粤沪版物理九年级上册单元综合练习 05　电能　电功　电功率（含答案）

《电能　电功　电功率》
A
一、选择题
1.从能量转化的角度来看,下列说法错误的是(　　)
A.电风扇工作时主要将电能转化为机械能
B.给铅蓄电池充电时化学能转化为电能
C.发电机工作时主要将机械能转化为电能
D.电热水壶工作时电能转化为内能
2.一个标有“220 V　440 W”的电热器,当通过它的电流为1 A时,它的实际功率 (　　)
A.等于额定功率
B.大于额定功率
C.小于额定功率
D.无法判断
3.[2022·邵阳]甲、乙两个普通白炽灯泡铭牌上分别标着“220 V　40 W”“110 V　40 W”字样,正常发光相同时间,它们消耗的电能 (　　)
A.甲灯的多 B.乙灯的多
C.一样多 D.不能确定
4.[2022·新疆]如图所示为小琴做的小小电动机。矩形线圈的左端引线漆皮被全部刮掉,右端引线漆皮只刮掉了上半周,小小电动机由两节干电池供电。线圈快速稳定转动过程中,线圈受到磁场的作用力时,线圈中的电流为0.67 A,则线圈快速稳定转动1 min内电路消耗的电能约为 (　　)
A.150 J B.120 J
C.90 J D.60 J
5.[2022·泰州]如图甲所示电路,电源电压恒为6 V,滑动变阻器R的规格为“25 Ω　1 A”,电流表量程选择0~0.6 A,电压表量程选择0~3 V,小灯泡上标有“4.5 V　0.3 A”字样,其I-U图像如图乙所示,闭合开关S,为保证电路安全,在移动滑片P的过程中,下列选项正确的是 (　　)
A.电路的最大功率是3.6 W
B.小灯泡的最小功率是0.75 W
C.电流表的最小示数是0.15 A
D.电流表的最大示数是0.4 A
6.(多选)[2022·齐齐哈尔]如图所示,电源电压为4.5 V保持不变,电压表量程选择0~3 V,电流表量程选择0~0.6 A,滑动变阻器R规格为“20 Ω　1 A”,小灯泡L上标有“2.5 V　1.25 W”字样(忽略灯丝电阻的变化)。闭合开关S,若两电表示数均不超过量程,小灯泡两端的电压不超过额定电压,下列说法中正确的是(　　)
A.小灯泡灯丝电阻为5 Ω
B.电路中的最大电流为0.5 A
C.滑动变阻器接入电路的阻值的变化范围为 4~20 Ω
D.电路的最大功率为2.25 W
二、填空题
7.为了提倡节能环保,攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源电动公交车充电的导线较粗是为了减小导线的　　　　。若充电过程中充电电流为100 A,充电电压为380 V,则新能源电动公交车充电2 h消耗的电能为　　　　kW·h。
8.[2022·湘潭]如图所示,标有“2.5 V　0.3 A”和“3.8 V　0.3 A”的两只小灯泡　　　(选填“串联”或“并联”)在电路中,闭合开关后,观察到“3.8 V”的小灯泡比“2.5 V”的小灯泡亮,说明“3.8 V”小灯泡的实际功率比“2.5 V”小灯泡的实际功率　　　　(选填“大”或“小”)。
9.[2022·辽阳]如图所示是小铁家的电能表,根据表盘上的数据可知,他家同时使用的用电器总功率不能超过　　　　W。一个铭牌上标有“220 V　1 500 W”字样的微波炉单独正常工作2 min,电能表的转盘转
　　　　转。转盘转动加快,说明电路中的总功率　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
10.[2022·临沂]如图甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P由右端向左移动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示,则定值电阻R1的阻值为　　　Ω;电路消耗的最小功率为　　　W。
11.[2022·十堰]LED灯具有节能、环保等特点,一个额定电压为220 V,额定功率为11 W的LED灯,该灯的额定电流是　　　　A。小红查资料知道10 W的LED灯的亮度与60 W的白炽灯相同,她新买了10 W的LED台灯替换自己房间60 W的白炽灯台灯,若小红房间的台灯每天正常发光4 h,使用LED台灯后一个月(按30天计算)可以节约用电　　　　kW·h。
