【单元测试卷】北师大版九年级物理 第13章 电功和电功率(含答案详解)

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九年级物理第十三章电功和电功率难点解析
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、 “珍爱生命、注意安全”是同学们日常生活中必须具有的意识，下列有关安全的说法，错误的是（　　）
A．如果发生触电事故，应立即切断电源，然后施救
B．雷雨天，人不能在高处打伞行走，否则可能会被雷击中
C．使用验电笔时，手必须接触笔尾金属部分
D．在没有三孔插座的情况下，可以把三脚插头（如图）上最长的插头去掉，插入二孔插座中使用用电器
2、将两个定值电阻串联接到电压为 U 的电源两端，R1 消耗的功率为 P1，R2 消耗的功率为 3P1．将这两个定值电阻并联接在电压为U的电源两端时，下列说法中正确的是（　　）
A．R1 与 R2 的电阻之比为 3：1
B．并联时通过 R1 与 R2 的电流之比为 1：1
C．并联时 R2 消耗的功率为 P1
D．并联时两电阻消耗的总功率为 P1
3、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
4、如图所示是额定电压为3V的小灯泡的I-U变化关系图像．根据图像，下列关于小灯泡的一些物理量分析正确的是(　　)
A．此过程中电流与电压成正比 B．此过程中小灯泡电阻保持不变
C．额定电流是0．3A D．额定功率是1．5W
5、在如图所示的电路中，电源的电压恒定，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为8Ω。闭合开关，移动滑片P，当R2等于2Ω或8Ω时，R2消耗的电功率均为8W，则下列选项中正确的是（　　）
A．电流表示数最大为6A B．电压表示数最大为6V
C．R1的阻值为8Ω D．R2的最大功率为9W
6、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
7、如图甲所示，小灯泡L的额定电压为5V，滑动变阻器R的最大阻值为60Ω，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～15V”，电源电压恒定。闭合开关S，在保证电路安全的前提下，最大范围调节滑动变阻器的滑片P，绘制了电流表示数与电压表示数关系图像如图乙所示，电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像如图丙所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压为5V
B．小灯泡正常发光时电阻为2.5Ω
C．当电压表示数为1V时，滑动变阻器消耗的电功率为2.5W
D．当电压表示数为2V时，小灯泡和变阻器消耗的功率之比为1：4
8、下列操作符合安全用电的是（　　）
A．勤俭节约，电线只要能导电，即使破损了也应该继续使用
B．为防止空气开关自动断开，应滴入少量胶水使其粘合
C．在高压线下雨中漫步，感受科技与自然的美妙融合
D．发现有人触电时，不应立即用手将其拉开，而是应先切断电源
9、甲、乙两只灯泡，其I﹣U关系图像如图所示。现将甲、乙两灯并联在电路中，当通过乙灯的电流为0.4A时，甲灯消耗的功率是（　　）
A．1.2W B．0.8W C．1.8W D．3W
10、如图所示，只闭合开关S时灯L1的功率为9W；断开开关S，闭合S1、S2时，灯L1的功率为16W。电源电压不变，且灯丝电阻不受温度的区影响。则L1、L2两灯灯丝电阻之比是（　　）
A．1：3 B．4：3 C．3：1 D．3：4
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、（1）如图所示电阻箱的示数为　 　Ω；
（2）如图所示电能表的示数为　 　kW h。
2、如图所示为小红家的电能表，其示数为 　 　 kW·h。他想借助家中的电能表测量某电热器的实际功率，他先关闭了其它用电器，再让电热器单独工作了2 min，电能表转盘转过了60圈，电能表的铭牌如图所示，则此电热器的实际功率是 　 　 W。
3、题图是某野外探险小队利用电池和口香糖锡纸取火的情景、取口香糖锡纸，剪成图甲所示中间窄两端宽的形状，将锡纸条带锡的一面分别接在电池的正、负极两端，如图乙所示，锡纸条中间很快着火，此现象说明锡纸条　 　(选填“中间”或“两端")位置电阻较大，在通电时间和　 　相同时，该处产生的热量较　 　。
4、某家用白炽灯上标有“20V40”字样，则1度电可供该灯正常工作　 　h，此灯正常工作时灯丝的电阻为　 　Ω。
