【同步训练卷】北师大版九年级物理 第13章 电功和电功率（含答案解析）

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九年级物理第十三章电功和电功率同步练习
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、两个额定电压均为 的小灯泡的 图象如图所示，如果将它们分别串联和并联在电路当中。在确保两小灯泡都安全的前提下保证至少一个灯泡正常工作，则串联和并联时两个小灯泡的总功率分别是（　　）
A． B． C． D．
2、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
3、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
4、如图所示电路，当闭合开关，灯泡正常发光，滑动变阻器滑片向右移动时，下列说法正确的是（　　）
A．灯L亮度变暗
B．电压表V与电流表A1，示数之比不变
C．电路的总功率变小
D．电压表示数变大
5、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
6、如图所示是小明家的电能表。将一个标有“220V 1210W”的用电器单独接入家庭电路中工作12min，电能表业的转盘转了500转，在此工作过程中，下列说法正确的是（　　）
A．该电能表的示数表示家中已经消耗1123.4J的电能
B．该用电器的实际功率为1200W
C．该电路的实际电压为200V
D．若小明家所有用电器同时工作，则总功率不得超过2.2kW
7、如图所示的电路，电源电压保持不变，R0为定值电阻，闭合开关S滑动变阻器R的滑片P从a端滑到b端的过程中，电流表和电压表示数变化的规律如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为8V
B．定值电阻R0的阻值为20Ω
C．整个电路消耗的最大功率为0.5W
D．滑片P在滑动的过程中，滑动变阻器的最大功率为0.9W
8、如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（　　）
A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A
B．小英家上个月消耗的电能为1011kW×h
C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J
D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多
9、如图甲所示，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从b端滑到a端的过程中，R2消耗的电功率P与通过的电流I的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为6V
B．R1的阻值为20Ω
C．R2的最大阻值为40Ω
D．滑片在a端时，1min内R1消耗的电能为2160J
10、如图所示电路中，当开关 断开时，电压表示数为 ，小灯泡 上标有“ ”，小灯泡 上标有“ ”，忽略温度对灯丝电阻的影响。当开关 闭合时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为
B． 与 的电阻之比为
C． 与 的实际功率之比为
D．通过 与 的电流之比为
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、在如图所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样，电源电压不变．闭合开关S后，当滑片P在滑动变阻器R2的最右端时，电压表的示数为2V，将滑片P移至中点时，电流表示数变化了0.1A，则电源电压为　 　V，定值电阻R1的值为　 　Ω，定值电阻R1消耗的电功率变化了　 　W。
2、4月初小芳家中的电能表的示数为 ，5月初电能表如下图所示，本月她家共使用了 　 　 度电．她认真观察了几分钟，查出电能表的转盘转过60圈，则这几分钟内她家的用电器消耗的电能是 　 　 ．
3、如图所示，这是“探究电流通过导体产生的热量与　 　的关系”的实验装置。若通过电路的电流为0.6A，通电5min右侧发热电阻产生的热量为　 　J。
4、如图所示是小明家中的电能表，一天小明关闭了家中其他用电器，只让一个电热水壶单独工作，发现此电能表的转盘转过了120转，则在这内电热水壶消耗的电能是　 　，这个电热水壶的功率是　 　W。
5、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。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、国产某品牌手机配置 “ ， ”大容量电池，采用“超级快充”技术，极大方便了人们的使用。
（1）电池充满电后，储存的电能为多少？
（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出 ， ”，另一个标注“输出 ， ”，其中哪一个是快速充电器？请通过计算说明。
