2024北师版九年级物理全一册单元测试卷--第十三章电功和电功率测试卷（有答案）

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2024北师版九年级物理全一册单元测试卷
第十三章　电功和电功率
时间:60分钟　 满分:100分
题号 一 二 三 四 五 评价
错题
一、填空题(每空2分,共34分)
　　　　　　 　　　　　　　　　　
1.(2022·天津河北区期中)我国的家庭电路中,空调正常工作时两端的电压为　　　　V,它与家中的电视机是　　　　(选填“串联”或“并联”)连接的.
2.通常情况下,不高于　　　　V的电压对人体是安全的;1 kW·h的电能可供一只“220 V　5 W”的节能灯正常发光　　　　h.
3.(2021·广东汕头金平区二模)如图所示,当插座接入的用电器功率越大时,通过插座电线的电流就越　　　　,一定时间内电线产生的热量就越　　　　,所以连接大功率用电器应选用　　　　(选填“细铁线”“粗铁线”“细铜线”或“粗铜线”)连接的插座.
4.小明爸爸买了一部手机,手机电池铭牌上的部分参数如下表所示.表中有一个错误的物理量,是　　　　,原因是　;
经检测该手机正常通话时的电功率约为1 W,则该手机充满电后能连续通话的最大时长是　　　　h.
型号 BL-5F
额定功率 3.5 W·h
电池容量 3 000 mA·h
额定电压 3.7 V
　　第5题图
5.(2022·广东珠海期末)小宋家的电能表如图所示,示数为　　　　 kW·h.当家里只有电吹风机工作时,电能表的转盘在3 min内转了15转,则电吹风机的功率为　　　　W.电吹风机内的电热丝在工作时利用了电流的　　　　效应.
6.甲、乙两只灯泡的额定电压均为6 V,灯泡的I-U图像如图所示,若将两灯泡并联在电压恒为3 V的电源两端,则电路总电阻R=　　　　Ω;若将它们串联接在另一电压恒定的电源两端,闭合开关,其中一只灯泡正常发光,则电路总功率P=　　　　W.
7.(2021·福建泉州质检)如图甲是一种电信号处理电路,R1、R2为定值电阻,R2=2R1=2 Ω. AB两端的电压随时间的变化关系如图乙所示.当t=0.5 s时,CD两端的电压为　　　　V,0~4 s内,电流对电阻R1做的功为　　　　　J.
　　　 　甲　　　　　　　　　乙
二、选择题(每小题3分,共27分.多选题每小题至少有2个选项符合题意,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,有错选的不得分)
8.(2021·山西太原三模)“安全用电,珍惜生命”是每个公民应有的意识.下列关于安全用电的说法正确的是 (　　)
A.家庭电路的开关应接在零线上
B.空气开关“跳闸”,一定是电路发生短路
C.遇到有人触电要先切断电源
D.雷雨天可躲在大树下避雨
9.(2022·湖北仙桃期末)智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁使用手机会导致它的电池的电能消耗变快.当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来适当延长使用时间,这其实是 (　　)
A.增大了电池电压 B.增加了电池电量
C.减小了手机功率 D.降低了散热能力
10.假设导体没有电阻,当用电器通电时,下列说法正确的是 (　　)
A.白炽灯仍然能发光 B.电动机仍然能转动
C.电饭锅仍然能煮饭 D.电熨斗仍然能熨衣服
11.王同学用如图所示的电路做实验,检查完电路后,将插头插入家庭电路的插座中,当闭合开关后,发现灯不亮,但熔断器没有熔断,用试电笔测试导线接头a、b、c、d四处,氖管都发光,测试e处,氖管不亮,则故障是(　　)
A.接入插头的火线断路
B.开关b、c间断路
C.电灯c、d间断路
D.导线d、e间断路
　
12.(2022·湖南邵阳期末)如图所示,给电炉通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手,这是因为 (　　)
A.电流通过导线时没有产生热效应
B.通过电炉丝的电流比通过导线的电流大得多
C.电炉丝的电阻比导线的电阻小得多
D.电炉丝的电功率比导线的电功率大得多