12.[2022·贵港]如图所示的电路中,电源电压恒为9 V,定值电阻R0为50 Ω,滑动变阻器的最大阻值为100 Ω。若开关S、S1、S2都闭合,当滑片P在中点时,电流表示数为　　　　A。当开关S闭合,S1、S2都断开,滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω时,电流表示数为0.3 A,则此时小灯泡消耗的功率为　　　　W。
三、实验探究题
13.在测定额定电压为3.8 V的小灯泡(电阻大约为10 Ω)的额定功率的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6 V且保持不变。
(1)用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整。(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动时小灯泡逐渐变亮,连线不得交叉)
(2)在连接电路时,若有A(“5 Ω　1 A”)、B(“10 Ω　0.5 A”)和C(“10 Ω　0.2 A”)三个滑动变阻器可供选择,则应该选择滑动变阻器　　　　(选填“A”“B”或“C”)连入电路,才能保证实验顺利进行。
(3)在实验中,若电压表示数为2 V,为了能测量小灯泡的额定功率,必须将滑动变阻器的滑片P向　　　　(选填“A”或“B”)端移动,当电压表的示数为3.8 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则电路中的电流是
　　　　A,小灯泡的额定功率为　　　　W。
(4)小明根据测量小灯泡实际功率的多组实验数据,作出I-U图像如图丙所示。结果发现图像不是直线,这表明通过小灯泡的电流与其两端的电压　　　　(选填“成”或“不成”)正比,这是因为　　　　　　　　　　　。
(5)若把小灯泡换成一个定值电阻,还可探究　　　　(填选项前字母)的关系。
A.电流与电阻 B.电流与电压
四、综合应用题
14.[2018·柳州]如图所示,滑动变阻器R2最大阻值为10 Ω,将其滑片移到b端,只闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,小灯泡的实际功率为0.9 W;闭合开关S、S1,将滑动变阻器的滑片移到a端,小灯泡恰好正常发光,电流表的示数为1 A。不考虑灯丝电阻的变化,求:
(1)电源电压。
(2)R1的阻值。
(3)小灯泡的额定功率。
15.[2022·贺州]在如图所示的电路中,电源电压U=6 V,小灯泡L标有“4 V　1.6 W”的字样(电源电压和小灯泡的阻值均保持不变),R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20 Ω　1 A”的字样,电流表 A的量程为0~0.6 A。求:
(1)小灯泡的电阻RL。
(2)当开关S1闭合、S2断开时,电压表的示数为4 V,R1工作5 min消耗的电能。
(3)当开关S1断开、S2闭合时,在电路安全的情况下,小灯泡电功率的变化范围。
B
一、选择题
1.[2022·临沂]如图所示是做电学实验时所用电路的一部分,根据图中两表的示数,一定能测出灯泡 (　　)
A.正常发光时的电阻
B.实际电功率
C.消耗的电能
D.产生的热量
2.把标有“220 V　40 W”的灯泡L1和“220 V　60 W”的灯泡L2串联接入220 V电路的两端,下列说法正确的是 (　　)
A.两灯泡的额定电压都变小了
B.两灯泡的额定电功率都变小了
C.灯泡L1两端的实际电压比灯泡L2两端的实际电压大
D.通过灯泡L1的实际电流比通过灯泡L2的实际电流大
3.[2022·贺州]如图所示的电路中,电源电压和R2的阻值均保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P从中点向左移动的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.电流表A1的示数变小,电压表V的示数变小