（3）有人发现，“超级快充”的充电线比普通的充电线粗。请从线路安全的角度分析原因。
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、一个标有“220V 25W”的灯泡，正常发光时，求：
（1）通过灯丝的电流是多少安？（计算结果保留两位小数）
（2）灯丝的电阻是多少欧？
（3）灯泡正常发光10小时，消耗的电能是多少千瓦·时？合多少焦耳？
（4）若接到110V电路中，它的实际功率是多少瓦？
4、接在家庭电路上的一盏灯在20min内消耗的电能是2.4×104J，求这盏灯的电功率和通过灯丝的电流。
5、如图所示是一款电蒸锅的简化电路图，它具有高温和低温两个挡位。高温挡加热功率为 。 、 均为加热电阻丝， 的电阻为 。求：
（1）电阻 的阻值是多少？
（2）电蒸锅低温挡的功率是多少？
（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将 水从20℃加热到100℃，需要多长时间？（ ）
四、实验探究（1小题，每小题10分，共计10分）
1、在“研究小灯泡电功率”的实验中，所测小灯泡的额定电压为 。
（1）请用笔画线代替导线，将如图甲所示的实验电路连接完整；
（2）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动器的清片，当电压表的示数为 时，对应电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　 　 ；
（3）实验中通过调节变阻器的滑片，又收集到了几组灯泡两端的不同电压及对应的电流值，同时观察到随着加在小灯泡两端电压的增高灯泡逐渐变亮，图丙是由实验数据绘制的图象，图象上不同的点对应的这种阴影部分面积大小不同，则由图象或结合实验现象还能得出的实验结论有　 　；（只回答一条结论即可，不必书写分析过程）
（4）为准确测量此小灯泡的额定功率，请你设计一个记录实验数据的表格。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】A
【解析】【解答】两灯泡的额定电压均为 ，由图象可知，两灯泡的额定电流分别为 、 。因串联电路中各处的电流相等，且在确保两小灯泡都安全的前提下保证至少一个灯泡正常工作，所以电路中的电流 ，由图象可知，两灯泡两端的电压分别为 、 ，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以两个小灯泡的总功率为
因并联电路中各支路两端的电压相等，且两灯泡的额定电压均为 ，所以两灯泡并联时可以同时正常发光，此时电源的电压 ，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以两个小灯泡的总功率
故答案为：A。
【分析】根据电压和电流的乘积计算电功率。
2、【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。
3、【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。
4、【答案】C
【解析】【解答】分析电路图可知，灯泡和滑动变阻器并联，电流表A1测滑动变阻器的电流，A2测灯泡L的电流，电压表测电源电压；
AD．滑动变阻器滑片向右移动时，电压表测电源电压，因此示数灯泡L电压与电流都不变，由公式 可知，灯泡的电功率不变，即灯泡的亮度不变，AD不符合题意；
B．电压表V与电流表A1，示数之比为滑动变阻器阻值，当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器阻值变大，即电压表V与电流表 ，示数之比变大，B不符合题意；
C．当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器阻值变大，电路总电阻变大，根据公式 可知，电路的总功率变小，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】在并联电路中，各支路互不影响，支路的电阻改变，电流改变，电压和总电流的乘积计算电功率。
5、【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。
6、【答案】C
【解析】【解答】A．该电能表的示数表示家中已经消耗1123.4kW·h的电能，A不符合题意；
B．该用电器消耗的电能W实= r/kW·h×500r=0.2kW·h
则用电器的实际功率为P实= = =1kW=1000W
B不符合题意；
C．用电器的电阻为R= = =40
该电路的实际电压U实= = =200V
C符合题意；
D．若小明家所有用电器同时工作，则总功率不得超过P总=UI=220V×20A=4400W=4.4kW
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据电能表转盘转数规格和实际转数可以计算消耗的电能；利用电能和时间的比值计算电功率；利用实际电功率和电阻可以计算实际电压的大小；利用电压和电流的乘积计算电功率。
