粤沪版物理九年级上册同步提优训练：第十五章 电能与电功率 本章复习（Word有答案）

章末复习
易错点一　对电能表表盘认识有误区
例1　小明家的电能表上标有“3000 r/(kW·h)”字样,小红家的电能表上标有“2000 r/(kW·h)”字样。在1 h内,两电能表转盘均转过6000转。下列相关描述正确的是(　　)
A.时间相同,所以两电能表消耗的电能一样多
B.在该段时间内,小红家用电器消耗的电能多于小明家用电器消耗的电能
C.在该段时间内,小明家的电能表转盘转得快
D.在任何时候,小明家的电能表转盘都比小红家的转得快
[易错总结] (1)电路中每消耗1 kW·h的电能,不同的电能表转盘转动的圈数不一定相同。(2)同一个电能表,接入的用电器电功率越大,转盘转得越快。
易错点二　不能正确应用公式比较实际功率的大小
例2　把标有“6 V　6 W”的小灯泡L1和标有“6 V　3 W”的小灯泡L2串联后接在电源电压为6 V的电路中(不考虑灯丝电阻的变化),下列说法正确的是 (　　)
A.因为通过它们的电流相等,所以灯L1和L2一样亮
B.因为灯L1额定功率比较大,所以灯L1比较亮
C.因为灯L1电阻较小,实际功率较大,所以灯L1较亮
D.因为灯L2电阻较大,实际功率较大,所以灯L2较亮
[易错总结] (1)灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,实际功率越大,灯泡越亮。(2)串联电路中电流处处相等,比较实际功率时可用公式P=I2R。(3)并联电路中各支路两端电压相等,比较实际功率时可用公式P=。
易错点三　疏忽灯泡电阻的变化
例3　实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图像如图所示,则中有关此小灯泡功率P与U2或P与I2的图像可能正确的是(　　)
[易错总结] (1)由R=,根据U-I图像可判断小灯泡的电阻变化情况。(2)在P-U2图像中,图像上某点切线的斜率为电阻的倒数;在P-I2图像中,图像上某点切线的斜率为电阻R。
易错点四　混淆电路中的“变”与“不变”
例4　如图所示的电路,不考虑温度对灯丝电阻的影响,电源电压保持不变,定值电阻R的阻值为10 Ω,若在a、b间接入一个标有“4 V　4 W”的灯泡L1,闭合开关S,它恰好能正常发光。若在a、b间接入一个标有“4 V”的灯泡L2,闭合开关S,它比正常发光时要稍亮一些,则下列判断不正确的是 (　　)
A.电源电压为14 V B.R的实际功率变大
C.整个电路的实际功率变小 D.灯泡L2的额定功率小于4 W
　
例5　如图所示,电源电压恒为15 V,定值电阻R的阻值为20 Ω,闭合开关后,使变阻器接入电路的阻值减小5 Ω,电流表示数变化了0.1 A,则下列说法正确的是 (　　)
A.电流表示数减小了0.1 A B.电压表示数减小了0.5 V
C.定值电阻的电功率增大了0.2 W D.电路总功率增大了1.5 W
[易错总结] (1)电源电压和定值电阻的大小不会因为电路连接方式或滑动变阻器滑片的移动而改变;(2)串联电路中电流处处相等,并联电路各支路两端电压相等,这些规律不会改变。
易错点五　不会分析混联电路的电功率变化
例6　如图所示,L1、L2、L3都是标有“220 V　40 W”的灯泡,当开关S从闭合变成断开时,L1、L2的亮度(忽略温度对灯泡电阻的影响)(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.L1变亮,L2变暗
B.L1变暗,L2变亮
C.L1不变,L2变暗
D.L1、L2亮度均不变
[易错总结] (1)先分析电路的连接情况:先整体后部分,或先部分后整体。(2)由于开关的断开、闭合或滑动变阻器滑片的移动,导致某一部分电路电阻变化。(3)根据串、并联电路的电压、电流、电阻规律和欧姆定律,判断用电器的电压、电流或电路电阻的变化。(4)根据P=或P=I2R判断用电器电功率的变化。
易错点六　对焦耳定律的理解有误区
例7　某电动机线圈的电阻为R,正常工作时两端的电压为U,通过的电流为I,则该电动机正常工作时,输出的最大机械功率为 (　　)
A.UI
B.I2R
C.UI-I2R
D.UI+I2R
[易错总结] (1)电动机消耗的电能主要转化为机械能,消耗的电能:W=UIt,输出的电功率:P=UI。(2)电动机的线圈也会发热,计算时只能应用焦耳定律Q=I2Rt,其发热功率为P热=I2R。(3)欧姆定律不适用于非纯电阻电路。
易错点七　不能把握电能转化效率的实质
例8　如图所示,太阳能充电宝上表面贴有太阳能板,可利用太阳能为内部锂电池充电。某款太阳能充电宝内锂电池容量为0.1 kW·h,合 　　　　J;在充足阳光下太阳能板产生5 V电压、0.25 A电流为锂电池充电,充电效率为80%,将锂电池从无电状态下充满,若每天用充足太阳光照射10 h,需要　　　　天才能将锂电池充满。
[易错总结] (1)充电问题中,获得的电能与消耗的能量之比就是充电效率;(2)手机“快充”是通过提高充电的电压或增大充电的电流来缩短充电时间的。
实验一:“测量小灯泡的电功率”
