沪科版物理九年级全一册同步提优训练：第十六章 电流做功与电功率 综合提升卷（有答案解析）

第十六章综合提升卷　　
一、选择题(每题3分,共30分)　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　
1.关于电流做功,下列说法中正确的是 (　　)
A.导体两端的电压越大,通电时间越长,电流做功就越多
B.通过导体的电流越大,通电时间越长,电流做的功就越多
C.电流做功是电能转化为其他形式的能的过程
D.电流做功越多的用电器,电功率越大
2.下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息,小明家电能表的示数如图所示。把电饭煲接在家庭电路使用时,下列说法错误的是(　　)
额定电压 220 V
频率 50 Hz
额定功率 高挡 1800 W
中挡 1200 W
低挡 500 W
A.电饭煲是利用电流的热效应工作的
B.电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小
C.电饭煲在高挡正常工作10 min,消耗的电能是1.08×106 J
D.若家中只接入电饭煲,在高挡正常工作10 min,电能表示数将变成7328.6 kW·h
3.两个定值电阻,甲标有“10 Ω　1 A”,乙标有“15 Ω　0.6 A”,现把它们连入由一个开关和电源组成的电路,以下说法正确的是 (　　)
A.甲、乙并联时允许通过干路的最大电流为1.6 A
B.甲、乙并联时允许乙的最大功率为9 W
C.甲、乙串联时允许电源最大电压为19 V
D.甲、乙串联时允许甲的最大功率为3.6 W
4.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P向右移动时 (　　)
A.电压表的示数不变,总功率变小
B.电流表的示数变大,总功率变大
C.电压表的示数变大,灯的亮度变暗
D.电流表的示数变小,灯的亮度变暗
5.如图所示,只闭合开关S时,灯L1的功率为9 W;断开开关S,闭合S1、S2时,灯L1的功率为16 W。电源电压不变,且灯丝电阻不受温度的影响。则L1、L2两灯灯丝电阻之比是 (　　)
A.1∶3 B.4∶3
C.3∶1 D.3∶4
6.如图所示,电源电压不变,电阻R为定值电阻,下列说法正确的是 (　　)
①要使电路中消耗的总功率减小,给R并联一个较大阻值的电阻
②要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点,给R并联一个较大阻值的电阻
③如图果给R并联一个等值电阻,此电路在相同的时间内产生的热量为原来的一半
④如图果给R串联一个标有“6 V　2 W”的灯泡,灯泡恰好能正常发光。若换上一个“6 V　3 W”的灯泡与R串联,则此灯泡消耗的实际功率一定小于3 W
A.①② B.②④ C.①③ D.③④
7.灯L1标有“6 V　6 W”字样,灯L2标有“12 V　12 W”字样(灯丝电阻不随温度变化),将L1、L2接入如图所示电路中,闭合开关S,两灯都能发光,则 (　　)
A.灯L2比L1亮
B.灯L1、L2的实际电压之比为1∶2
C.若一个电表的示数突然减小,另外两个电表的示数不变,则可能是灯L2灯丝断了
D.若将灯L1、L2串联后接入电路,两灯都能发光,则L1、L2的实际功率之比为1∶2
8.在电源电压恒定、R0阻值已知的情况下,只用电流表测量额定电流为I额的小灯泡的电功率。如图所示四种设计方案不能得到灯泡额定功率的是 (　　)
9.如图甲所示,电源电压不变,将小灯泡L和电阻R接入电路中,只闭合开关S1时,小灯泡L的实际功率为1 W。图乙是小灯泡L和电阻R的I-U图像。下列说法中正确的是 (　　)
A.只闭合开关S1时,L的电阻为10 Ω
B.再闭合开关S2后,电路总功率为1.2 W
C.再闭合开关S2后,电流表示数增加0.5 A
D.再闭合开关S2后,在1 min内电阻R产生的热量是24 J
10.如图所示电路中,电源电压为18 V且恒定不变,灯泡L标有“6 V　3 W”的字样,灯丝的电阻保持不变,滑动变阻器R铭牌上的规格是“100 Ω　1 A”,电流表所用量程为0~0.6 A,电压表所用量程为0~15 V。该电路工作时,要求各元件均安全。闭合开关,在滑动变阻器滑片P滑动过程中,下列判断正确的是 (　　)
A.电压表的示数变化范围是3~6 V
B.电流表的示数变化范围是0.25~0.6 A
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是18~100 Ω
D.该电路消耗的最大功率是最小功率的2倍
二、填空题(每空2分,共26分)
11.小明到早餐店吃早餐,发现早餐店的电能表适用的额定电压为220 V,正常运行时通过的最大电流为20 A,他观察到电能表示数在20 min内增加了1.1 kW·h。且指示灯闪烁稳定,则店内正在使用的用电器实际功率为　　　　W,通过电能表的电流为　　　　A。此时店主正拿出电饼铛,准备烙饼,小明注意到电饼铛的铭牌信息如图下表所示,于是提醒店主不要使用,小明这样做的理由是　 　。