B.电流表A2的示数不变,电压表V的示数不变
C.电压表V的示数与电流表A1的示数比值不变
D.电路的总功率变大
4.[2022·柳州模拟]如图所示的电路中,发现当电流表的示数减少0.2 A时,电压表的示数从6 V变为5 V,那么该定值电阻的电功率的变化量为 (　　)
A.1.8 W B.1.5 W
C.2.2 W D.3.3 W
5.[2022·泰州]两只灯泡L1、L2的额定电压均为6 V,通过它们的电流随两端电压变化的关系如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.两灯泡L1、L2的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B.将两灯泡并联接在3 V的电源两端,L1、L2两灯泡的实际功率之比为2∶1
C.将两灯泡串联接在某电源两端,灯泡L2恰好正常发光,则电源电压为9 V
D.将5 Ω的电阻与灯泡L2串联接在6 V的电源两端,该电阻消耗的功率为0.8 W
6.(多选)[2022·黑龙江龙东]如图所示的电路中,电源电压为4.5 V且保持不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V。小灯泡上标有“3 V　1.2 W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器上标有“20 Ω　1 A”字样。闭合开关,在保证电路元件安全情况下,下列说法正确的是 (　　)
A.电压表示数的变化范围是1.5~3 V
B.滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是3.75~15 Ω
C.小灯泡的最小功率是0.6 W
D.电路总功率的变化范围是1.2~1.8 W
二、填空题
7.[2022·安顺]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。
8.[2017·柳州]如图所示,电源电压不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片处于R时,电压表的示数为4 V,当滑动变阻器的滑片继续向右滑至中点时,电压表示数变化了2 V,则电源电压为　　　　V;通过移动滑动变阻器的滑片,使R0与R的电功率分别达到最大值P0、P,则P0∶P=　　　　。
9.[2022·重庆B卷]如图所示,电源电压为18 V且保持不变,定值电阻R1的阻值为30 Ω,滑动变阻器R2标有“50 Ω　0.5 A”字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V。只闭合开关S1时,电流表的示数为0.45 A,电压表的示数为　　　　V;只闭合开关S2时,在保证元件安全的情况下移动滑片,电路总电功率的最大变化量是　　　　W。
三、实验探究题
10.(1)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小明同学选取了一个标有“2.5 V”字样、额定功率约为1 W的小灯泡和必要的实验器材。
①根据电功率P=UI,小明画出实验电路图如图甲所示,图中 应接入　　　　, 应接入　　　　。(均选填“电压表”或“电流表”)
②连接电路时,开关应该　　　　;闭合开关,移动滑片的过程中,观察到电流表示数几乎接近最大值时,小灯泡仍然不亮,且电压表无示数,其原因可能是　 。　　　　　　　　
③排除故障后,小明连续进行了3次测量,并把测量的数据和观察到的现象填写在下表中,其中第2次测量时电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为　　　　A,小灯泡的额定功率为　　　　W。
序号 小灯泡两端 的电压U/V 通过灯丝 的电流I/A 小灯泡 的亮度 小灯泡的电 功率P/W
1 2.00 0.44 较暗 0.88
2 2.50 正常发光
3 3.00 0.50 很亮 1.50
