【专题攻克】北师大版九年级物理 第13章 电功和电功率 (含解析)

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九年级物理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、假期小明一家出门旅游，出发前家里只有一台额定功率为0.2kW的冰箱正常工作，其它用电器都已关闭。小明看到家里电能表的示数为2021.6kW h，过了7天小明回家再次查看电能表的示数如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A．这段时间冰箱消耗的电能是70kW h
B．冰箱每天平均工作的时间为1h
C．冰箱正常工作1h电能表的转盘转过120转
D．再有其它家电和冰箱一同正常工作时，电能表转盘的转速不变
2、如图甲所示，电源电压可调，定值电阻R与额定电压为6V的新型灯泡L串联，多次调节电源电压，读出电压表示数，画出小灯泡电压UL与电源电压U总的关系图像如图乙。下列描述电路中的电流I、电路总功率P总、R的功率PR和灯泡的功率PL分别随电压表示数UL和电源电压U总变化关系的图像中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3、如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（　　）
A．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
B．要保持两个电阻丝两端电压相等
C．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
4、如图所示电路中，电源电压为6V，闭合开关S，两灯泡的电阻不变，两个小灯泡消耗的总功率等于（　　）
A．9W B．4.5W C．2W D．2.25W
5、如图所示的电路图中，电源电压不变，闭合开关将滑动变阻器的滑片向上移动时，正确的现象是（　　）
A．灯泡变暗，电压表示数变大
B．灯泡变亮，电压表示数不变
C．电路消耗的总功率变小，电压表示数不变
D．电路消耗的总功率变大，电压表示数变大
6、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
7、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
8、下列做法中，符合安全用电规范的是（　　）
A．控制电灯的开关应接在零线上
B．家庭电路中可用细铜丝代替熔丝
C．家用电器金属外壳不要接地
D．使用测电笔时，手要接触笔尾的金属电极
9、符合安全要求的家用电能表及其配套装置如图所示，家中已有部分用电器正在工作，把一个800W的电吹风插头插进插座。闭合电吹风的开关时，空气开关跳闸，以下判断正确的是（　　）
A．电能表工作时的电流不应超过10A
B．电能表转盘每转一圈，用电器耗电1200kW·h
C．家中同时工作的用电器，总功率不应超过4400W
D．一定是电吹风或其使用的插头发生了短路
10、下列做法符合安全用电原则的是（　　）
A．用湿手触碰开关
B．家用电器失火时，应先断电后灭火
C．用正在充电的手机通电话
D．用电器电线绝缘层破损了仍继续使用
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、小明小明同学家电能表铭牌上标有“3000r /（kW·h)”字样，他让家里的空调单独工作，观察到在1 min的时间内，电能表的转盘转了50转，则观察期间空调的实际功率为　 　 W．
2、如图所示是研究电流产生热量多少与哪些因素有关的实验装置，在通电加热的过程中，电流通过R1产生的热量Q1和通过R2产生热量Q2之比Q1:Q2=　 　。
3、如图甲和乙是研究“电热大小与哪些因素有关”的实验装置。通电后，若要比较电阻丝产生热量的多少，只需比较与之相连的U形管中　 　。甲是探究电热与　 　关系的实验装置。乙是探究电热与　 　关系的实验装置。
4、某小灯泡上标有“6V6W”字样，则其正常工作时的电阻为　 　Ω，如果其电流随两端电压变化关系的曲线如图所示，则当小灯泡两端的电压为2V时，通过小灯的电流为　 　A，此时小灯泡的电阻为　 　Ω。
5、小明有些质疑电热水壶铭牌中数字是否准确，于是小明拿了一个电能表，他将电热水壶单独接入该电路中，用电能表测量，工作1min后，电能表的转盘转了75转，则电热水壶在这段时间内消耗的电能为　 　kW·h，计算出电热水壶的实际电功率是　 　W。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，高温挡功率为1100W。已知R1＝55Ω。求：
（1）电阻R2的阻值；
（2）当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率；
（3）如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅在中温挡产生的热量。
