【同步训练卷】北师大版九年级物理 第13章 电功和电功率 (含详细解析)

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九年级物理第十三章电功和电功率同步测试
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、如图，将甲，乙两灯电联在电路中闭合开关，发现甲灯发光，乙灯不发光。则乙灯不发光的原因可能是（　　）
A．乙灯灯丝断了
B．乙灯的实际功率太小
C．乙灯的额定电压太低
D．通过乙灯的电流小于甲灯的电流
2、如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验。烧瓶内用煤油而不用水，你认为主要的原因是（　　）
A．因为煤油的热值大 B．因为煤油的比热容小
C．因为煤油的密度小 D．因为煤油具有可燃性
3、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
4、在日常家庭用电中如果使用不当会给人们带来危害。下列说法中可给人们带来危害的是（　　）
A．更换灯泡或维修电路时要先断开电源
B．开关要接在零线上
C．三孔插座接地线要保证良好接地
D．家用电器的金属外壳接地
5、小明用标有“12V60W”的灯甲和标有“24V30W”的灯乙做实验，关于这两个汽车灯的比较，下列说法中正确的是（　　）
A．甲灯的额定功率一定小于乙灯的额定功率
B．甲灯的实际功率一定小于乙灯的实际功率
C．甲灯和乙灯均正常工作，甲灯消耗的电能一定比乙灯多
D．甲灯和乙灯均正常工作，且消耗相同的电能，甲灯工作的时间比乙灯短
6、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
7、以下物理量中，可以用“千瓦时”作为单位的是(　　)
A．电量 B．电流 C．电功 D．电功率
8、如图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。开关闭合后，则（　　）
A．左侧容器中导体产生的热量较多
B．图中两导体串联，能探究电热与电流关系
C．若图中两导体改为并联，右侧导体产生的热量较多
D．一段时间后，右侧U形管两端液柱高度差较左侧大
9、如图，关于家庭电路，下列说法正确的是(　　)
A．甲图中，若保险丝熔断，则一定是短路引起的
B．甲图中，灯泡与A开关的连接符合安全用电原则
C．甲图中，两孔插座的连接不符合安全用电原则
D．乙图中，电能表所在电路的总功率不能超过2200W
10、如图甲所示，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联在电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R2的功率随其接入电路中的阻值变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器 R2=20Ω时，电路中的电流为0.2A
B．滑动变阻器R2=80Ω时，滑动变阻器的电压为8V
C．定值电阻R1=50Ω
D．电源电压为24V
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、为了合理利用资源，减少能耗量，国家积极推广使用节能电器，根据我国的使用实际， 这些家用节能电器的额定电压为　 　V，若以额定功率为25W的节能灯代替额定功率为60W的普通照明灯，假设每天开灯4小时，采用上述措施每盏灯每月(以30天计)能节电　 　度。
2、如图所示是四种家用电器各自消耗1度电可持续正常工作的时间柱状图，其中额定功率最大的电器是　 　，节能灯正常工作5小时消耗的电能是　 　J。
3、如图所示是某用户家的电能表，单独将电烤箱接入电路，正常工作30min，电能表的转盘转过300转，则电烤箱消耗的电能为　 　kW·h，它的实际功率为　 　W。
4、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。
5、某些物质在很低的温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象。如果把超导现象应用于实际，电烤箱的电阻丝　 　（选填“能”或“不能”）采用超导材料。2021年5月14日，苏州、武汉两地遭遇龙卷风袭击，如图所示，由于龙卷风核心处气流流速大，压强　 　，把地面的物体抛到空中，造成了多人遇难，数百人受伤。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压220V稳定不变。求：
（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？
（2）在足浴盆中加入体积为4L、初温为 的水，加热电阻正常工作420s，它的电加热效率为80%，则水的温度会升高到多少摄氏度？ [ ]
（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩10min，电动机线圈产生的热量是多少？
2、如图所示，电源电压恒定，的阻值为20Ω，的阻值为10Ω。当S闭合，S1、S2断开时，电流表的示数为0.5A．求：