13.(2021·福建龙岩质检)如图是一火灾报警系统的原理图,其中R1为定值电阻,R2为半导体热敏材料制成的传感器,其电阻会随温度的升高而减小,电源电压恒定不变.当R2所在处出现火灾时,下列判断正确的是 (　　)
A.电流表示数减小 B.电压表示数减小
C.电路总功率减小 D.电阻R1的功率减小
14.某同学想利用如图所示的电路图来进行下列四个实验(电源电压保持不变,R1为阻值已知的定值电阻),你认为不可行的是 (　　)
A.探究电流与电压的关系
B.验证焦耳定律
C.测电阻R1的电功率
D.验证串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和
15.(多选)在如图甲所示的电路中,电源电压恒定,额定电压为3 V的小灯泡的I-U图像如图乙所示.将标有“10 Ω　2 A”的滑动变阻器的滑片P移至B端,闭合开关,电压表示数为1.5 V.下列说法正确的是 (　　)
A.电源电压为4.5 V
B.小灯泡的额定功率为4.5 W
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值为3 Ω
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率为0.45 W
16.(多选)如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图.此设备的作用是夜晚对鸡舍内加温,同时增加光照量,白天只进行适当保温,不进行灯光照射,从而增加鸡的产蛋量.电路图中R1、R2是电热丝,L为照明灯泡(L的电阻不随温度变化),2R1=R2=RL.S1、S2同时断开或闭合,以实现白天和夜晚的用电要求.开关S闭合时,下列说法正确的是 (　　)
A.S1、S2同时断开时,设备处于夜晚用电状态
B.S1、S2同时闭合时,设备处于白天用电状态
C.S1、S2同时断开时,在相同时间内R1和R2产生的热量之比为1∶2
D.S1、S2同时闭合时,若电流表示数为6 A,则R1的实际功率为880 W
三、作图题(共4分)
17.王爽同学在客厅里安装了一盏“220 V　100 W”的顶灯和一盏“220 V　5 W”的壁灯.他打算把这两盏灯并联,然后另用一个普通的拉线开关S2同时控制两灯.但接完后,他合上开关S1,拉线开关S2仍然断开时,就发现壁灯已亮、顶灯较暗;他接着合上拉线开关S2,结果壁灯灭,顶灯正常发光.试画出他错接的电路图.
四、实验探究题(共17分)
18.(9分)小雷想知道灯泡的亮暗程度与什么因素有关,于是找来额定电流均小于0.6 A,额定电压是2.5 V的灯泡L1和额定电压是3.8 V的灯泡L2,先后接在电源电压恒为6 V的电路中,按照如图甲所示的电路开始探究.
　　　 甲　　　　　　　　　　　　　　乙
(1)请你用笔画线代替导线,根据图甲所示的电路图,将图乙所示实物图连接完整.
(2)若小雷连接好电路后闭合开关,灯泡L1几乎不发光,移动滑片P也不能改变灯泡的亮度,原因是他把滑动变阻器的　　　　(选填“A、B”或“C、D”)接线柱接入了电路.
(3)小雷排除故障后,继续进行实验.
①闭合开关,滑片P向　　　　(选填“A”或“B”)端移动,灯泡L1变亮,测出灯泡L1的相关物理量,记录和计算结果如下表.
次数 电压/V 实际功率/W 电阻/Ω
1 1.6 0.20 0.32 8.00
2 2.5 0.24 0.60 10.42
3 2.8 0.26 0.73 10.77
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表中的空格处.
(4)小雷注意到灯泡L1的亮度变化是第2次比第1次亮,第3次比第2次亮.结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮,它的实际功率越　　　　.
(5)用L2替换L1重复上面的实验时,需要改变　　　　表的量程,发现灯泡L2的亮度变化规律与灯泡L1相似.
(6)小雷在实验结束后与同学们讨论.
①有同学认为:用上表中灯泡L1的3次计算出的电阻的平均值代表它的电阻更准确.这种说法错误的原因是该同学忽略了　　　　　　　对灯丝电阻的影响.
②有同学认为:把灯泡L1换成定值电阻,该实验可以用来探究导体中的电流与电压的关系.你认为这种说法　　　　(选填“正确”或“错误”).