2、如图所示电路，电源电压恒定， 、 为电热丝， =10Ω，当开关S断开时，电流表示数是S闭合时的三分之一，则 =　 　Ω；若电源电压为3V，开关S闭合时，电路在10min内产生的热量是　 　J。
3、如图所示是电饭锅的简化电路原理图，R1是加热电阻丝（阻值不变）：
（1）锅内装入2.5kg的食材（包括水），其比热容为 。开关S拨至a处时，食材温度升高45℃，求食材吸收的热量；
（2）上述过程中加热时间为500s，此过程中热效率为90%，求R1消耗的电功率；
（3）开关S跳至b处时，电路消耗的总功率为10W，指示灯L的电阻为10Ω，求R2的阻值。
4、如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.8A和0.3A。求：
（1）电源电压；
（2）整个电路的电功率。
5、如图甲为新型电饭锅，它采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。其简化电路如图乙所示，其中和均为电热丝，是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入电路中，在电饭锅工作的内，电路中总电流随时间变化的图象如图丙所示。求：
（1）和都闭合时电饭锅的电功率；
（2）电热丝的阻值；
（3）这内电饭锅产生的热量。
四、实验探究（1小题，每小题10分，共计10分）
1、在测额定电压为2.2V小灯泡的额定功率实验中，电源电压为4.5V
（1）如图所示，闭合开关前，应将滑片移到滑动变阻器的　 　端；
（2）闭合开关后，移到滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为　 　W；
（3）继续移动滑片，小灯泡变亮后熄灭，发现电压表有示数，电流表的示数几乎为零，故障原因是　 　.
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】A．由图知，小明回到家时电能表的读数为2028.6kW h，而离开家时电能表的示数为2021.6kW h，则在这7天内所消耗的电能
A不符合题意；
B．冰箱的电功率为
由W＝Pt可得
则每天工作的时间为
B不符合题意；
C．冰箱正常工作1h消耗的电能为
电能表的转盘转过
C符合题意；
D．再有其它家电和冰箱一同正常工作时，总功率增加，则电能表转盘的转速增大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）；根据消耗的电能和电冰箱的电功率求出电冰箱工作的时间，然后求出每天工作的时间；根据电冰箱的电功率和工作时间求出电冰箱消耗的电能，然后求出表盘转过的数目；根据W=Pt分析。
2、【答案】B
【解析】【解答】AC．由图乙可知
结合图甲所示电路可知，R的分压即为2V固定不变，则通过其的电流也不变，因此其功率也不变，则AC不符合题意；
BD．电路中的电流不变，灯两端的电压增大，总电压增大，根据 ，电流一定时，其功率与电压成正比，B符合题意，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】分析电路结构，定值电阻和灯泡是串联关系，电流相等，用电器电压之和为电源电压，明确电流表和电压表的测量对象，利用串联电路电压规律和欧姆定律求解即可。
3、【答案】C
【解析】【解答】A．由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流相同，即左边容器电阻丝中的电流等于右边容器电阻丝中的电流，A不符合题意；
B．由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置探究电流产生的热量与电阻的关系，故需要保持的是两个电阻丝两端电流相等，B不符合题意；
C．电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，C符合题意；
D．两电阻丝串联，电流相同，由于图中右边容器的电阻丝阻值较大，在相同时间内，电流在右容器中产生的热量较多，B管液面上升得高，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】探究电流产生热量时，电流和时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
4、【答案】C
【解析】【解答】由图可知，两灯泡的额定电压为U1=U2=6V
额定功率分别为P1=6W，P2=3W
由 可得，两灯泡的电阻分别为 ，
两个小灯泡串联后接到6V的电源时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，两个小灯泡消耗的总功率 。
故答案为：C。
【分析】根据电压和电功率可以计算用电器的电阻；利用总电压和总电阻，可以计算总电功率的大小。
5、【答案】C
