2024沪粤版九年级物理全一册单元测试卷--第十五章电能与电功率测试卷（含解析）

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2024沪粤版九年级物理全一册单元测试卷
第十五章　电能与电功率
一、填空题(每空2分,共36分)
1.如图所示的网络路由器,其后排有很多接口,可以同时连接多台电脑,则各接口之间是　　　(选填“串联”或“并联”)的.路由器工作时间长了,其外壳会发烫,为此,路由器外壳上留有很多小孔,这些小孔的作用是　.
2.小明买了一套干鞋器,其电阻为2 200 Ω,正常工作时的电流为0.1 A,把它放入鞋内,通电后就可以起到使鞋子干燥的作用,则干鞋器工作时,　　　　能转化为内能,它正常工作100 s产生　　　　J的热量.
3.标有“220 V　110 W”字样的白炽灯正常工作时,通过白炽灯的电流为　　　　A,工作10 h耗电　　　　度.一盏10 W的节能灯和一盏110 W的白炽灯正常工作时的亮度相当,若它们发光10 h,节能灯比白炽灯节能　　　　kW·h.
4.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P向上移动时,电压表的示数　　　　,电路的总功率　　　　.(均选填“变大”“不变”或“变小”)
第4题图
第5题图
5.小明观察到家里的电能表的表盘如图所示,他想检测该电能表是否准确,他用电压表测得电路电压为220 V,将标有“220 V　1 200 W”字样的大容量电热水壶接入电路中,只让电热水壶正常工作,通过计算可知20 min后电能表读数应为　　　　kW·h.而小亮则认为所用时间太长,他用30 s测出电能表转盘转过30 r,据此判断该电能表所测数值是　　　　(选填“偏大”“偏小”或“准确”)的.
6.如图所示,灯泡 L1标有“6 V　3 W”字样,L2标有“6 V　2 W”字样,闭合开关 S,调节滑动变阻器的滑片直到恰好有一个灯泡正常发光,调节过程中电路始终处于安全状态,设灯泡的电阻不变,则灯泡　　　更亮,电压表示数为　　　V.
7.小明设计的能控制自动水龙头的电路如图甲所示,电源接在EF两端,电源提供的电压随时间周期性变化的关系如图乙所示.R为 5 Ω 的定值电阻,A为一种特殊的电子元件,其两端的电压恒为电源电压的.当R的电功率PR满足PR≥5 W时,自动水龙头启动出水.当t=9 s时,电阻R的电功率为　　　　W;该电路持续工作3 min,出水时间共为　　　　s.
　　　甲　　　　　　　　　乙
8. 新风向　开放性试题严寒的冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴.电热靴内的加热电路如图所示,电源电压恒为6 V,S2为三挡旋钮开关,金属片M可分别拨至a、b、c处,R1=2R2,b在电阻丝R1的中点位置.该电热靴低温挡的功率为6 W,中温挡的功率为9 W,则高温挡的功率为　　　　W,R2的电阻为　　　　Ω.如果哨兵将电热靴调到高温挡后,依然觉得升温太慢,请你对电路进行改进,写出一条改进措施:　　　　　　　　　.