7、【答案】D
【解析】【解答】AB．由图可知，电阻R0和变阻器R串联，电压表测量变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流。滑片在a端时，只有R0的简单电路，电路的总电阻最小，由 可知通过电路的电流最大，由图可知最大电流是0.6A，电源电压U=I大R0=0.6A×R0①
由图可知，当变阻器连入电路的阻值最大时，电压表的示数是5V，通过电路的最小电流是0.1A，由串联电路电压的规律和欧姆定律得到0.1A= ②
由①②得到R0=10Ω，U=6V
AB不符合题意；
C．整个电路消耗的最大功率为P最大=UI大=6V×0.6A=3.6W
C不符合题意；
D．滑动变阻器的功率为
当R=R0=10Ω
时，变阻器的功率最大，最大功率为P最大= =0.9W
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】分析电路结构，定值电阻和滑动变阻器是串联关系，明确电流表和电压表的测量对象，滑动变阻器接入电路中的电阻越大，电路中的电流越小，分得的电压越大，定值电阻分得的电压越小，整个电路的功率越小，结合欧姆定律求解电路中的电流和电压，利用功率公式P=UI求解功率即可。
8、【答案】D
【解析】【解答】A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，A不符合题意；
B．小英家上月消耗的电能为5647.8kW×h﹣5546.7kW×h＝101.1kW×h
B不符合题意；
C．1600imp/kW×h表示每消耗1kW×h的电能指示灯闪烁1600次，指示灯闪烁320次消耗的电能为
C不符合题意；
D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据电能表窗口示数差计算消耗的电能，利用电能表转盘转数计算消耗的电能。
9、【答案】A
【解析】【解答】由图可知，当电流为0.2A时，即滑动变阻器在b端，全部接入电路时，R2消耗的电功率为0.8W，则由 可知，R2最大电阻为
此时电源电压可表示为
由图可知，当电流为0.6A时，即滑动变阻器在a端，电路仅R1接入电路，电源电压可表示为
由以上两式，可知 ，
滑片在a端时，1min内R1消耗的电能为
A．电源电压为6V，A符合题意；
B．R1的阻值为10Ω，B不符合题意；
C．R2的最大阻值为20Ω，C不符合题意；
D．滑片在a端时，1min内R1消耗的电能为216J，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据电功率和电阻可以计算电阻和电压的大小；根据串联电路电压规律，计算总电压，利用电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能。
10、【答案】B
【解析】【解答】ABD．由图可知，两个灯泡串联，电压表测量L1两端的电压，当开关S断开时，电压表和灯泡L2串联，电压表的示数等于电源电压，电压表示数为4.5V，所以电源电压是4.5V，灯泡L1和L2的电阻
当S闭合时，两个灯泡串联，电压表测量L1两端的电压，由电阻的串联和欧姆定律得到通过电路的电流 =0.5A
电压表的示数U1=IR1=0.5A×3Ω=1.5V
与 的电阻之比为
R2∶R1=6Ω∶3Ω=2∶1
串联电路中各处的电流相等，所以通过 与 的电流之比为1∶1，AD不符合题意，B符合题意；
C． 与 的实际功率之比为P1∶P2=I2R1∶I2R2= R1∶R2=1∶2
C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用功率的变形公式R=U2/P求解灯泡的电阻，两个灯泡串联，串联分压，分得的电压与电阻成正比，结合电阻求解电压即可。
二、填空题
1、【答案】6；10；0.5
【解析】【解答】当滑片位于最右端时，滑动变阻器阻值为20Ω，电路中电流为 ，则电源电压为
当滑片位于中点时，电流增大了0.1A，滑动变阻器电阻10Ω，则电压电压为
因为电源电压不变，所以
解得R1=10Ω。
所以电源电压为
滑片位于最右端电流为
滑片位于中点电流为
定值电阻R1消耗的电功率变化为
【分析】根据电流和电阻的乘积计算电压，结合电源电压不变，计算电源电压和定值电阻；根据电流和电阻，可以计算电功率。
2、【答案】80；7.2×104
【解析】【解答】他家本月用电W=1978.2kW h﹣1898.2kW h=80kW h
每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000R，电能表的转盘转过60圈消耗的电能W′= kW h= kW h= ×3.6×106J=7.2×104J
【分析】根据电能表窗口示数差，可以计算消耗的电能；根据实际转数和电能表转数规格，可以计算消耗电能的多少。
3、【答案】电阻；1080
【解析】【解答】如图所示，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，根据控制变量法可知，是探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。