19.(2021·福建莆田期中)(8分)在探究“影响电流热效应的因素”时,同学们发现用电阻丝对煤油加热时,观察温度计的示数变化的过程非常耗时,为了减少实验的时间,他们提出了如下改进的设想.
设想一:将煤油换成水来做实验.
设想二:通过加热空气来做实验.
(1)根据所学知识,他们经过讨论后判断设想一是不可行的,他们判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.
(2)为了验证设想二,他们设计了下面的实验.
①在锥形瓶中装入质量相等的红墨水,用相同的电阻丝及玻璃管组成如图A、B所示的装置,通电后通过玻璃管中液柱的高度变化来显示温度的变化.接着他们把两装置分别接入相同的电路,发现在相同的时间内图A中的液柱比图B中的液柱上升迅速,这说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.
②同学们用两根电阻丝插入相同的甲、乙瓶中并接入电路,如图C所示(甲瓶中电阻丝的阻值大于乙瓶中电阻丝的阻值),器材安装完毕,未闭合开关时,发现甲、乙两瓶中有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面,这是因为　　　　　　　　　　;为使玻璃管内的液柱与瓶内液面相平,他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内,接下来的操作是　　　　　　　　.
③连接电路时要将两根电阻丝　　　　,使通过两根电阻丝的电流相等.闭合开关,甲、乙两瓶中玻璃管中的液面如图D所示,由此得出关于电流的热效应的结论是　　　　　　　　　　　　　　 　　.
五、综合应用题(共18分)
20.(8分)图甲所示的一家用电暖器,有“低温”“中温”“高温”三个挡位.其铭牌如表所示(高温挡功率模糊不清).图乙为其简化电路原理图,S是自我保护开关,电暖器倾倒时,S自动断开,切断电源,保证安全.S、S1闭合时,电暖器处于低温挡.若某房间内空气质量为60 kg,空气的比热容为1.1×103 J/(kg·℃),电暖器放出热量的50%被室内空气吸收,求:
额定电压 220 V
额定功率 低温挡 550 W
中温挡 1 100 W
高温挡
(1)电暖器在低温挡正常工作时的电阻;
(2)电暖器在高温挡正常工作时的总电流;
(3)电暖器在高温挡正常工作20 min,此房间内空气温度升高多少.
21.(10分)现有一个可调电压电源,一个滑动变阻器R(铭牌上标有“50 Ω　2 A”的字样),一个电压表,A、B、C三个小灯泡(规格分别为:A灯“6 V　3 W”、B灯“6 V　4.8 W”、C灯“6 V　6 W”).三个小灯泡的电流与电压的关系如图甲所示,即三个小灯泡的电阻随实际功率的变化而变化.在保证电路安全的情况下,进行以下实验.
(1)若将A、B、C三个小灯泡并联接在可调电压电源两端,电源电压调节为6 V,求经过2.5 min,三个小灯泡消耗的总电能.
(2)若将A、B、C三个小灯泡串联接在可调电压电源两端,调节电源电压,使A灯正常发光,求此时C灯的实际功率.
(3)若将电路元件按如图乙所示连接,电源电压调节为20 V,当滑动变阻器滑片在某个点时,电压表读数为15 V,求将滑动变阻器滑片从这个点开始向左滑动的过程中,滑动变阻器阻值的变化范围.
8 9 10 11 12 13 14 15 16
C C B D D B B AC CD
1.220　并联
2.36　200
【解析】一般情况下,不高于36 V的电压对人体是安全的;t===200 h.
3.大　多　粗铜线
4.额定功率　W·h是电功(或电能)的单位,而额定功率的单位是W(合理即可)　11.1
【解析】该电池充满电后储存的电能W=UIt=3.7 V×3 A×3 600 s=39 960 J,该手机充满电后可连续通话的最大时长t时===39 960 s= h=11.1 h.
5.2 017.6　500　热
【解析】电吹风机3 min消耗的电能W= kW·h=×3.6×106 J=9×104 J,电吹风机的功率P= ==500 W.