(2)在柳州市农网改造中,小柳家从村口通过进户线接入220 V的家庭电压。电工师傅想测试小柳的电学知识,他让小柳用电压表,分别标有“220 V　550 W”“220 V　1 100 W”的电炉R1、R2以及开关,连接成如图所示的电路。只闭合开关S0时,电压表示数为220 V;只闭合开关S0、S1时,电压表示数为214.4 V;当闭合开关S0、S2,断开开关S1时,电压表示数为210.4 V。
①上述现象可概括为 　　　　　　,用电器两端的电压越低。
②造成用电器两端的电压降低的原因是　　　　　　　　　　　。
③当闭合开关S0、S2,断开开关S1时,整个家庭电路消耗的电功率为　　　　W。
11.[2022·玉林]如图甲所示,在“测量一个小灯泡电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为3 V。
(1)根据图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线,将图乙中的器材连接成完整的电路(要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大)。
(2)连接好电路,闭合开关S后,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,那么出现该状况的可能原因是小灯泡发生　　　　(选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后,闭合开关S,继续进行探究,根据测量数据绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像,如图丙所示。分析可知:小灯泡的额定功率为　　　　W;若电流表的示数如图丁所示,其示数为　　　　A,此时小灯泡的电阻为　　　　Ω。
(4)若实验室电压表损坏,某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表,并设计了如图戊所示电路,在电源电压保持不变的情况下,也正确地测出了一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率,其实验步骤如下:
①闭合开关S1,断开开关S2,移动滑动变阻器R的滑片P至最左端,记下电流表的示数为I1;
②闭合开关S2,断开开关S1,调节滑动变阻器R的滑片P使小灯泡正常发光,电流表示数为I额;
③保持滑动变阻器R的滑片P不动,闭合开关S1,断开开关S2,记下电流表的示数为I2;
④则小灯泡额定功率的表达式为P额=　　　　　　　　(用I额、I1、I2和R0等符号表示)。
四、综合应用题
12.[2022·贵港]如图甲所示电路,电源电压不变,小灯泡L上标有“3.6 V　0.3 A”字样,其I-U图像如图乙所示。当闭合开关S1、断开开关S2,滑片P移到某点a时,R0两端电压为10 V,电流表示数为Ia,滑动变阻器消耗的功率为Pa;当闭合开关S2、断开开关S1,滑片P移到某点b时,小灯泡正常发光,电流表示数为Ib,滑动变阻器消耗的功率为Pb。已知Pa∶Pb=25∶27,Ia∶Ib=5∶3。求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻。
(2)当闭合开关S2、断开开关S1,移动滑片P使电流表示数为0.1 A时,通电1 min电流通过小灯泡所做的功。
(3)电源电压。
13.[2019·柳州]如图甲所示的电路中,电源电压为24 V,电阻R2=20 Ω,电压表的量程为0~15 V。闭合开关S后,调节滑片P使电压表示数为8 V。
(1)电路中的电流为多少
(2)R1消耗的电功率为多少
(3)撤去图甲中的R1、R2,现有定值电阻R3=10 Ω,两个滑动变阻器R4、R5(最大阻值分别为20 Ω和50 Ω),请将R4、R5其中之一和R3填入图乙所示的虚线框内。要求:闭合开关S,移动滑片P时电压表安全工作且示数不为零,R3两端电压有最大的变化范围。
①按要求完成图乙的电路图;
②求R3两端电压的变化范围。
答案
A
1.B　2.C　3.C　4.B　5.B　6.ABD　
7.电阻　76