【解析】【解答】由图示电路图知道，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测电源两端电压；电压表测电源两端电压，电源电压不变，电压表示数不变；滑片向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，滑动变阻器两端电压变大，灯泡两端电压变小，电路总电阻变大，电源电压不变，由欧姆定律知道，电路电流减小，由于灯泡电压与电流都变小，由P=UI知道，灯泡实际功率变小，灯泡变暗；由于电源电压不变，电路电流减小，由P=UI知道，电路消耗的总功率减小，故只有C符合题意。
故答案为：C。
【分析】理清元件的连接方式及电表的测量对象，根据电源的电压可知电压表示数的变化，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，根据P=I2R可知灯泡实际功率的变化，进一步根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小判断亮暗的变化；根据P=UI可知电路总功率的变化。
6、【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。
7、【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。
8、【答案】D
【解析】【解答】控制电灯的开关应该接在灯泡和火线之间，火线需要先进开关，再入灯泡顶端的金属点，A不符合安全用电原则；铜丝的熔点太高，不能在家庭电路中代替熔丝，B不符合安全用电原则；为了防用电器外壳带电，会危及人身安全，带有金属外壳的用电器，其金属外壳一定要接地，C不符合安全用电原则；使用测电笔辨别火线时，一定要用手触及笔尾的金属部分，不能用手触及测电笔前端的金属探头，否则会造成人身触电事故，D符合安全用电原则，
故答案为：D．
【分析】开关应该接在灯泡和火线之间。
大功率或带有金属外壳的用电器，其金属外壳一定要接地，以防用电器外壳带电，会危及人身安全。
使用测电笔辨别火线时，有一定要用手触及笔尾的金属部分，否则容易造成误判，认为带电体不带电是十分危险的；使用测电笔时，不能用手触及测电笔前端的金属探头，这样会造成人身触电事故。
9、【答案】C
【解析】【解答】A．根据图示可知，该电能表工作时电流不应超过20A，A不符合题意；
B．由图示可知电能表每转1200圈，消耗电能1kW·h，B不符合题意；
C．家中用电器的总功率最大为 ，C符合题意；
D．空气开关跳闸可能是短路，也可能是总功率过大，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】电能表可以测量消耗的电能；利用电压和电流的乘积可以计算电功率大小。
10、【答案】B
【解析】【解答】A．用湿手触碰开关很容易发生触电事故，不符合安全用电原则，A不符合题意；
B．家用电器失火时，应先断电，保护电路和其它用电器，后灭火，防止火势蔓延，符合安全用电原则，B符合题意；
C．你通电话的手机，因为运行程序，手机会特别热，而这个时候如果一边充电一边通电话，很有可能会因为不稳定而爆炸的，所以这是很危险的，不符合安全用电原则，C不符合题意；
D．用电器电线绝缘层破损了仍继续使用，很容易发生触电事故，不符合安全用电原则，D不符合题意。
故答案为：B。
【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】1000
【解析】【解答】由于电能表铭牌上标有“3000r/kW h”，即表示每消耗1kW h的电能，电能表转盘转3000圈，所以，当转盘转过50r时，空调消耗的电能是： ，又因为空调工作的时间是1 min，所以空调的实际功率是 ．
【分析】结合电能表的参数，求出空调消耗的电能，再用公式P=求出空调的实际功率。
2、【答案】4:1
【解析】【解答】由图可知电阻R1在干路上，R2和R3并联在两条支路上，根据并联电路电流的特点可知I1=I2+I3
因为R2=R3，所以I2=I3
由此可得I1=2I2
流通过R1产生的热量Q1=I12R1t=（2I2）2R1t=4I22R1t
所以
【分析】根据Q=I2Rt计算即可。
3、【答案】液面高低变化；电阻；电流
【解析】【解答】在研究“电热大小与哪些因素有关”的实验过程中，为了比较热量的多少，采用了转换法，即在容器上连接U型管，产生热量多的容器U形管的液面高度差就大，所以比较电阻丝产生热量的多少，只需比较与之相连的U形管中液面高低变化。在实验中电热的大小与多个因素有关，故采用控制变量法，其中甲图两电阻串联，电流大小和通电时间相同，电阻阻值不同，所以是探究电热与电阻关系的实验装置。乙图容器内的电阻值相同，又接在同一电路保证时间相同，所以乙是探究电热与电流关系的实验装置。
【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来计算。
4、【答案】6；0.5；4
【解析】【解答】由 可得，灯泡正常发光的电阻 由图象可知，当小灯泡两端的电压为2V时，通过的电流 由 可得，此时小灯泡的电阻
【分析】根据电压和电功率，可以计算电阻大小；根据电压、电流图像，判断不同电压时的电流大小；利用电压和电流的比值计算电阻。
5、【答案】0.025；1500