6.5　2.4　
7.2　1.5
【解析】当t=0.5 s时,U=3 V,根据分压原理,U1∶U2=R1∶R2=1∶2,CD两端的电压U2=U=×3 V=2 V. R1=1 Ω,0~1 s,U1=U=×3 V=1 V,电流通过R1做功W1=t1=×1 s=1 J.2~4 s,U'=1.5 V,U'1=U'=×1.5 V=0.5 V,电流通过R1做功W2=t2=×2 s=0.5 J. 0~4 s内,电流对电阻R1做的功W=W1+W2=1 J+0.5 J=1.5 J.
8.C　家庭电路的开关应接在火线上,A错;空气开关跳闸的原因是电路中的电流过大,而导致电流过大的原因可能是电路短路,也可能是电路中的总功率过大,B错;雷雨天不能躲在大树下避雨,容易遭到雷击,D错.
9.C　由W=Pt可得,当W一定时,要延长使用时间t,可以减小功率P.
10.B　白炽灯、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的;导体有电阻时,电动机正常工作,电能转化为机械能和内能,假设导体没有电阻,当电动机通电时,电动机不会产生电热,电能全部转化为机械能,效果更好.故选B.
11.D　由题意可知,用试电笔测a、b、c、d四处,氖管都发光,测试e处,氖管不亮,这说明a、b、c、d四处与火线是连通的,而e处与火线没有连通,即说明在d、e之间有断路.故选D.
12.D　由于导线有电阻,电流通过导线时,导线会发热,产生热效应,故A错误;电炉在使用时,电炉丝和导线串联,通过它们的电流相等,通电时间t相同,Q电炉丝>Q导线,根据Q=I2Rt可知,R电炉丝>R导线,根据P=I2R可知,导线的电功率比电炉丝的电功率小,故B、C错误,D正确.
13.B　
14.B　R1是定值电阻,闭合开关,通过移动滑动变阻器的滑片,改变R1两端的电压,能探究电流与电压的关系,故A不符合题意;焦耳定律研究的是电热跟电流、电阻、通电时间的关系,没有计时器,无法研究电热与通电时间的关系,而且电热无法直接测量,故B符合题意;闭合开关,电压表V1测量R1两端的电压,电流表A测通过R1的电流,故根据P=UI可计算出电阻R1的电功率,故C不符合题意;闭合开关,电压表V1测量R1两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压,电压表V测串联电路的总电压,能验证串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和,故D不符合题意.
15.AC　由题图甲可知,闭合开关,小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量小灯泡两端电压.将滑片移至B端时,由题图乙可知小灯泡两端的电压是1.5 V,电路中的电流是0.3 A,所以滑动变阻器两端的电压UP=IRP=0.3 A×10 Ω=3 V,所以电源电压U=UL+UP=1.5 V+3 V=4.5 V,A中说法正确;由题图乙可得,当小灯泡两端电压为额定电压3 V时,通过它的电流是0.5 A,所以其额定功率是PL=3 V×0.5 A=1.5 W,B中说法错误;小灯泡正常发光时,电路中的电流是0.5 A,而滑动变阻器两端的电压是4.5 V-3 V=1.5 V,所以滑动变阻器接入电路中的电阻RP1===3 Ω,C中说法正确;小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率PP1=UP1IP1=1.5 V×0.5 A=0.75 W,D中说法错误.
16.CD
　　对于D选项,在并联电路中,各电阻消耗的电能、产生的热量、电功率、电流之比等于电阻的反比,其公式为 = = ===,整个电路的总电功率为P=UI=220 V×6 A=1 320 W,P1=P=×1 320 W=880 W.
17.如图所示.
【解析】闭合开关S1,拉线开关S2仍然断开时,就发现壁灯已亮、顶灯较暗,说明此时壁灯、顶灯串联;因为两灯的额定功率相差较大,根据R=可知,5 W的壁灯的电阻较大,串联时分压较大,根据P=UI可得,5 W的壁灯的实际功率较大,较亮,而 100 W的顶灯因实际功率太小,较暗;接着闭合拉线开关S2,结果壁灯灭,顶灯正常发光,此时壁灯被短路.