例9　实验室购买了一批规格为“2.5 V　0.8 W”的小灯泡,小明同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验时,设计了如图甲所示的电路图。实验中各元件完好,电源电压保持不变。
(1)图乙为实物图,接线过程中有一处连接错误,请在错误的接线上打“×”,并用笔画线代替导线进行改正,要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(2)小明同学闭合开关S后,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来他首先应进行的操作是　　　　(选填字母序号)。
A.检查电路是否断路
B.更换小灯泡
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)移动滑动变阻器滑片得到了几组电压和电流的数据,如图图下表所示:
次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 平均电功率/W
1 2 0.34
2 2.5 0.4
3 3 0.44
①此表格设计不合理的地方是 　。
②分析表中数据,小明认为该小灯泡不合格,他判断的理由是　 。
③长时间使用这只小灯泡,容易出现的故障是　　　　　　。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
小王同学想测量额定电压是2.5 V的小灯泡的额定功率,他使用了三节新干电池、“20 Ω　1 A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线,连接了如图甲所示的电路。
(1)闭合开关后,又立即断开了开关,否则会损坏　　　　(选填“灯泡”“电流表”或“电压表”)。
(2)他经过检查电路,发现一处连接错误,只改变了一根导线的连接就将电路修改正确,请你在错误的导线上打“×”,并补画上正确的连线。
(3)实验中,他调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数从1.5 V变化到3 V,画出了如图图图乙所示的图像,由灯丝的电阻随温度的升高而增大可以判断图像的横坐标为　　　　(选填“电压”或“电流”)。
(4)取下小灯泡,将阻值为5 Ω、10 Ω、15 Ω的三个定值电阻分别接入电路中原小灯泡位置,可利用该电路探究“电压一定时,电流与电阻的关系”。控制电压一定时,不可以选取的电压值是　　　　。
A.1.5 V 　B.2 V 　C.2.5 V 　D.3 V
实验二:“探究电流通过导体放出的热量跟哪些因素有关”
例10　某同学在探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”时,采用如图所示的实验装置,请观察甲、乙两图并回答下列问题:
(1)该实验是通过观察两个U形管中　　　　　的变化,来比较电流通过电阻丝产生热量多少的,这种方法叫做　　　　。
(2)在图甲实验中,若通电时间相同,发现B玻璃管内液面上升较高,这表明:在电流、通电时间相同的情况下,导体的　　　　越大,产生的热量越多。
(3)图乙中,在右侧容器的外部将一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联,其作用是使左边容器中电阻与右边容器中电阻的　　　　不同,可用来研究电阻丝产生的热量与　　　　的关系,由图中的实验现象可以得到的结论是:在电阻、通电时间相同的情况下,通过电阻的　　　　越大,产生的热量越多。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
(1)小明设计了如图图甲所示的装置探究电热丝产生的热量与电流的关系,在烧瓶内安装一根电热丝,并插入一支温度计,通过比较烧瓶内液体的温度变化,来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显,应选用质量相等的 　　　(选填“煤油”或“水”),理由是 　 。
(2)若要探究电热丝产生的热量与电阻的关系,应控制　　　　(选填“电压”“电流”或“电阻”)和通电时间相同,同时选择图乙中　　　　(选填“A”或“B”)烧瓶与图甲中的烧瓶　　　　(选填“串联”或“并联”)。
(3)在探究电热丝产生的热量和电阻的关系时,如图图果将温度计换成两端开口的细玻璃管,利用液体的热胀冷缩使细管中液面升高来反映电流放出热量的多少,在这个过程中,对烧瓶中的液体有什么要求 　 。
　　　　　　　　　　 　　　　 　　
答案
[思维导图建构]
1.(1)电　(2)UIt　(3)3.6×106　
2.(1)电能　(2)之差　(3)10　20　(4)1250
3.(1)比　(2)P=　(3)额定　额定
4.(1)P=UI　(2)电流表　电压表
5.(1)I2Rt　(2)多　(3)多　(4)多
[易错考点专训]