5、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。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、某款电热水壶的相关信息如表所示，现在该水壶内装入质量为1kg、初温为20℃的水，放置在水平桌面上接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开(不计热量损失)求：
额定功率 1000W
自重 5N
与桌面接触面积 200cm2
（1）装入水后水壶对桌面的压强p；
（2）水吸收的热量Q；
（3）将水烧开所需时间t；(c=4.2×103J/(kg·℃),g=10N/kg)
2、如图1所示，某品牌的家用厨宝（小体积快速电热水器），其内胆装有5kg的水。在某次正常加热工作中，胆内水的温度随时间变化的图象如图2所示。已知水的比热容为 。求：
（1）在该次加热过程中，水吸收的热量；
（2）若不计热损失，厨宝的额定功率。
3、一根粗细均匀的镍铬合金丝，将其接入电压为6V的电源上，通过的电流为0.3A。求：
（1）这根镍铬合金丝的电阻；
（2）通电1min消耗的电能；
（3）若将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上，电路中的总电流为多大
4、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。
5、下表为一只三角牌电饭锅的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。
求：
三角牌电饭锅
额定电压 220V
额定 功率 高温挡 1100W
低温挡 66W
电源频率 50Hz
（1）电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能，高温档时S2是闭合还是断开？
（2）电路中R1的阻值；
（3）电烤箱在低温挡正常工作时，电路中的电流和R1的功率。
四、实验探究（1小题，每小题10分，共计10分）
1、小明在“测量小灯泡的电功率”实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为8V，小灯泡L的额定电压为2.5V，正常发光时电阻约为10Ω，可供选用的滑动变阻器R1、R2和R3的最大阻值分别为5Ω、20Ω、50Ω。
（1）为了保证元件安全，应选用的滑动变阻器是　 　（选填“R1”、“R2”或“R3”）。
（2）图乙是根据实验测得的数据绘制的I﹣U关系图象。由此可知，小灯泡的额定功率是　 　W，此时滑动变阻器消耗的电功率是　 　W。
（3）当滑片向左移动时，灯丝的电阻将　 　，小灯泡的实际功率将　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】D
【解析】【解答】如果发生触电事故，应立即切断电源，然后施救．A正确，不符合题意；雷雨天，人不能在高处打伞行走，否则可能会被雷击中，B正确，不符合题意．使用验电笔时，手必须接触笔尾金属部分，C正确，不符合题意；大功率及有金属外壳的用电器，必须使用三孔插座，接好地线，以防外壳带电危及人身安全，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，例如，维修电路时应将电路断开；有人触电时，不能用手接触，应先将电源断开；测电笔测量电路中是否有电时，手指必须得与测电笔后的金属帽相接触，与地面构成回路才可以；结合四个选项中的行为分析即可。
2、【答案】C
【解析】【解答】A．串联电流相等，由 可知，两电阻功率之比等于电阻之比，即： ；
A不符合题意；
B．并联电压相等，电阻与电流成反比，即： ；
B不符合题意；
C．在串联中时，R1 消耗的功率： ；
所以有： ；
并联时R2消耗的功率： ；
C符合题意；
D．并联时总功率： ；
D不符合题意。
故答案为：C
【分析】两个定值电阻是串联关系，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，两个定值电阻是并联关系，电压相等，干路电流等于两条支路电流之和，结合欧姆定律求解电流电压，进而求解功率即可。
3、【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。
4、【答案】D
【解析】【解答】AB.根据图像，在电压-电流图像中图像是弯曲的，不是正比例图像，说明电流和电压不成正比，也说明电阻发生了变化；AB不符合题意；
C.灯泡的额定电压为3V，根据图像可知，此时的电流为0.5A，C不符合题意；
D.灯泡的额定功率为P=UI=3V×0.5A=1.5W，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】电阻变化时，电流和电压不成正比；利用电压和电流的乘积计算电功率。
5、【答案】D
【解析】【解答】如图R1、R2串联，电压表测R2的电压，R2消耗的电功率均为8W
解得
C．设电源电压为U，则有
解得
C不符合题意；