18. (除标注外,每空1分)(1)如图所示.(2分)　(2)A、B　(3)①A　②电流/A　(4)大　(5)电压　(6)①温度　②正确
【解析】(2)灯泡几乎不发光,说明电路电流太小,即电路中的电阻太大,移动串联在电路中的滑动变阻器的滑片,灯泡亮度不变,说明滑动变阻器不起调节作用,则原因是将滑动变阻器下面的两个接线柱接入了电路.(5)L1的额定电压为2.5 V,电压表应选择0~3 V量程;L2的额定电压为3.8 V,电压表应选择0~15 V量程,故更换灯泡的同时需更换电压表的量程.(6)①灯丝电阻受温度影响较大,灯泡在不同电压下温度不同,灯丝的电阻不同,计算灯丝电阻的平均值无意义;②将L1换成定值电阻,能保持电阻不变,此时可通过改变电压来探究电流跟电压的关系.
测量小灯泡电功率实验中的电路故障及判断
故障 判断
电流表(或电压表)的指针反向偏转 电流表(或电压表)的正、负接线柱接反
电流表与电压表的指针偏转角度很小 ①电流表与电压表的量程选择过大;②电源电压过低
电表的指针超过最大刻度 ①电表量程选择过小;②电路中出现短路
滑动变阻器的滑片滑动时,电表示数及小灯泡的亮度无变化 滑动变阻器连接错误,没有遵循“一上一下”的接线原则
19.(除标注外,每空1分)(1)水的比热容大,相同时间内水的温度比煤油的温度上升更少　(2)①气体的热胀冷缩比液体明显(合理即可)(2分)　②瓶内气压大于外部气压　向外抽气　③串联
电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多(2分)
20.(1)当开关S、S1闭合时,只有电阻R1连入电路,电暖器处于低温挡,P低=550 W
电暖器处于低温挡,且正常工作时,电路中的电阻R1= ==88 Ω (2分)
(2)当开关S、S1和S2都闭合时,电暖器处于高温挡
工作时的总功率P高=P低+P中=550 W+1 100 W=1 650 W (1分)
电暖器处于高温挡,且正常工作时,电路中的总电流I高===7.5 A (1分)
(3)电暖器处于高温挡,正常工作20 min消耗的电能W=P高t=1 650 W×20×60 s=1.98×106 J (1分)
空气吸收的热量Q吸=ηW=50%×1.98×106 J=9.9×105 J (1分)
由Q吸=cmΔt可得,空气升高的温度
Δt===15 ℃ (2分)
21.(1)由题知,三个小灯泡的额定电压均为6 V,将三个小灯泡并联接在6 V的电源两端时,电路的总功率P=PA+PB+PC=3 W+4.8 W+6 W=13.8 W
2.5 min内三个小灯泡消耗的总电能W=Pt=13.8 W×2.5 min=13.8 W×2.5×60 s=2 070 J (2分)
(2)将A、B、C串联接在可调电压电源两端,因串联电路中各处的电流相等,且A灯正常发光,即UA=6 V,故由图甲可知,电路中的电流IA=IC=0.5 A
此时C灯两端的电压UC=2 V,则C灯的实际功率=UCIC=2 V×0.5 A=1 W (2分)
(3)图乙中,B、C两灯与滑动变阻器串联,当电压表示数为15 V 时,B、C两灯的总电压为20 V-15 V=5 V
由图甲可知,当电流为0.5 A时,B灯两端的电压为3 V,C灯两端的电压为2 V,即UB+UC=3 V+2 V=5 V,符合题意.
根据串联电路中电流处处相等可知,I滑=IB=0.5 A
滑动变阻器此时接入电路的阻值R大===30 Ω (2分)
在滑片向左滑动的过程中,变阻器接入电路的阻值减小,电路中的电流增大,但最大电流不能超过B灯、C灯的额定电流,根据图甲可知,B灯的额定电流为0.8 A,C灯的额定电流为1 A,故电路中的最大电流为0.8 A,此时B灯两端的电压为 6 V,C灯两端的电压为4 V,则此时滑动变阻器两端的电压U'滑=20 V-6 V-4 V=10 V (2分)
滑动变阻器接入电路的最小阻值R小===12.5 Ω (1分)
所以,滑动变阻器阻值的变化范围为12.5~30 Ω (1分)
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