例1　B　解： 电能表转盘转过6000转,则小明家消耗的电能:W1==2 kW·h,小红家消耗的电能:W2==3 kW·h,所以小红家消耗的电能多于小明家消耗的电能,A错误,B正确;由于1 h内,两电能表转盘均转过6000转,所以电能表转盘转得一样快,C错误;电能表是测量电路中消耗电能多少的仪表,同一个电能表,转盘转得快表示电路中用电器的功率大,D错误。
例2　D　解： 两灯泡额定电压相同,P1>P2,由于R=,所以R1例3　D　解： 由U-I图像可知,电压和电流增大时,灯泡的实际功率增大,灯泡的温度升高,且图线的斜率越来越大,即灯泡的电阻随温度的升高而增大;由P=I2R=可知,在P-U2图像中,图像上某点切线的斜率为电阻的倒数,随温度的升高,R增大,故应减小,A、B错误;同理,在P-I2图像中,图像上某点切线的斜率为电阻R,而电阻R又随温度的升高而增大,C错误,D正确。
例4　B　解： 在a、b间接入一个标有“4 V　4 W”的灯泡L1时它正常发光,此时L1两端的电压为4 V,电路中的电流:I===1 A,电阻R两端的电压:UR=IR=1 A×10 Ω=10 V,则电源电压:U=UR+U1=10 V+4 V=14 V,A正确。已知L2的额定电压为4 V,当a、b间接入灯泡L2时,灯泡L2比正常发光时稍亮一些,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,与实际电压有关,则L2两端的实际电压高于4 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R两端的电压低于10 V,电路中的电流变小;由P=UI可知,R的实际功率变小,B错误。因串联电路中电阻越大,分得的电压越大,且L2两端的实际电压高于4 V,所以,灯泡L2的电阻大于L1的电阻,则在a、b间接入L2后,电路的总电阻变大,由P=可知,整个电路的实际功率变小,C正确。两灯的额定电压相同,灯泡L2的电阻大于L1的电阻,由P=可知,灯泡L2的额定功率小于灯泡L1的额定功率,即小于4 W,D正确。
例5　D　解： 由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压。
设原来滑动变阻器接入电路中的电阻为R变,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑片移动前电路中的电流:
I==,
移动滑片使滑动变阻器接入电路的阻值减小5 Ω时,电路中的电流:
I'===,
因此时滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,所以,电路中的电流增大,即电流表示数增大了0.1 A,故A错误;
则有:I'-I=ΔI,即-=0.1 A,
解得R变=10 Ω,
所以,两次电路中的电流分别为:
I===0.5 A,
I'===0.6 A,
电压表示数的减小量:
ΔU滑=IR变-I'(R变-5 Ω)=0.5 A×10 Ω-0.6 A×(10 Ω-5 Ω)=2 V,故B错误;
定值电阻电功率的增大量:
ΔP1=I'2R-I2R=(0.6 A)2×20 Ω-(0.5 A)2×20 Ω=2.2 W,故C错误;
电路总功率的增大量:
ΔP=UI'-UI=U(I'-I)=15 V×(0.6 A-0.5 A)=1.5 W,故D正确。
例6　B　解： 当开关S闭合时,L2、L3并联(L2、L3并联的总电阻小于L2、L3中任一灯泡的电阻)后,再与L1串联,当断开S时,L1、L2串联,故S断开后的总电阻大于断开前的总电阻,断开后的总电流小于断开前的总电流,故通过L1的电流变小,灯泡L1两端的电压减小,L2两端的电压增大,根据P=,L1的电功率减小,L2的电功率增大,故L1变暗,L2变亮。
例7　C　解： 电动机正常工作时消耗的电功率:PM=UI,线圈的发热功率:P热=I2R,则电动机正常工作时,输出的最大机械功率:P机械=PM-P热=UI-I2R。
例8　3.6×105　10　解： 因为1 kW·h=3.6×106 J,所以0.1 kW·h=0.1×3.6×106 J=3.6×105 J;充电效率η=(其中E为锂电池的容量或储存的电能,W为太阳能板输出的电能),将锂电池从无电状态下充满,太阳能板输出的电能:W===0.125 kW·h;太阳能板的供电功率:P=UI=5 V×0.25 A=1.25 W=1.25×10-3 kW,将锂电池从无电状态下充满,由P=可得,需要的时间:t===100 h,由题意可知,1天充电10 h,所以将锂电池充满,需要=10天。
[重点实验突破]
例9　(1)如图图图所示
(2)C　(3)①电功率不能求平均值,电压发生改变,实际功率也会发生改变,求平均电功率没有意义
②电压为2.5 V时的实际功率为1 W,大于额定功率0.8 W　③烧坏灯丝
【变式延伸】
(1)电压表　(2)如图图图所示　(3)电流　(4)A
例10　(1)液面高度　转换法　(2)电阻
(3)电流　电流　电流
【变式延伸】
(1)煤油
煤油的比热容较小,和水比较,在质量和吸收的热量相同时,煤油温度上升明显
(2)电流　B　串联
(3)烧瓶内应装满液体(答案合理即可)