8.串联　大　
[解析]由图可知,两只小灯泡串联;小灯泡的亮度取决于其实际功率的大小,“3.8 V”的小灯泡比“2.5 V”的小灯泡亮,说明“3.8 V”小灯泡的实际功率比“2.5 V”小灯泡的实际功率大。
9.4 400　30　变大
10.10　1.3
11.0.05　6
12.0.36　0.9
[解析]若开关S、S1、S2都闭合,则定值电阻R0与滑动变阻器R并联,当滑片P在中点时,滑动变阻器接入电路的阻值R'=R=×100 Ω=50 Ω,通过滑动变阻器的电流IR==0.18 A;通过R0的电流I0==0.18 A;所以,电流表示数I=I0+IR=0.18 A+0.18 A=0.36 A。当开关S闭合,S1、S2都断开时,小灯泡和滑动变阻器串联,此时滑动变阻器两端的电压UR=I'R″=0.3 A×20 Ω=6 V,因为串联电路的总电压等于各部分两端的电压之和,所以小灯泡两端的电压UL=U-UR=9 V-6 V=3 V,小灯泡消耗的功率PL=ULI'=3 V×0.3 A=0.9 W。
13.(1)如图所示
(2)B　
(3)A　0.4　1.52
(4)不成　灯丝电阻随温度的升高而增大
(5)B
[解析](3)当电压表示数为2 V时,应将滑动变阻器的滑片P向A端滑动,减小滑动变阻器接入电路的阻值,减小滑动变阻器两端电压,从而增大小灯泡两端电压,使小灯泡两端电压等于额定电压3.8 V。由图乙可知,电流表示数为0.4 A,即电路中电流为0.4 A。则小灯泡的额定功率P额=ULIL=3.8 V×0.4 A=1.52 W。
(4)I-U图像不是直线,表明通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,这是因为灯丝电阻随温度的升高而增大。
14. 解:(1)只闭合开关S,滑片在b端时,小灯泡与滑动变阻器R2最大阻值串联,
小灯泡两端电压
UL==3 V,
滑动变阻器两端电压
U2=IR2=0.3 A×10 Ω=3 V,
则电源电压U=UL+U2=3 V+3 V=6 V。
(2)小灯泡的电阻
RL==10 Ω,
当开关S、S1闭合,滑片在a端时,小灯泡与R1并联,电流表测干路电流,
此时通过小灯泡的电流IL==0.6 A,
则R1的阻值R1==15 Ω。
(3)小灯泡的额定功率
P额=UIL=6 V×0.6 A=3.6 W。
15.解:(1)由题可知,小灯泡的电阻RL==10 Ω。
(2)当开关S1闭合、S2断开时,小灯泡与R1串联,电压表测量的是小灯泡两端的电压,则UL=4 V,
根据串联电路的电压特点,R1两端的电压U1=U-UL=6 V-4 V=2 V,
流过R1的电流I1=IL==0.4 A,
R1工作5 min消耗的电能W=U1I1t=2 V×0.4 A×5×60 s=240 J。
(3)当开关S2闭合、S1断开时,滑动变阻器与小灯泡串联,
小灯泡的额定电流IL额==0.4 A,
滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,电流表允许通过的最大电流为0.6 A,小灯泡允许通过的最大电流为0.4 A,故此时电路允许通过的最大电流I最大=0.4 A,
则小灯泡的最大功率P最大=PL额=1.6 W;
当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,串联电路的总电阻R总=R2+RL=20 Ω+10 Ω=30 Ω,
此时通过小灯泡的最小电流I最小==0.2 A,
则小灯泡的最小功率P最小=RL=(0.2 A)2×10 Ω=0.4 W;
综上,小灯泡电功率的变化范围为0.4~1.6 W。
B
1.B　2.C　3.C　4.C