（1）电源电压；
（2）当S闭合，S1、S2断开时，通电10s内电路消耗的总电能；
（3）当S、S1、S2都闭合时，电流表的示数变化了0.4A，则的阻值是多大？
3、如图所示，电源电压恒为12V，小灯泡L标有“6V、3W”字样，定值电阻R2的阻值为6Ω。当开关S闭合、S1、S2都断开且滑片P移到滑动变阻器的中点时，灯泡L正常发光。（假设小灯泡的电阻保持不变）求：
（1）滑动变阻器的最大阻值；
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，调节滑片P的过程中，电路消耗的最小功率是多少。
4、如下图所示为一款智能恒温加热杯垫，它具有加热和保温两挡调温功能，当它处于保温档时，能够使水温长期保持在60%左右，主要参数如下表所示。求：
品名：恒温加热底座
净重：235g
额定电压：220V
加热功率：16W
保温功率：8W
（1）用加热杯垫将500g水由20℃加热到60℃需要2h，则该杯垫的加热效率是多少？
[ ]
（2）1度电可以使该加热杯垫在保温状态下工作多少小时？
5、如图是一个饮水机的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻，下表是它的部分参数。[水的比热容为 ]求：
额定电压 220V
额定加热功率 2000W
额定保温功率 88W
（1）S1、S2都闭合时，饮水机处于哪种状态？
（2）1kg的水温度从升高到吸收的热量？
（3）饮水机正常工作时，加热效率为84%，则将1kg的水从加热到需用多长时间？
四、实验探究（1小题，每小题10分，共计10分）
1、如图甲所示是测量额定电压为6V的某电阻元件电功率的电路。
（1）请用笔画线代替导线将电路连接完整；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，直到电阻元件正常工作，记录实验数据并绘制I-U图像如图乙所示。由图像可知，电阻元件的额定功率为　 　W；
（3）分析图像发现，通过电阻元件的电流与其两端的电压不成正比，原因是　 　；
（4）若在调节滑动变阻器的过程中，突然电流表示数变为零，电压表示数接近电源电压，分析可知　 　发生了断路。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】A．乙灯灯丝断了，电路断路，电路中没有电流通过，两个灯泡都不发光，A不符合题意；
B．灯泡的亮度由实际功率决定，甲灯发光，乙灯不发光，说明乙的实际功率比甲的实际功率小得多，B符合题意；
CD．两个灯泡串联，通过两个灯泡的电流相等，甲灯发光，乙灯不发光，说明甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率，由P=UI可知甲灯的实际电压大于乙灯的实际电压，两个灯泡的额定电压大小无法判断，CD不符合题意。
故答案为：B
【分析】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；两个灯泡串联，电流相同，分得的电压与电阻成正比，电阻越大，电压也大，灯泡越亮。
2、【答案】B
【解析】【解答】在探究电流通过导体时产生热量跟什么因素有关时，烧瓶内用的是煤油而不是水，原因是煤油的比热容小，与相同质量的水比较，在吸收相同热量时，煤油升温更明显，这样实验现象更明显。ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】电流通过电阻丝产生热量，放出的热量被液体吸收掉，导致液体温度上升，温度计的示数变大，产生的热量越多，稳温度计示数越大，这体现了物理学中的转化法；物质的比热容越小，温度变化越明显。
3、【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。
4、【答案】B
【解析】【解答】A．为防止触电，更换灯泡或维修电路时要先断开电源，A不符合题意；
B．开关接在零线上，断开开关，用电器和火线连接，容易发生触电事故，B符合题意；
C．三孔插座的接地线要保证良好接地，以防外壳带电，危及人身安全，C不符合题意；
D．将家用电器的金属外壳与大地连接起来，防止用电器漏电时，人接触发生触电事故，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】安全用电的原则：不接触低压带电体，不靠近高压带电体；更换灯泡或维修电路时要先断开电源。
三孔插座接地线要保证良好接地；使用测电笔时，手要接触笔尾的金属体，不能接触笔尖的金属体。
5、【答案】D
【解析】【解答】A．甲灯的额定功率为60W，乙灯的额定功率为30W，甲灯的额定功率大于乙灯的额定功率，A不符合题意；
B．电灯实际功率取决于实际电压的高低，由于甲灯和乙灯实际工作的电压不清楚，所以它们的实际功率大小无法比较，B不符合题意；
C．根据公式W=Pt，两灯消耗的电能多少取决于功率和工作的时间，虽然甲灯和乙灯均正常工作时甲的功率大于乙的功率，但由于工作时间不确定，消耗的电能多少无法比较，C不符合题意；
D．根据公式
甲灯和乙灯均正常工作，且消耗相同的电能，由于P甲>P乙，那么t甲故答案为：D。