二、选择题(每小题3分,共30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)
9.下列各组中都属于电功单位的一组是 (　　)
A.焦耳　伏·安　千瓦时
B.焦耳　伏·安·秒　千瓦时
C.瓦特　伏·安·秒　焦/秒
D.瓦特　千瓦时　瓦·秒
10.下列现象中,属于电能转化为机械能的是(　　)
A.电动机工作 B.植物的光合作用
C.给蓄电池充电 D.电灯发光
11.商场中,卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论.售货员说:微波炉很省电,用它加热食物花不了多少电费.顾客说:微波炉很费电,他家的微波炉一开就“跳闸”.上述争论中混淆的两个概念是 (　　)
A.电压和电流 B.电功率和电流
C.电能和电功率 D.电能和电功
12.一个电炉单独接在电源电压为220 V的电路中时,10 min可以烧开一壶水,若单独接在电源电压为110 V的电路中(忽略散热等因素影响),烧开同样一壶水需要的时间为(　　)
A.10 min B.20 min C.30 min D.40 min
13.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
14.以下四图为四个实验探究中的部分简图,这四个实验探究中用到的主要的科学探究方法相同的是 (　　)
①探究串联电路中的电压规律　　②探究电荷间的相互作用
　③探究影响电流热效应的　因素(R1≠R2=R3)　　　　④探究电阻的大小与什么因素有关　
A.①③ B.①④ C.③④ D.②③
15.小军用玩具电动车的小电动机做趣味实验.他将小电动机接在如图所示的电路中,直流电源的电压恒为3 V,闭合开关后,电动机线圈稳定匀速转动了10 s,此时电流表的示数为0.6 A,关于本实验,以下说法正确的是 (　　)
A.电动机的电阻为5 Ω
B.电动机的功率为1.8 W
C.电动机10 s内产生18 J的热量
D.电动机将电能全部转化为机械能
16.汽车尾气分析仪用于检测汽车尾气中有害气体的浓度,其简化电路如图所示.其中电源电压恒定,R2为定值电阻,R1是气体浓度传感器,其阻值随尾气中有害气体浓度的增大而减小.下列说法正确的是(　　)
A.浓度表是由电压表改装成的
B.有害气体的浓度越小,浓度表的示数越大
C.有害气体的浓度越大,R2两端的电压越小
D.有害气体的浓度越大,电路的总功率越大
17.如图是一款智能汽车后视镜及其电路原理图,该智能后视镜有三个工作挡位,分别能够防雾、除雨露、除冰霜,防雾、除雨露、除冰霜依次需要后视镜提供更多的热量,车主通过转动旋钮开关可调节挡位.已知车载电源电压为100 V,电热丝R1=100 Ω,R2=200 Ω,R3=300 Ω,设电热丝的电阻值均不受温度的影响.则下列说法正确的是(　　)
　　　　　甲　　　　　　　　乙
A.当车主开启防雾功能时,开关置于3
B.当车主开启除冰霜功能时,开关置于1
C.要除冰霜时,该电路的总功率是50 W
D.旋钮开关旋至防雾挡位时,电路中的电流为1 A
18.(多选)如图所示,电源电压为4.5 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,滑动变阻器的规格为“10 Ω　1 A”,小灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响).闭合开关,在保证各元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,下列说法正确的是(　　)
A.小灯泡的额定电流是0.6 A
B.电流表示数的变化范围是0.3~0.5 A
C.电压表示数的变化范围是0~3 V
D.电路的最大电功率是2.25 W
三、实验探究题(共17分)
19.(10分)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小宇同学选用的小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为8 Ω,滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整.要求:闭合开关后,滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变亮.
　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙
(2)为顺利完成实验,现有电压为4.5 V和6 V的两电池组可供选择,则　　　　(填选项前的字母).
A.只能选择4.5 V的电池组
B.只能选择6 V的电池组
C.两电池组均可选用
(3)电路连接完整后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,则电路中可能发生的故障是　　　　　　　　.
(4)移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5 V,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为　　　　W.
丙
(5)小宇想用一只电表测出这个小灯泡的电功率,她设计了如图丙所示的电路图,已知电源电压为U且保持不变,U>2.5 V,定值电阻的阻值为R0.请将下列实验步骤补充完整.
①闭合开关S和S1,断开开关S2,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.5 V,此时小灯泡和电阻R0串联,小灯泡正常发光;
②　　　　　　　　　　　　,保持滑动变阻器的滑片位置不变,读出此时电压表的示数U2;
③计算可得到小灯泡的额定功率P额=　　　　　　(用已知量和测量量表示).
20.(7分)为了探究影响电热的因素,小伟设计了如图甲所示的电路,两烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油,RA>RB.
　　　甲　　　　　　　　　　　　乙
(1)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,实验中选用煤油而不选用水,主要是由于　.