额定电压 220 V
额定频率 50 Hz
额定功率 1350 W
12.把一个电阻为44 Ω的电炉接入电压为220 V的电路中,通电10 min产生的热量为　　　　　　 J。连接家庭电路时,要注意检查线路连接处的接触情况。若接触不良,电流通过时产生的热量会更多,容易引起火灾,这是因为相比接触良好时连接处的电阻　　　　(选填“更大”或“更小”)。
13.如图所示,电源电压不变。将定值电阻R1和R2串联后接在电源上如图图甲所示,R1消耗的功率为3 W,R2消耗的功率为6 W,则R1=　　　　R2;若将它们并联后仍接在该电源上,如图图乙所示,则电路消耗的总功率为　　　　W。
14.如图所示电路,电源电压不变,定值电阻R0与滑动变阻器R串联。调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1 A,R的功率为0.6 W;当滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2 A,R的功率为0.9 W。则电源电压U=　　　　V。
15.在如图所示的电路中,输入电压U恒为8 V,灯泡L标有“3 V　6 W”字样,电动机线圈的电阻RM=1 Ω。若灯泡恰能正常发光,则电动机的输入电压是　　　　V,输出功率是　　　　 W。
16.实验小组设计了如图所示的电路,已知电源电压不变,灯泡L标有“2.5 V　0.3 A”字样,其阻值会随温度变化,将滑动变阻器R2的滑片置于最右端,只闭合开关S1时,电压表的示数为3 V,R1的功率为P1;只闭合开关S1,移动滑片至最左端时,电流表的示数为0.3 A,R1的功率为P2;闭合开关S1和S2,移动滑片至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为3 V和0.2 A,已知P1∶P2=1∶4。
(1)灯泡L的额定功率为　　　　W。
(2)滑动变阻器的最大阻值为　　　　Ω。
(3)在有电流通过灯泡L的情况下,灯泡的最小功率与最大功率之比为　　　　。
三、实验探究题(共22分)
17.(12分)用如图甲所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,相同烧瓶内装满了煤油。
(1)请根据图甲实物电路,在图乙虚线框内画出对应的电路图。
(2)为达到实验目的,选用的两电阻丝R1与R2的阻值应　　　　,通过R1的电流　　　　通过R2的电流。
(3)通电一段时间后,b烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大,说明:　 。
(4)小红用如图图丙所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图像,根据焦耳定律可知,图丁中能正确反映h-I关系的是　　　　 。
[拓展]用Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量,能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗 并用实例说明原因:　 。
18.(10分)在“测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率”实验中,电源为两节新干电池。(小灯泡正常发光时的电阻约为10 Ω)
(1)如图甲所示的实物连接图中有不妥之处,应如图何改正: 　。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片,小莉发现小灯泡始终不亮,观察两电表发现,指针始终处于如图图乙所示位置,其故障原因可能是　　　　　　　　　　。
(3)排除故障后,闭合开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,获得多组对应的电压值和电流值,绘制了如图图丙所示的图像,由图像可知,小灯泡的额定功率是　　　　W。
(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小莉又选用了一个阻值为5 Ω的电阻R0,设计了如图图丁所示的电路及实验方案:
①闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P使电压表的示数为小灯泡的额定电压。
②保持滑片P位置不变,只将电压表的A点接线改接到C点,测出R0两端的电压U0,通过计算得到小灯泡的额定功率。
指出她的设计方案中存在的两个问题:
问题一:　 ;
问题二:　 。
四、计算题(共22分)
19.(9分)如图所示的电路中,电源电压为3 V,R为阻值未知的定值电阻,小灯泡L的规格为“6 V　3 W”,闭合开关S后,电流表的示数为1.25 A。求:(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)
(1)小灯泡的阻值。
