在导线上画“×”并在图上改正（所画的导线不能交叉）。
（2）改正错误后进行实验，根据实验数据描出的小灯泡的I-U图像如图乙所示，则小灯泡额定功率是　 　W；
（3）仅用该实验装置中的器材，以下探究活动不能够完成的是____
A．测量小灯泡的电阻 B．探究串联电路电流的特点
C．探究串联电路电压的特点 D．探究电流与电压的关系
（4）完成上面实验后，小明又设计如图丙所示的电路，测出了额定电流为I额，求小灯泡L2的额定功率。实验方案如下：（电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R1，滑动变阻器R2的最大阻值为R2）
①只闭合开关S和S2，移动R1滑片，使电流表示数为I额。
②只闭合开管S和S1，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额。保持滑动变阻器R2的滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式P额=　 　。（用I额、I1、I2、R1、R2中的字母表示）
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】解：A、电能表上标有 10（20）A，其中“20”表示其工作时的短时间电流不应超过20A，A正确，不符合题意；
B、电对人体造成的伤害程度不仅与通过人体的电流大小有关，还与通电时间有关，B正确，不符合题意；
C、三脚插头上标着E的导线（接地线）和用电器的金属外壳相连，是为了防止金属外壳漏电时发生触电事故，C正确，不符合题意；
D、在使用试电笔时，试电笔的高值电阻和人串联在火线和大地之间，所以通过试电笔和人体的电流相等。D错误，符合题意。
故答案为：D
【分析】该题目考查的是安全用电原则，结合四个选项中的行为分析即可。
2、【答案】D
【解析】【解答】ABC．由图可知，两灯泡的电流随电压变化而变化，且图像不是直线，说明亮灯泡灯丝的电阻会改变，因不知道两灯泡的电压，所以不能确定两灯泡的电流和电阻，ABC不符合题意；
D．当两灯泡的电压都为1.5V时，通过L2的电流为0.2A，通过L1的电流为0.25A，根据并联电路的电流规律可知，干路中的总电流为
电路消耗的总功率为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】两个灯泡串联，电流相同，分得的电压与电阻成正比；两个灯泡并联，电压相同，分得的电流与电阻成反比，结合电阻的关系求解分得的电压和流过的电流。
3、【答案】B
【解析】【解答】A．电路中的用电器用电时间太长，如果用电器的总功率不大，或用电器没有全部工作，不会造成干路中的电流过大，不会造成图中的情形，A不符合题意；
B．图中在同一插座上同时使用几个大功率的用电器，会使用电器的总功率过大，会导致干路中的电流过大，会使得连接插座的导线发热甚至燃烧起来，B符合题意；
C．电路中用电器过多，只有用电器的功率较大且同时工作时，才会造成干路中的电流过大，C不符合题意；
D．若电路中用电器的总电阻过大，由欧姆定律可知干路中的电流较小，不会造成图中的情形，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电路中电流过大的原因可能是短路，也可能是是用电器的总功率过大；这两种情况都会使保险丝烧断或跳闸，使家里的其它用电器停止工作。
4、【答案】D
【解析】【解答】A．由图1可知，R1、R2串联，电压表V测R2两端的电压，闭合开关S后，滑片P从b端移到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系如图2，则当滑片P在a端时，电压表示数为0，电流Ia=0．6A，所以 ，A正确，不符合题意；
B．当滑片P在b端时，电压表示数为UP=2V，电流IP=0．2A，所以 ，B正确，不符合题意；
C．电源电压一定，电流越大，电路消耗的总功率越大，所以电路的最大总功率Pmax=UI=3V×0．6A=1．8W，C正确，不符合题意；
D．当电路中电阻最大时，电路消耗的总功率最小Pmin=UImin=3V×0．2A=0．6W，D错误，符合题意。
故答案为：D
【分析】电压表测量滑动变阻器的电压，利用最大示数和电流的比值计算滑动变阻器的最大电阻，根据电路中的最大电流和电阻的乘积计算总电压；利用电源电压和最大电流计算最大电功率，利用电源电压和最小电流计算最小电功率。
5、【答案】B
【解析】【解答】A．在图甲中，由于两容器中的电阻丝串联起来，故通过两电热丝的电流相等，是探究通过导体产生的热量与通过导体电阻的关系，A不符合题意；
B．在图乙中，右侧容器中的电阻在容器外并联一个相同的电阻，根据并联分流则容器内的电流变小，是探究电流通过导体产生的热量与导体电流的关系，B符合题意；
C．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，C不符合题意；
D．英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；焦耳定律的内容为：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，即 ，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】要探究电流大小对导体产热的影响，需要控制电阻大小和通电时间相同；当电阻大小和通电时间相同时，流过导体的电流越大，产生的热量越多。