【分析】由灯泡的铭牌可知它们的额定功率，然后比较两者的大小；灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据W=Pt比较两者消耗的电能关系。
6、【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。
7、【答案】C
【解析】【解答】“千瓦时”是电功的单位。
A．电量的单位是库仑，A项不符合题意；
B．电流的单位是安培，B项不符合题意；
C．电功的单位是焦耳或者千瓦时，C项符合题意；
D．电功率的单位是瓦特，D项不符合题意。
故答案为：C。
【分析】国际单位制中电功的基本单位是焦耳，简称焦，用符号J来表示，其中千瓦时也是功的单位。
8、【答案】D
【解析】【解答】AD．容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流与通电时间相同，右侧容器中电阻较大，产生的热量较多，右侧U形管两端液柱高度差较左侧大，D符合题意，A不符合题意；
B．在装置中，容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流与通电时间相同，左边容器中的电阻与右边容器中的电阻不同，实验是为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，B不符合题意；
C．若图中两导体改为并联，两个电阻两端的电压和通电时间相同，由Q= 可知，右侧容器中电阻较大，产生的热量较少，C不符合题意。
故答案为：D
【分析】在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
9、【答案】C
【解析】【解答】根据甲图，保险丝熔断是短路或过载造成的，A不符合题意；控制灯泡的开关接在零线上，另一端接在了灯泡侧壁上，不合理，B不符合题意；两孔插座要左侧接零线，右侧接火线，图中的左侧接在地线上，C符合题意；电能表的最大电功率，利用电压和最大电流的乘积计算P=UI=220V×40A=8800W，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】控制灯泡的开关接在火线上；两孔插座要左侧接零线，右侧接火线；电能表的最大电功率，利用电压和最大电流的乘积计算。
10、【答案】D
【解析】【解答】A．当滑动变阻器 R2=20Ω时，滑动变阻器R2的功率为3.2W，则此时电流中的电流为
A不符合题意；
B．滑动变阻器R2=80Ω时，滑动变阻器R2的功率为3.2W，滑动变阻器的电压为
B不符合题意；
C D．设电源电压为U，定值电阻的阻值 R，当滑动变阻器 R2=20Ω时，电流为0.4A，则可以列等式为
当滑动变阻器 R2=80Ω时，滑动变阻器的电压为8V，则电路中的电流为
则可以列等式为
经整理可知
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】理清元件的连接方式及电表的测量对象，当滑动变阻器接入电路中的阻值为20Ω时，滑动变阻器R2的电功率为3.2W，根据P=I2R可知电路中的电流，根据欧姆定律和串联电路的电压特点表示出电源电压的表达式；当滑动变阻器接入电路中的阻值为80Ω时，滑动变阻器R2的电功率为3.2W，根据P=I2R可知电路中的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器两端电压，再根据欧姆定律和串联电路的电压特点表示出电源电压的表达式，联立关系式可得电源电压和R1的阻值。
二、填空题
1、【答案】220；4.2
【解析】【解答】我国的家庭电路电压是220V，各种用电器的额定电压也是220V。
若以额定功率为25W的节能灯代替额定功率为60W的普通照明灯，则
节约电能是
【分析】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】电视机；3.6×105
【解析】【解答】由图可知正常工作消耗1度电时电视机用的时间最短，由 可知电视机的额定功率最大。由图可知，节能灯正常工作50小时消耗1度电，所以节能灯正常工作5小时消耗的电能是0.1度，也就是 ，即3.6×105J。
【分析】消耗电能相同时，工作时间越长，电功率越小；工作时间越短，电功率越大；根据电功率和时间的乘积计算消耗的电能。
3、【答案】0.5；1000
【解析】【解答】电烤箱消耗的电能为
它的实际功率为
【分析】通过电能表的表盘可以看出，每消耗一度电转盘转动600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。
4、【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。
5、【答案】不能；小
【解析】【解答】电烤箱需要电阻丝产生热量来工作，由焦耳定律可知，超导材料电阻为0，不产生热量，不能用作电阻丝的材料。
流体压强与流速有关，流速越大，压强越小。
【分析】超导材料的电阻为零，若有电流通过时，不会发热而损耗电能。
流体压强大小与流速关系：在流体中流速越大地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大。