【解析】【解答】由电能表上的参数可知，转盘转3000转时消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转了75转，则电热水壶在这段时间内消耗的电能为
则电热水壶的实际电功率是
【分析】根据电能表转盘转数可以计算电功；根据电功和时间的比值计算电功率。
三、计算题
1、【答案】（1）解：由电路图知，当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，电阻R1、R2并联，高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流I＝ ＝5A
通过R1的电流I1＝ ＝4A
通过R2的电流I2＝I﹣I1＝5A﹣4A＝1A
R2的阻值R2＝ ＝220Ω
答：电阻R2的阻值是220Ω；
（2）解：由电路图知，当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，电阻R1和R2串联，电路的总电阻R总＝R1+R2＝55Ω+220Ω＝275Ω
此时电路消耗的功率P低＝ ＝176W
答：低温挡时电路的总功率为176W；
（3）解：由电路图知，闭合开关S1、S2接b时，只有电阻R1接入电路，处于中温挡。此时电路消耗的功率P中＝ ＝880W
结合丙图，本次煮饭过程中电饭锅在中温挡产生的热量为W＝P中t＝880W×15×60s＝7.92×105J
答：本次煮饭过程中电饭锅在中温挡产生的热量为7.92×105J。
【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；并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，结合电流与电压求解R2的电阻；
（2）结合用电器两端的电压和用电器的电阻，利用功率公式P=U2/R求解功率即可；
（3）求解电流做功，利用公式W=Pt求解即可，P是用电器的功率， t是用电器工作的时间。
2、【答案】5；1620
【解析】【解答】因为R1和R2并联，所以两端电压相同，所以
电流表示数是S闭合时的三分之一，所以
所以
所以R2=5Ω
电路在10min内产生的热量
【分析】在并联电路中，各支路电流相等；根据电阻比值计算电流的比；利用电压和电阻计算电功率，结合时间计算消耗的电能。
3、【答案】（1）解：根据公式
答：食材吸收的热量
（2）解：根据公式
则
答：R1消耗的电功率 。
（3）解：根据公式
开关S跳至b处时，电路为串联电路，故R2为
答：R2的阻值 。
【解析】【分析】（1）根据物体的比热容、质量和温度差，可以计算吸收的热量；（2）根据热量和热效率，可以计算消耗的电能，利用电能和时间的比值计算电功率；（3）根据电压和电功率可以计算电阻的大小。
4、【答案】（1）解：由电路图可知，R与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A测电阻R支路的电流。
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以由I可得电源的电压U=U1=I1R1=0.3A×206V
答：电源的电压为6V；
（2）解：干路电流I=0.8A
整个电路的电功率P=UI=6V×0.8A=4.8W
答：整个电路将消耗的电能为4.8W。
【解析】【分析】（1）根据电流和电阻的乘积计算电压，并联电路中支路电压等于电源电压；
（2）根据电压和电流的乘积，计算电功率。
5、【答案】（1）解：和都闭合时，两电阻并联，根据可知，此时总电阻最小，总功率最大，为高温档，总电流也最大，故此时的电流为3A，则总功率为
答：和都闭合时电饭锅的电功率为660W；
（2）解：当只闭合S时，只有电阻R1接入电路，电阻比较大，是低温档，此时的总电流为2A，那么通过R2的电流为
电热丝的阻值
答：电热丝的阻值为220Ω；
（3）解：因为纯电阻电路中，电能全部转化为内能，这内电饭锅产生的热量
答：这内电饭锅产生的热量为；
【解析】【分析】（1）根据电压和电流的乘积，计算电功率的大小；
（2）根据并联电路电流规律，计算支路电流，利用电压和电流的比值计算电阻；
（3）利用电压、电流和实际的乘积，计算消耗的电能，计算产生的电热。
四、实验探究
1、【答案】（1）A
（2）0.66
（3）小灯泡断路
【解析】【解答】试题分析：（1）根据安全用电的要求，在做电学实验时，闭合开关前，滑动变阻器的阻值应处于最大值状态，所以应将滑片移到滑动变阻器的A端；（2）小灯泡正常发光，电压等于额定电压2.2V，此时的电流为0.3A，所以小灯泡的额定功率为P=UI=2.2V×0.3A=0.66W；（3）灯泡不变，电压表有示数等于电源电压，电流示数为零，这样的故障只能是与电压表并联的部分断开了，由图示可知，电压表与灯泡并联，所以应是小灯泡断路了．
【分析】（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于最大值处；（2）利用电压和电流的乘积计算电流；（3）在串联电路中，电压表有示数，电流表无示数，电压表测量的位置断路。
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