6、【答案】B
【解析】【解答】根据焦耳定律，计算热量为，B符合题意。
故答案为：B
【分析】根据焦耳定律，计算电阻丝的热量，再计算比值。
7、【答案】B
【解析】【解答】AC．由
电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测电源两端的电压，电流表测电路中的电流。因电源电压保持不变，所以，滑片移动时，电压表V2的示数不变，AC不符合题意；
B．由R＝ 可知，电压表V1与电流表的示数之比等于R1的阻值，而R1为定值电阻，则滑片移动时该比值不变，B符合题意；
D．当R2的滑片向右滑动时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路的总电阻变大，由P＝ 可知，电路消耗的总功率变小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】滑动变阻器滑片向右端移动，接入电路中的电阻变大，再结合串并联电路的电流、电压规律和欧姆定律分析电路中电流和电压的变化。
8、【答案】D
【解析】【解答】由于是在卧室内，亮度可以小一点，可以将两个灯泡串联，这样连接：总电功率较小、在相同时间内消耗电能少；通过电流小、使用寿命长；
AC．相同灯泡的电阻相等，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，两盏灯并联时电路中的电阻小于一盏灯的电阻，因家庭电路上的电压不变，由
可知，两盏灯并联时的实际功率大于接其中一盏时的功率，由灯泡的亮暗取决于实际功率的大小可知，买两只相同的灯泡并联安装，亮度比安装一只灯泡更亮，AC不符合题意；
BD．因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，两盏灯串联时电路中的电阻大于一盏的电阻，因家庭电路上的电压不变，由
可知，两盏灯串联时的实际功率小于接其中一盏时的功率，由灯泡的亮暗取决于实际功率的大小可知，这两盏灯的亮度比接其中一盏时要暗些，B不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由于是在卧室内，亮度可以小一下，可以将两个灯泡串联，根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小判断亮暗关系。
9、【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。
10、【答案】D
【解析】【解答】A.根据电压和电流计算电阻为，A不符合题意；
B.乙物体的电阻随电压改变而改变，B不符合题意；
C.根据图像，当电压为2V时，甲的电流为0.4A，C不符合题意；
D.当乙的电流为0.2A时，电压为2V，电功率为P=UI=2V×0.2A=0.4W，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】利用电压和电流的比值计算电阻，利用电压和电流的乘积计算电功率。
二、填空题
1、【答案】电能；971.6
【解析】【解答】电能表是测量电路中电流做功多少（消耗电能）的仪表。
表盘上的示数最后一位是小数，单位为kW·h，由表盘可以读出此时的示数为971.6kW·h。
【分析】电能表是测量电路中电流做功多少（消耗电能）的仪表，表盘上的示数最后一位是小数，单位为kW·h。
2、【答案】（1）1998
（2）2022.6
【解析】【解答】（1）由图中可知，电阻箱的示数为R=1000Ω×1+100Ω×9+10Ω×9+8Ω×1=1998Ω
（2）电能表的最后一位数为小数，故由图中可知电能表的示数为2022.6kW h。
【分析】电阻箱各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后加在一起，就是接入电路的阻值；电能表黑色数字为整度数,红色的为小数点后面的度数。
3、【答案】2.5；变暗；大
【解析】【解答】开关S1闭合，S2断开时，灯泡与R0串联，电流表测量电路电流。因为灯泡正常发光，所以电路电流为0.2A；由 可得，
又因为串联电路的总电阻等于各部分电阻之和，所以R0的阻值： S1、S2均闭合时，灯泡与R并联后再与R0串联，电流表测量干路电流。因为并联后的总电阻变小，所以灯泡与R并联后总电阻小于灯泡的阻值，而R0的阻值不变，因此电路的总电阻会变小。由于串联电路起分压作用，所以灯泡与R并联的电路两端电压将变小，由 可知，灯泡的实际功率变小，故灯泡的亮度变暗；由 可知，电路的总电流变大，即电流表的示数变大。
故答案为 ；变暗；大。
【分析】根据电压和电流的比值计算电阻，结合串联电路电阻规律计算一部分电阻；并联电路中总电流等于各支路电流之和；在串联电路中，电阻一定时，电流越大，分压越大。
4、【答案】电流；电阻