(2)通电一段时间后,比较两烧瓶中温度计的示数,是为了探究电热与　　　　的关系.
(3)要利用此装置来探究电热与电流的关系,你还需要进行的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.
(4)将此装置改装后可用于测量煤油的比热容,如图乙所示,测量时,分别向两个相同的烧瓶中加入初温均为t0且质量相等的水和煤油,通电一段时间后,分别读出温度计的示数为t水、t煤油,请写出煤油比热容的表达式c煤油=　　　　　　(已知水的比热容为c水).
四、计算题(共17分.解答时要求写出必要的文字说明、公式和主要计算步骤)
21.(7分)在测量小灯泡电功率的实验中,电路如图甲所示,电源电压恒为4 V,小灯泡标有“2.5 V”字样,滑动变阻器的规格为“50 Ω　1 A”,实验得到的小灯泡的I-U关系图像如图乙所示.求:
　　　甲　　　　　　　　　　乙
(1)小灯泡的额定功率;
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R接入电路的阻值;
(3)当小灯泡的电功率为0.2 W时,通电1 min,滑动变阻器R产生的热量.
22. 新风向　渗透传统文化(10分)艾灸疗法是中医学的重要组成部分.如图甲所示是一款额定电压为12 V的艾灸仪,内部等效电路如图乙所示,R1和R2是两个电热丝.使用时,先用高挡位给一个圆形铁盒(如图丙所示)加热,铁盒内艾绒的温度也会随之升高,加热功率为30 W,当温度达到设定温度后,艾灸仪自动调节到低挡位保温,同时内置电风扇(铭牌如图丁所示)开始工作进行理疗.
(1)电热丝是利用电流的　　　　效应工作的,电风扇的额定功率是　　　　W.
(2)若铁盒的质量是100 g,铁盒温度从20 ℃升高到80 ℃时,铁盒需吸收多少焦耳的热量 实际使用时,100 s内铁盒温度从20 ℃升高到80 ℃,则电热转化效率是多少 [c铁=0.46×103 J/(kg·℃)]
(3)在理疗过程中, 若铁盒1 min内的热损失是1 104 J,为了保证艾灸时铁盒温度不变,艾灸仪保温时,整个电路的总功率应为多少瓦 (保温时的电热转化效率与加热时的电热转化效率相同,不计电风扇的热损失)
(4)求R2的阻值.
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
B A C D D C B D C BD
1.并联　加快散热,防止路由器被烧坏
2.电　2 200
【解析】Q=I2Rt=(0.1 A)2×2 200 Ω×100 s=2 200 J.
3.0.5　1.1　1
【解析】由P=UI可得,正常工作时通过白炽灯灯丝的电流I===0.5 A,标有“220 V　110 W”字样的白炽灯正常工作10 h,消耗的电能W=Pt=0.11 kW×10 h=1.1 kW·h=1.1度;由P=可得,正常发光10 h,节能灯与白炽灯相比,可节约的电能ΔW=ΔPt=(110×10-3 kW-10×10-3 kW)×10 h=1 kW·h.
4.不变　变大
【解析】由题图知,闭合开关S,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测电源电压,故电压表示数不变.当滑片P向上移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,故电路总电阻减小,电流增大,由P=UI可知,电路的总功率变大.
5.108　准确
【解析】电热水壶20 min消耗的电能W=Pt=1.2 kW× h=0.4 kW·h,则20 min后电能表的读数应为107.6 kW·h +0.4 kW·h=108 kW·h.电能表的转盘30 s转过30 r,则电热水壶正常工作20 min电能表的转盘转过×30 r=1 200 r,这表明电热水壶正常工作20 min消耗的电能W'= kW·h=0.4 kW·h,W=W',故电能表所测数值是准确的.