三、计算题
1、【答案】（1）解：由电路图知，电动机与加热电阻并联，故加热电阻正常工作时的电功率为
答：加热电阻正常工作时的电功率100W
（2）解：水吸收的热量为
加热电阻放出的热量为
由题意知
即
则
水的温度会升高到
答：水的温度会升高到40℃
（3）解：由焦耳定律可得电动机线圈产生的热量
答：电动机线圈产生的热量是12J
【解析】【分析】（1）利用电压和电阻，可以计算电功率大小；（2）根据电功率和时间的乘积计算消耗的电能，利用电能和热效率计算产生的热量，结合热量和比热容、质量，计算温度差；（3）根据电流、电阻和时间，计算产生的热量。
2、【答案】（1）解：当S闭合，S1、S2断开时，、串联，电流表测整个电路的电流，根据欧姆定律可得电源电压
答：电源电压为15V；
（2）解：当S闭合，S1、S2断开时，通电10s内电路消耗的总电能为
答：当S闭合，S1、S2断开时，通电10s内电路消耗的总电能为75J
（3）解：当S、S1、S2都闭合时，、串联，被短路，电流表测整个电路的电流，则此时干路电流为
通过的电流为
通过的电流为
则的阻值为
答：当S、S1、S2都闭合时，电流表的示数变化了0.4A，则的阻值为100Ω。
【解析】【分析】 （1）根据电流和总电阻的乘积，计算电源电压；
（2）根据电压、电流和时间的乘积，计算消耗的电能；
（3）根据并联电路电流规律，计算干路电流，利用电压和电阻的比值，计算电流，结合并联电路电流规律，计算支路电流，利用电压和电流的比值， 计算电阻。
3、【答案】（1）解：当S闭合，S1、S2都断开且滑片P移到滑动变阻器的中点时，L与 串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯L正常发光，所以电路中的电流
灯泡的电阻
电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的电阻
则滑动变阻器的最大阻值R1=24Ω。
答：滑动变阻器的最大阻值24Ω；
（2）当S、S1、S2都闭合时，R1与R2并联，变阻器接入电路中的电阻最大时，电路的总功率最小，因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电路中的最小总功率
答：当开关S、S1、S2都闭合时，调节滑片P的过程中，电路消耗的最小功率是30W。
【解析】【分析】（1） 当S闭合，S1、S2都断开且滑片P移到滑动变阻器的中点时， 灯泡与滑动变阻器串联；，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；
（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=求解功率即可。
4、【答案】（1）解：500g水吸收的热量
根据 可得，加热2h消耗的电能
杯垫的加热效率
答：该杯垫的加热效率是72.9%
（2）解：1度电可以使该加热杯垫在保温状态下工作的时间
答：1度电可以使该加热杯垫在保温状态下工作125h。
【解析】【分析】(1)利用 求出水吸收的热量；根据 求出饮水机消耗的电能；再根据 求出饮水机的加热效率。(2)已知电能和加热杯垫的保温功率，根据 求出工作时间。
5、【答案】（1）解：由图可知，当S1、S2都闭合时，电路中只有R1工作；只闭合S1时，电阻R1、R2串联，串联电阻大于其中任一电阻，根据可知，当电路中的电阻最小，电路中的电功率最大，所以当S1、S2都闭合时，饮水机处于加热状态。
答:S1、S2都闭合时，饮水机处于加热状态；
（2）解：水吸收的热量:
答:1kg的水温度从从升高到吸收的热量为；
（3）解：由可得，饮水机正常工作时消耗的电能
由可知，需要的加热时间
答:饮水机正常工作时，加热效率为84%，则将1kg的水从加热到需用150s。
【解析】【分析】（1）在串联电路中，所串联的电阻越少，电功率越大；
（2）根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；
（3）根据热量和热效率的比值， 计算消耗的电能，根据电能和电功率的比值， 计算用电器的工作时间。
四、实验探究
1、【答案】（1）
（2）1.8
（3）电阻元件受温度影响不是定值
（4）电阻元件
【解析】【解答】(1)滑动变阻器在电路中应遵循“一上一下”的接法
；(2)由图像可知，该元件正常工作时的电流为0.3A，其额定功率 (3)分析图像发现，通过电阻元件的电流与其两端的电压不成正比，原因是“电阻元件受温度影响，其阻值不是定值”。(4)[若在调节滑动变阻器的过程中，突然电流表示数变为零，电压表示数接近电源电压，其原因极有可能是“电阻元件断路”，此时电压表被串联进入电路，造成电路中电阻过大，电流表示数几乎为零；又根据串联电路的分压原理可知，电压表其示数接近电源电压。
【分析】（1）测量元件功率的原理即为功率公式P=UI；利用功率公式P=UI求解即可；
（2）电阻的大小还与温度有关，一般来说，导体的温度越高，电阻越大；
（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。
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