【解析】【解答】电阻丝与导线串联，而电阻丝的电阻要比导线的电阻大得多，由Q=I2Rt得，在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多，即在导体中的电流和通电时间相同的情况下，通电导体产生的热量与导体的电阻成正比。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
5、【答案】25；10
【解析】【解答】根据电能和电功率的比值计算工作时间为，灯丝电阻为。
故答案为：25；10。
【分析】根据电能和电功率的比值可以计算时间，利用电压和电功率可以计算电阻大小。
三、计算题
1、【答案】（1）解：一标准大气压下水的沸点是100℃，水需要吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J
答：水需要吸收3.36×105J热量
（2）解：热效率
答：电热水器加热时间是7min。
【解析】【分析】（1）根据比热容、质量和温度差，可以计算吸收热量的多少；（2）利用吸收的热量和热效应可以计算消耗的电能，根据电能和电功率计算工作时间。
2、【答案】（1）由电路图可知，R1与R2串联。
因串联电路中各处的电流相等，
所以电路中的电流：，
则电阻R1两端的电压：U1=IR1=0.2A×10Ω=2V；
（2）电阻R2消耗的电能：。
【解析】【分析】由电路图可知，R1与R2串联。
（1）根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电阻R1两端的电压；
（2）根据求出电阻R2消耗的电能。
3、【答案】（1）解：由题意知，源电压保持不变，电阻R2的阻值为10Ω，闭合开关S后，电流表的示数为1A，通过电阻R2的电流为0.6A。根据并联电路电流的规律，则流经R1的电流为
根据并联电路电压的规律可知
电阻R1的阻值
答：电阻R1的阻值为15Ω；
（2）解：R1 的电功率P1为
答：R1 的电功率P1为2.4W。
【解析】【分析】（1）根据并联电路电流规律，计算支路电流，根据电流和电阻的乘积计算电压；利用电压和支路电流的比值计算电阻；（2）利用电压和电流的乘积计算电功率。
四、实验探究
1、【答案】（1）A
（2）右
（3）灯泡断路
（4）0.12A；左
【解析】【解答】(1)小灯泡额定电压为2.5V，灯丝电阻约为12Ω，由 可得，灯的额定电流约为： 电源电压为6V，当小灯泡正常发光时，变阻器分得的电压为： 由 可得，变阻器连入电路中的电阻： 故答案为：用“20Ω 0.5A”的滑动变阻器B；（2）连接电路时，为保护电路，开关应断开，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处的右端；（3）电流表无示数，灯不亮，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路断路了，即故障原因是灯泡断路；（4）灯在额定电压下正常发光，图乙中电流表读数为0.12A，当小灯泡达不到额定电压时，应将滑动变阻器的阻值调小。小灯泡的额定功率可通过公式P=UI计算得出。所以滑动变阻器应向左滑动。
【分析】（1）小灯泡与滑动变阻器串联，串联分压，滑动变阻器分的3.5V电压，结合电路中的电流求解滑动变阻器的电阻即可；
（2）为了保证电路安全，滑动变阻器应处在阻值最大端；
（3）分析电路结构，电路为串联电路，结合电流表、电压表示数的变化，分析电路存在的故障即可；
（4）明确电流表的量程和对应的分度值，结合表盘的指针读数；结合灯泡的电阻求解此时的电压，与额定电压对比即可。
2、【答案】（1）
（2）0.625
（3）D
（4）
【解析】【解答】(1)在测量小灯泡额定功率实验中，小灯泡和滑动变阻器串联，但甲图中小灯泡和滑动变阻器并联，故开关右端与小灯泡左端之间的导线连接错误，应去掉，电压表应测量小灯泡两端电压，缺少一根导线，应将小灯泡左端与电压表负接线柱用导线连接，如图
(2)由图乙可知，当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时，通过其电流I=0.25AP=UI=2.5V×0.25A=0.625W
(3)A．用电压表测量小灯泡两端电压，电流表测量通过小灯泡的电流，根据R ，即可测量小灯泡的电阻，A不符合题意；
B．灯泡和滑动变阻器串联，改变电流表在电路中的位置，可以探究串联电路电流的特点，可以改变滑动变阻器的值，多次测量，得出普遍结论，B不符合题意；
C．将灯泡和滑动变阻器串联，电压表分别测出灯泡、变阻器、电源两端的电压，可以探究串联电路电压的特点，可以改变滑动变阻器的值，多次测量，得出普遍结论，C不符合题意；
D．根据控制变量法，要探究电流与电压的关系，小灯泡电阻应恒定不变，但由图乙可，小灯泡的电阻随温度的升高而增大，所以不能探究电流与电压的关系，D符合题意。
故答案为：D。
(4)]设电源电压为U，滑动变阻器固定位置的电阻分别为 、 ，由上述条件可知U=
U= ( )
联立两式解得： ，由两个测量步骤可知：小灯泡的电阻等于
小灯泡额定功率的表达式P额
【分析】（1）电流表串联在电路中，电压表并联在电路中，滑动变阻器的接线柱一上一下，连接实物图即可；
（2）结合电阻两端的电压和电流，利用功率公式P=UI求解功率；
（3）要研究电流和电阻的关系，需要保证电阻的电压不变；灯泡电阻变化不能进行实验；
（4）结合题目给出的电流和电压值，利用功率公式求解功率的表达式即可。