(2)小灯泡的实际功率。
(3)通电1 min,电阻R产生的热量。
20.(13分)如图甲所示为一款有高、低温两挡的家用蒸汽电熨斗,其电路原理如图图乙所示,R1、R2为电热丝,其额定电压均为220 V。电路的工作原理:当S1闭合、S2断开时,电熨斗处于低温挡;当S1、S2都闭合时,电熨斗处于高温挡。正常工作时,高温挡的电功率为1980 W。(电源电压保持不变,不计电热丝电阻随温度的变化)
(1)电熨斗正常工作时,在高温挡状态下电路中的总电流是多大
(2)若电热丝R2的电阻为44 Ω,则电热丝R1的电阻为多少
(3)若电热丝R2烧毁了,为使电路恢复正常工作,小楠设计了这样一个方案:用两根都是“220 V　550 W”的电热丝并联替代R2。请你通过计算和分析,对小楠的方案作出评价。
答案解析
第十六章综合提升卷
1.C　2.D　
3.D　4.B
5.C　解： 只闭合开关S时,两灯串联,灯L1的功率为9 W;断开开关S,闭合S1、S2时,两灯并联,灯L1的功率为16 W;根据P=,在R不变时,功率与电压的平方成正比,对灯L1而言有:=,即=,电源电压与串联电路中L1两端的电压之比为==,根据串联电路电压的规律可得,=,=,即串联电路中,L2两端的电压与L1两端的电压之比为1∶3,由分压原理,L1、L2两灯灯丝电阻之比是3∶1,故C选项正确。
6.B　解： 由电路图可知,电路为定值电阻R的简单电路。电源电压一定,由P=UI=可知,要使电路中消耗的总功率减小,应增大电路中的总电阻,因串联电路中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,所以,应给R串联一个电阻,故①错误;同理可知,要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点,应使电路中的总电阻稍稍减小一些,应给R并联一个较大阻值的电阻,故②正确;如图果给R并联一个等值电阻,电路的总电阻变为原来的一半,由Q=W=UIt=t可知,此电路在相同的时间内产生的热量为原来的2倍,故③错误;如图果给R串联一个标有“6 V　2 W”的灯泡,灯泡恰好能正常发光(其两端电压恰好为6 V),若换上一个“6 V　3 W”的灯泡与R串联,由P=UI=的变形式R=可知,“6 V　3 W”的灯泡电阻较小,由串联电路的分压特点可知,“6 V　3 W”灯泡两端分得的电压变小,即小于6 V,此灯泡消耗的实际功率一定小于其额定功率3 W,故④正确。综上可知,②④正确。
7.D　8.C　
9.D　解： 只闭合开关S1时,电路为小灯泡L的简单电路,此时小灯泡L的实际功率为1 W,由图像可知,此时UL=2 V,IL=0.5 A,则电源电压U=UL=2 V,由I=可得,小灯泡L的电阻:RL===4 Ω,故A选项错误。再闭合开关S2后,R与L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,R两端的电压也为2 V,由图像可知,此时通过R的电流为0.2 A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流:I=IR+IL=0.2 A+0.5 A=0.7 A,电路总功率:P=UI=2 V×0.7 A=1.4 W,故B选项错误。因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,再闭合开关S2后,通过L的电流不变,则电流表示数的增加量即为通过R的电流,其大小为0.2 A,故C选项错误。再闭合开关S2后,在1 min内电阻R产生的热量:QR=WR=URIRt=2 V×0.2 A×60 s=24 J,故D选项正确。
10.D　解： 由电路图可知,灯泡L与变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。灯泡正常发光时的电压UL=6 V,功率PL=3 W,由P=UI可得,正常发光时的电流:IL===0.5 A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6 A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,所以,电路中的最大电流I大=IL=0.5 A,此时电压表的示数最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的功率最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表的最小示数:UR=U-UL=18 V-6 V=12 V,则电压表的示数变化范围是12~15 V,故A选项错误。由I=可得,滑动变阻器接入电路中的最小电阻:R小===24 Ω,电路消耗的最大功率:P大=UI大=18 V×0.5 A=9 W;灯泡的电阻:RL===12 Ω,当电压表的示数UR'=15 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,此时灯泡两端的电压:UL'=U-UR'=18 V-15 V=3 V,电路中的最小电流:I小===0.25 A,所以,电流表的示数变化范围是0.25~0.5 A,故B选项错误。滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R大===60 Ω,所以,滑动变阻器的阻值变化范围为24~60 Ω,故C选项错误。电路消耗的最小功率:P小=UI小=18 V×0.25 A=4.5 W,则P大∶P小=9 W∶4.5 W=2∶1,该电路消耗的最大功率是最小功率的2倍,故D选项正确。