5.D　[解析] 由图可知,随着电压变大,电压与电流的比值逐渐变大,即两灯泡电阻变大,故A错误;将两灯泡并联接在3 V的电源两端时,两灯泡两端电压均为3 V,由图可知,此时通过灯泡L1的电流为0.7 A,通过灯泡L2的电流为0.3 A,由P=UI可知,两灯泡的实际功率之比,故B错误;将两灯泡串联接在某电源两端,灯泡L2恰好正常发光,则其两端电压为6 V,由图可知,此时电路中电流为0.5 A,则灯泡L1两端电压为2 V,由串联电路电压规律可知,此时电源电压U=U1+U2=2 V+6 V=8 V,故C错误;将5 Ω的电阻与灯泡L2串联,串联电路中电流处处相等,由图可知,当电流I=0.4 A时,灯泡L2两端电压U2'= 4 V,电阻两端电压UR=IR=0.4 A×5 Ω=2 V,总电压U'=U2'+UR=4 V+2 V=6 V,符合要求,则此时电阻消耗的功率PR=I2R=(0.4 A)2×5 Ω=0.8 W,故D正确。
6.AB
7.7.5　
8.12　4∶1
[解析]由电路图可知,闭合开关S,R0与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器的滑片处于R时,电压表的示数U1=4 V,当滑动变阻器的滑片继续向右滑至中点即R 时,根据分压原理可知,滑动变阻器接入电路的电阻增大,则电压表示数应增大,所以此时电压表示数U2=U1+ΔU=4 V+2 V=6 V。
根据电阻的串联规律和欧姆定律可得,滑片移动前后电路中的电流分别为I1=,I2=。根据U=IR可得,电压表示数的表达式分别为U1=R=4 V①,U2=R=6 V②,联立①②解得,R=2R0,U=12 V。
当滑动变阻器的滑片移至最左端时,电路为R0的简单电路,R0两端的电压达到最大,此时R0的功率最大,则R0的最大功率P0=;
当滑动变阻器的滑片不在最左端时,R0与滑动变阻器串联,根据电阻的串联规律和欧姆定律可得,电路中的电流I=,则滑动变阻器的电功率P=I2RP=RP=,当RP=R0时,滑动变阻器的电功率最大,其电功率的最大值P=;
则P0∶P=∶=4∶1。
9.4.5　3.6
10.(1)①电流表　电压表
②断开　小灯泡短路
③0.48　1.2
(2)①电路中接入的用电器功率越大(其他答案合理即可)
②进户线有电阻(其他答案合理即可)
③1 052
11.(1)如图所示
(2)短路
(3)1.5　0.4　5
(4)
12.解:(1)小灯泡正常发光时的电阻
RL==12 Ω。
(2)当闭合开关S2、断开开关S1时,小灯泡和滑动变阻器串联,移动滑片P使电流表示数为0.1 A,则通过小灯泡的电流为0.1 A,
由图乙可知,此时小灯泡两端的电压为0.6 V,
通电1 min电流通过小灯泡所做的功W=UL'IL't=0.6 V×0.1 A×60 s=3.6 J。
(3)当闭合开关S1、断开开关S2,滑片P移到某点a时,定值电阻R0和滑动变阻器串联,此时R0两端电压U0=10 V,电流表示数为Ia,滑动变阻器消耗的功率Pa=(U-U0)Ia;
当闭合开关S2、断开开关S1,滑片P移到某点b时,小灯泡和滑动变阻器串联,此时小灯泡正常发光,电流表示数为Ib,滑动变阻器消耗的功率Pb=(U-UL)Ib;
由题意可知,,
解得电源电压U=18 V。
13.解:(1)由图甲可知,R1、R2串联,电压表测R1两端电压,U1=8 V,则电路中的电流
I==0.8 A。
(2)R1消耗的电功率P1=U1I=8 V×0.8 A=6.4 W。
(3)第1种情况:①如图所示
②用R3替换原电路中的R1,则R3两端电压不能超过电压表的最大量程15 V。由串联电路分压原理可知,此时选择R5替换原电路中的R2,可使R3两端电压比选择R4时获得更小的电压。
当R5接入最大阻值时,R3两端有最小电压,
Umin=R3=×10 Ω=4 V,
因此R3两端的电压变化范围是4 V≤U3≤15 V。
第2种情况:①如图所示
②用R3替换原电路中的R2,用R4或R5替换原电路中R1,
此时电压表测滑动变阻器两端电压,U大=15 V,
则R3两端最小电压Umin'=U-U大=24 V-15 V=9 V,
电路中最小电流Imin==0.9 A,
则滑动变阻器接入电路的最大阻值R最大=≈16.7 Ω即用R4或R5替换原电路中的R1均可。
此时滑动变阻器与R3串联,其接入电路中阻值越小,R3两端电压越大,
当R最小=0时,Umax=U=24 V,由于要求电压表示数不为零,
则R3两端电压变化范围为9 V≤U3<24 V。
综上所述,应用R3替换原电路R2,用R4或R5替换原电路R1,
可得R3两端电压的最大变化范围为9 V≤U3<24 V。