已知t＝5min＝300s
右侧电阻丝在5min内产生的热量Q右＝I2R右t＝(0.6A)2×10Ω×300s＝1080J
【分析】利用控制变量法分析，电流通过导体产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；产生的热量直接运用焦耳定律Q=I2Rt计算。
4、【答案】0.2；1200
【解析】【解答】电能表的转盘转过120转，电热水壶消耗的电能
这个电热水壶的功率
【分析】结合电能表的参数求出转过120转消耗的电能，根据P=求出该电热水壶的实际功率。
5、【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。
三、计算题
1、【答案】（1）解：电池充满电后，储存的电能为
答：电池充满电后，储存的电能为 ；
（2）解：输出的功率为
另外一个充电器
故“输出 ， ”充电快 。
答：“输出 ， ”充电快
（3）解：根据 可知，快充比普通充电器充电快，因为电流大，快充电器的线粗，电阻小，电线消耗的电能少，更节约用电。
【解析】【分析】（1）求解电流做功，利用公式W=UIt求解即可，U是用电器两端的电压，I是流过用电器的电流，t是用电器工作的时间；
（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）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。
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：由P=UI得，通过灯丝的电流
答：通过灯丝的电流是0.11A；
（2）解：由 得灯丝的电阻
答：灯丝的电阻是1936Ω；
（3）解：灯泡正常发光10小时，消耗的电能W=Pt=25×10-3kw×10h=0.25kW h=9×105J
答：灯泡正常发光10小时，消耗的电能是0.25 kW h，合9×105J
（4）解：若接到110V电路中，灯泡的实际功率是
答：若接到110V电路中，它的实际功率是6.25W。
【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；
（2）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；
（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；
（4）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。
4、【答案】解：这盏灯的电功率
通过灯丝的电流
答：这盏灯的电功率20W，通过灯丝的电流0.91A。
【解析】【分析】根据P=计算这盏灯的电功率，根据P=UI计算通过灯丝的电流。
5、【答案】（1）解：由 知道，电阻 的阻值是
答：电阻 的阻值是 。
（2）解：由图知道，电蒸锅低温挡时，两电阻串联，此时电路的总电阻
由 知道，电蒸锅低温挡的功率
答：电蒸锅低温档的功率是 。
（3）解： 水从20℃加热到100℃吸收的热量
由于不计热量损失，即 ，故需要的时间
答：需要时间 。
【解析】【分析】（1）利用电压和电功率，可以计算电阻大小；（2）利用电压和总电阻，可以计算总功率；（3）根据比热容、质量和温度差可以计算吸收的热量，根据热量和电功率的比值计算工作时间。
四、实验探究
1、【答案】（1）
（2）0.7
（3）灯泡的实际功率越大，灯泡越亮
（4）
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
灯泡的发光情况
【解析】【解答】(1)为保护电路，将变阻器的最大电阻连入电路中，故将变阻器的右上接线柱连入电路中，小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如下所示：
；(2)图乙电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.3A，额定功率是P=UI=2.5V×0.3A=0.75W(3)图丙中阴影部分面积等于电压与对应的电流之积，根据P=UI可知阴影部分面积表示的物理量是电功率；图象上不同的点位对应的这种阴影部分面积大小也不同，面积越大，表示的灯泡的实际功率越大，灯泡越亮，所以由图象可得结论：灯泡的实际功率越大，灯泡越亮（或灯丝电阻随温度的升高而增大）。(4)根据实验中所测物理量设计实验数据的表格如下
　 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡的发光情况
　 　 　 　
　 　 　 　
　 　 　 　
【分析】（1）测量灯泡电功率时，电压表和灯泡并联，滑动变阻器要一上一下连接，和灯泡测量；（2）根据电流表选择的量程和指针位置测量电流；利用电压和电流的乘积计算电功率；（3）灯泡的实际电功率越大，亮度越大；（4）根据实验需要测量的数据设计表格。
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