11.3300　15　再接入额定功率为1350 W的电饼铛后的总电功率大于电能表允许接入用电器的最大总电功率
解： 由题意可知,20 min内用电器消耗的电能:W=1.1 kW·h,店内正在使用的用电器实际功率:P===3.3 kW=3300 W,由P=UI可得,通过电能表的电流:I===15 A;电能表工作电压U=220 V,正常运行通过的最大电流I最大=20 A,电能表允许接入用电器的最大总电功率:P最大=UI最大=220 V×20 A=4400 W,再接入1350 W的电饼铛后的总电功率:P总=3300 W+1350 W=4650 W>4400 W,所以电路中不能再接入一个额定功率为1350 W的电饼铛。
12.6.6×105　更大　13.0.5　40.5　
14.7.5　15.5　6
16.(1)0.75　(2)20　(3)1∶20　解： (1)灯泡L的额定功率:PL额=U额I额=2.5 V×0.3 A=0.75 W。
(2)将滑动变阻器R2的滑片置于最右端,只闭合开关S1时,电压表的示数为3 V,R1的功率为P1,如图图甲所示;只闭合开关S1,移动滑片至最左端时,电流表的示数为0.3 A,R1的功率为P2,如图图乙所示;闭合开关S1和S2,移动滑片至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为3 V和0.2 A,如图图丙所示;因为P1∶P2=1∶4,P1∶P2=(I甲)2R1∶(I乙)2R1=1∶4,所以甲、乙两图中电流之比为I甲∶I乙=1∶2,又因为I乙=0.3 A,所以I甲=0.15 A,所以滑动变阻器最大阻值为R2甲===20 Ω。在如图图丙所示电路中,滑动变阻器接入电路的电阻为R2丙===15 Ω,所以电源电压为U=3 V+0.2 A×R1①,由于图乙所示电路电流为0.3 A,所以灯泡正常发光,电压为2.5 V,所以电源电压为U=2.5 V+0.3 A×R1②,由①②解得,U=4 V,R1=5 Ω。
(3)在只闭合S1时,灯泡L才有电流通过,即如图图甲、乙所示两个电路,如图图甲所示电路滑动变阻器接入电路的电阻最大,通过电路电流最小,灯泡的功率最小,此时滑动变阻器的电压为U2甲=3 V,R1两端电压为U1甲=I甲R1=0.15 A×5 Ω=0.75 V,所以灯泡两端电压为UL甲=U-U1甲-U2甲=4 V-0.75 V-3 V=0.25 V,灯泡的最小功率:PL小=UL甲I甲=0.25 V×0.15 A=0.0375 W;如图图乙所示电路滑动变阻器接入电路的阻值为零,电路电流最大,最大电流是0.3 A,灯泡L正常发光,灯泡L的功率最大为PL大=PL额=0.75 W,所以,灯泡的最小功率与最大功率之比PL小:PL大=0.0375 W∶0.75 W=1∶20。
17.(1)如图图所示
(2)相等　小于
(3)在电阻和通电时间相等时,电流越大,产生的热量越多
(4)A
[拓展]不能;例如图:含有电动机的电路,电流做的功大部分转化为机械能,只有一小部分转化为内能,故W=UIt>Q
18.(1)电流表改接0~0.6 A量程
(2)小灯泡断路　
(3)0.625
(4)无论怎样调节滑动变阻器,都不能使灯泡正常发光　只将A点的接线改接到C点,此时电压表的正、负接线柱接反,无法测出R0两端的电压
19.(1)由P=UI=可得,小灯泡的阻值:
RL===12 Ω。
(2)由电路图可知,灯泡L与定值电阻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,小灯泡的实际功率:PL实===0.75 W。
(3)电路的总功率:P=UI=3 V×1.25 A=3.75 W,因电路的总功率等于各用电器功率之和,所以,电阻R的电功率:PR=P-PL实=3.75 W-0.75 W=3 W,通电1 min,电阻R产生的热量:QR=WR=PRt=3 W×60 s=180 J。
20.(1)电熨斗正常工作时,在高温挡状态下电路中的总电流:I===9 A。
(2)当S1、S2都闭合时,电熨斗处于高温挡,此时R1、R2并联,它们并联后的总电阻:R=== Ω,又有=R,即= Ω,
解得R1=55 Ω。
(3)“220 V　550 W”的电热丝的电阻:
R3===88 Ω,
两根电热丝并联后总电阻是44 Ω,其总功率为1100 W,替代R2后正常工作时符合要求。但当其中一根电热丝烧坏时,电路仍能工作,但替代部分功率为550 W,小于1100 W,且不能及时发现问题加以排除。