6.L2　4
【解析】灯泡L1正常工作时的电流I1===0.5 A,灯泡L1的电阻R1===12 Ω;灯泡L2正常工作时的电流I2=== A,灯泡L2的电阻R2===18 Ω.分析可知,当电路中的电流为 A时,灯泡L2正常发光,此时灯泡L1的电功率P实=( A)2×12 Ω= W,此时灯泡L1的实际功率小于灯泡L2的实际功率,灯泡L2更亮,电压表测量L1两端的电压,电压表示数U= A×12 Ω=4 V.
7.20　90
【解析】由题图乙可知,当t=9 s时,UEF=15 V,因电子元件A两端的电压恒为电源电压的,所以此时R两端的电压UR=(1-)UEF=×15 V=10 V,此时电阻R的电功率PR1===20 W.当R的电功率PR≥5 W时,R两端的电压UR'=≥=5 V,此时电源电压UEF'=UR'≥×5 V=7.5 V,由题图乙可知,0~3 s内电源电压大于7.5 V的时间为1.5 s,3~6 s内电源电压大于7.5 V的时间也为1.5 s,即每个周期内出水时间为3 s,所以,该电路持续工作3 min,出水时间共为×3 s=90 s.
8.18　2　增大电源电压(或减小电阻R2的阻值,合理即可)
【解析】电源电压一定,由P=可知,电路总电阻越小,电路总功率越大.当S1闭合、S2接a时,R1与R2串联,电路总电阻最大,电路总功率最小,电热靴处于低温挡;当S1闭合,S2接c时,只有R2接入电路,电路总电阻最小,电路总功率最大,电热靴处于高温挡,R1=2R2,故P低==,故R2===2 Ω,高温挡的电功率为P高===18 W.由P=可知,增大电源电压,或减小电阻R2的阻值,均可增大加热功率,从而提高电热靴在高温挡时升温的速度.
多挡位电热器的挡位判断
如图所示的电路,电源电压一定时,由P=可知:
①电路中的电阻最大,即两电阻串联(S2接b,S1断开)时,电路的电功率最小,此时电热器处于低温挡;
②电路中的电阻最小,即两电阻并联(S2接a,S1闭合)时,电路的电功率最大,此时电热器处于高温挡;
③电路中的电阻介于最大和最小之间,即一个电阻连入电路(只闭合S1)时,电路的电功率处于最大和最小之间,此时电热器处于中温挡.
9.B　伏·安和焦/秒都相当于瓦特,是电功率的单位;伏·安·秒相当于焦耳,是电功的单位;千瓦时也是电功的单位.
常见等效的组合单位总结
对应公式 单位 等效的组合单位
W=Fs J N·m
p= Pa N/m2
P= W J/s
W=UIt J V·A·s
W=Pt J W·s
Q=I2Rt J A2·Ω·s
10.A　植物进行光合作用时,将光能转化为化学能;给蓄电池充电时,将电能转化为化学能;电灯发光时,电能转化为光能和内能.
11.C　售货员认为微波炉很省电,是说用微波炉加热食物消耗的电能并不多,即售货员是从电能角度说的;顾客是从电功率角度考虑的,因为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中电流很大,可能会“跳闸”.
12.D　设电炉丝的电阻为R,忽略散热等因素影响,将同样的一壶水烧开,需要的电能相同,即W1=W2,t1=t2,则t2=t1=×10 min=40 min,故选D.
13.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,因为电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热,则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.
14.C　①②实验应用的是归纳法,③④实验应用的是控制变量法.
15.B　电动机是非纯电阻元件,所以不能运用欧姆定律计算其电阻,故由题中条件无法判断电动机的电阻,故A错误;电动机的电功率P=UI=3 V×0.6 A=1.8 W,故B正确;电动机10 s消耗的电能W=Pt=1.8 W×10 s=18 J,由于电动机工作时,将电能转化为内能和机械能,所以电动机10 s内产生的热量小于18 J,C、D错.
16.D　浓度表是串联在电路中的,故浓度表是由电流表改装而成的,A错;由于有害气体的浓度越小,R1的阻值越大,电路中的总电阻越大,由欧姆定律可知,电路中的电流越小,即浓度表的示数越小,B错;有害气体的浓度越大,R1的阻值越小,电路中总电阻越小,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,由U=IR可知R2两端的电压越大,由P=UI可知,电路的总功率越大,C错,D对.