B．当滑动变阻器达到最大值时，电压表示数最大，最大值为
B不符合题意；
A．当滑动变阻器达到最小值即阻值为0时，电流表示数最大为
A不符合题意；
D．当R2的值等于R1的值时，最大功率为
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。
6、【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。
7、【答案】D
【解析】【解答】滑动变阻器与小灯泡串联，乙、丙图相结合
A．电路中电流为0.5A时，滑动变阻器的阻止为10Ω，电源电压为
A不符合题意；
B．小灯泡正常发光时电阻为
B不符合题意；
C．当电压表示数为1V时，电路中的电流为0,2A，滑动变阻器消耗的电功率为
C不符合题意；
D．当电压表示数为2V时，变阻器两端的电压为8V，小灯泡和变阻器串联，消耗的功率之比为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据电流和电阻的乘积计算电压，结合串联电路电压规律计算总电压；利用电压和电流的比值计算电阻；利用电压和电流的乘积计算电功率的大小；在串联电路中，电功率的比值等于用电器的分压比。
8、【答案】D
【解析】【解答】A．破损的电线容易造成漏电，发生人身触电伤亡事故，A不符合题意；
B．粘合后，空气开关无法正常工作，在过载或短路时无法起到保护作用，B不符合题意；
C．下雨天四周空气变潮，高压电通过电介质向大地放电的电容电流会增大，在高压线下漫步容易触电，C不符合题意；
D．人体是良好的导体，发现有人触电时，不应立即用手将其拉开，而是应先切断电源，D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。
9、【答案】C
【解析】【解答】根据图像，当乙灯的电流为0.4A时，电压为3V，由于灯泡并联，所以甲灯的电压为3V，此时甲的电流为0.6A,甲灯的电功率为P=UI=3V×0.6A=1.8W，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】在并联电路中各支路电压相等，利用电压和电流的乘积计算电功率。
10、【答案】C
【解析】【解答】只闭合开关S时，两个灯泡串联，灯L1的功率 ①
断开开关S，闭合S1、S2时，两个灯泡并联，灯L1的功率 ②
由①②得到
故答案为：C。
【分析】在电阻相同时，根据电功率的比值可以计算分压之比，串联电路中，电阻的分压比等于电阻比。
二、填空题
1、【答案】（1）1998
（2）2022.6
【解析】【解答】（1）由图中可知，电阻箱的示数为R=1000Ω×1+100Ω×9+10Ω×9+8Ω×1=1998Ω
（2）电能表的最后一位数为小数，故由图中可知电能表的示数为2022.6kW h。
【分析】电阻箱各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后加在一起，就是接入电路的阻值；电能表黑色数字为整度数,红色的为小数点后面的度数。
2、【答案】2258.6；600
【解析】【解答】电能表最后一位数字为十分位，单位为kW·h，所以其示数为2258.6kW·h。
该电能表参数为3000r/kW·h，表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，其表盘转3000圈。则电热器单独工作了2 min，电能表转盘转过了60圈，消耗的电能为W= =0.02kW·h
此电热器的实际功率是P= =0.6kW=600W
【分析】根据电能表窗口示数可以计算消耗的电能；根据电能表转盘转数可以计算电能大小；根据电能和时间的比值，计算电功率。
3、【答案】中间；电流；多
【解析】【解答】根据焦耳定律，Q=I2Rt，当通过导体的电流和通电时间相等时，电阻越大，导体产生的热量越多，中间位置很快着火说明产生热量较多，电阻较大。
【分析】根据焦耳定律公式进行分析可判断。
4、【答案】25；10
【解析】【解答】根据电能和电功率的比值计算工作时间为，灯丝电阻为。
故答案为：25；10。
【分析】根据电能和电功率的比值可以计算时间，利用电压和电功率可以计算电阻大小。
5、【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。
三、计算题
1、【答案】（1）解：壶内装入质量为1kg的水，重力是：G水=mg=1kg×10N/kg=10N，
装入水后水壶对桌面的压力是：F=10N+5N=15N；
装入水后水壶对桌面的压强是： =750Pa；
（2）解：水壶装了质量为1kg，初温为20℃的水，标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量是：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J∕（kg ℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J