17.C　由题意可知,防雾、除雨露、除冰霜依次需要后视镜提供更多的热量,则P防雾18.BD　闭合开关,滑动变阻器与小灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流.小灯泡的额定电流I额===0.5 A,A错;小灯泡的电阻R灯===5 Ω,为保证电路元件安全,电路中的最大电流为0.5 A,当电路中电流最大时,电压表示数最小,U最小=U-I最大R灯=4.5 V-0.5 A×5 Ω=2 V,当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,电路中的电流最小,I最小===0.3 A,故电流表示数的变化范围是0.3~0.5 A,当电路中电流最小时,电压表示数最大, U最大=U-I最小R灯=4.5 V-0.3 A×5 Ω=3 V,电压表示数的变化范围为2~3 V, B对、C错;当电路中的电流最大时,电路的功率最大,P最大=UI最大=4.5 V×0.5 A=2.25 W,D对.
19.(除标注外,每空2分)(1)如图所示.(2分)
(2)A(1分)　(3)小灯泡短路(1分)　(4)0.7　(5)②闭合开关S、S2,断开开关S1　③
【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.5 V,电压表应选择0~3 V 量程.要求滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变亮,说明滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,故应将右下端接线柱接入电路.(2)由于滑动变阻器的最大阻值为10 Ω,小灯泡的电阻约为8 Ω,要使小灯泡能够正常发光,根据串联分压规律,可判断滑动变阻器两端的最大电压U滑=×10 Ω=3.125 V,电源电压最大为2.5 V+3.125 V=5.625 V,故只能选择4.5 V的电池组.(3)电路连接完整后,闭合开关,电流表有示数,说明电路没出现断路;小灯泡不亮,电压表无示数,说明小灯泡短路.(4)由题图乙可知,电流表示数为0.28 A,小灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5 V×0.28 A=0.7 W.
20.(除标注外,每空2分)(1)煤油的比热容比水小　(2)电阻(1分)　(3)移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时,A(或B)烧瓶中温度计的示数变化量　(4)c水
【解析】(4)质量和初温均相同的水和煤油,吸收相同热量后,温度由t0分别升高到t水和t煤油 ,则c水m(t水-t0)=c煤油m(t煤油-t0),解得c煤油=c水.
21.(1)由图像可知,当小灯泡两端的电压为额定电压2.5 V时,其电流为0.3 A,故小灯泡的额定功率为P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W (2分)
(2)当小灯泡正常发光时,变阻器两端的电压为UR=U-UL=4 V-2.5 V=1.5 V,滑动变阻器接入电路的阻值为R ===5 Ω (2分)
(3)由图像可知,当小灯泡的电功率为0.2 W时,小灯泡两端的电压为1 V,电流为0.2 A,此时小灯泡的电阻RL=== 5 Ω
此时电路中的总电阻R总===20 Ω
变阻器接入电路的阻值R'=R总-RL=20 Ω-5 Ω=15 Ω
通电1 min滑动变阻器R产生的热量为Q=I'2R't=(0.2 A)2×15 Ω×60 s=36 J (3分)
22.(1)热　0.96 (每空1分)
(2)铁盒吸收的热量Q吸= c铁m(t-t0)=0.46×103 J/(kg· ℃)×100×10-3 kg×(80 ℃-20 ℃)=2.76×103 J (1分)
消耗的电能W=P热t时=30W×100s=3×103 J (1分)
电热转化效率η===92% (1分)
(3)保温时,两电热丝的总功率P保===20W (2分)
整个电路的电功率P总=P保+P扇=20W+0.96W=20.96W (1分)
(4)加热时,只有R1工作,R1===4.8Ω (1分)
保温时,两电热丝串联,电路中的总电阻R串=R1+R2===7.2Ω
R2=R串-R1=7.2Ω-4.8Ω=2.4Ω (1分)
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