（3）解：不计热损失，W=Q吸，由 知道，电热水壶工作时间是： =336s
【解析】【分析】（1）处在水平面上的物体，物体对桌面的压力等于重力，结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强，其中F是压力，S是受力面积；
（2）结合水的质量和温度变化量，利用比热容公式求求解水吸收的热量；
（3）水吸收的热量即为消耗的电能，除以功率即为工作时间。
2、【答案】（1）解：由图2可知，在7min的加热时间里，水的初温t0＝20℃，末温t＝50℃，
则水吸收的热量
答：在该次加热过程中，水吸收的热量为6.3×105J；
（2）解：不计热损失，消耗的电能
加热时间t＝7min＝420s，
厨宝的电功率
因为厨宝正常工作，所以厨宝的额定功率
答：若不计热损失，厨宝的额定功率为1500W。
【解析】【分析】本题考查了吸热公式、电功率公式的应用，计算时要注意：不计热损失，厨宝消耗的电能等于水吸收的热量。
3、【答案】（1）解：由欧姆定律可知，这根镍铬合金丝的电阻为
答：这根镍铬合金丝的电阻为20Ω；
（2）解：通电1min消耗的电能为
答：通电1min消耗的电能为108J；
（3）解：将这根镍铬合金丝对折后，合金丝的横截面积变为原来的2倍，长度变为原来的一半，所以电阻变为原来的 ，此时电阻变为
此时电路中的总电流为
答：将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上，电路中的总电流为1.2A。
【解析】【分析】（1）利用电压和电流的比值计算电阻；（2）根据电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能；（3）当电阻丝对折使用时，电阻变为原来的四分之一，利用电压和电阻的比值计算电流。
4、【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。
5、【答案】（1）解：由表中信息可知，高温挡的功率为P高=1100W，故由W=Pt可知，电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能为W=P高t=1100W×10×60s=6.6×105J
由可知，电路中的总电阻越小，电功率越大，由电路图可知，当开关S2闭合时，此时电阻R2被短路，只有R1接入电路，总电阻较小，故可知此时电烤箱处于高温挡，即高温挡时S2是闭合状态。
答：电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能为6.6×105J，高温挡时S2是闭合状态
（2）解：由表中信息可知，高温挡的功率为P高=1100W，故由可得，电阻R1的阻值为
答：R1的阻值为44Ω；
（3）解：当电阻箱在低温挡正常工作时，由表中数据可知，低温挡的功率为P低=66W，故由P=UI可得，此时电路中的电流为
故由可得，此时R1的功率为
答：电烤箱在低温挡正常工作时，电路中的电流为0.3A，R1的功率为3.96W。
【解析】【分析】（1）根据电功率和时间的乘积，计算消耗的电能；在串联电路中，电阻越小，总电功率越大；
（2）利用电压和电功率，可以计算电阻大小；
（3）根据电功率和电压，可以计算用电器的电流大小；根据电流和电阻，可以计算实际电功率。
四、实验探究
1、【答案】（1）R3
（2）0.75；1.65
（3）变大；变大
【解析】【解答】解：（1）电源电压恒为8V，小灯泡L的额定电压为2.5V，正常发光时电阻约为10Ω，灯的额定电流：
I＝ ＝ ＝0.25A，根据串联电路的规律和欧姆定律，灯正常发光时，变阻器连入电路中的电阻：
R滑＝ ＝ ＝22Ω＞20Ω，为了保证元件安全，应选用的滑动变阻器是 R3；（2）由绘制的I﹣U关系图象可知，额定电压下的电流为0.3A，小灯泡的额定功率是：
P＝UI额＝2.5V×0.3A＝0.75W；
根据串联电路的规律，变阻器的电压为：
U滑＝8V﹣2.5V＝5.5V，
此时滑动变阻器消耗的电功率是：
P滑＝U滑I额＝5.5V×0.3A＝1.65W；（3）当滑片向左移动时，变阻器连入电路的电阻变小，由分压原理，变阻器的电压变小，根据串联电路电压规律，灯的电压变大，通过的电流也变大，根据P＝UI，灯的实际功率变大，灯丝的温度升高，故灯丝的电阻将变大。
故答案为：（1）R3；（2）0.75；1.65；（3）变大；变大
【分析】（1）根据实验时电源电压和灯泡分压的情况，滑动变阻器的最大阻值需要较大；
（2）根据灯泡的电压和电流的乘积计算电功率，利用滑动变阻器的分压和电流的乘积计算电功率；
（3）当电路中的电阻减小时，灯泡的电功率变大，电阻变大。
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