第十三章 电功和电功率 (一) 单元练习（含答案）2023-2024学年北师大九年级全一册物理

第十三章 电功和电功率 (一)
(时间:75分钟　分值:70分)
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.英国物理学家　　　　做了大量的实验,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,这一发现发展了电热学理论,为电热应用做出了杰出的贡献。
2.小明家上个月共消耗电能100 kW·h,合　　　　J。
3.如图所示,这是一种广泛用于公共场所的应急照明灯,其在正常照明电源发生故障时,能有效地照明。使用前,应先对应急照明灯的蓄电池充电,这个过程中电能转化为　　　　。
4.为节约电能,地下通道电动扶梯只需在白天且有人时才开启,利用红外线自动开关S1(现场有人,S1闭合;现场无人,S1断开)以及可见光自动开关S2(白天S2闭合;夜间S2断开)控制电路,可达到目的。请完成电路连接。
5.一天,小明观察到家中的电能表在6 min内转了60转,如图所示。小明利用物理课上学到的知识,计算出家中的用电器在这段时间的总功率为　　　　kW。
6.某电热驱蚊器发热元件正常工作时的电阻为8800 Ω,接在家庭照明电路中,正常工作100 s产生的热量是　　　　J。
7.一盏标有“6 V　3 W”字样的小灯泡,接入电压为12 V的电路中,若要使灯泡正常发光,则需串联一个阻值为　　　　Ω的电阻。
8.甲、乙两灯的额定电压均为9 V,测得其电流与电压变化的关系图像如图所示,若将甲、乙两灯串联接入9 V的电路中,通电10 s后,两灯消耗的总电能为　　　　J。
9.灯泡L1、L2标有“6 V　3.6 W”字样,灯泡L3、L4标有“6 V　6 W”字样,把四个灯泡按如图所示的方式连入电路中都发光,那么最亮的灯泡是　　　　。
10.如图所示,电阻R与小灯泡连接在电路中,当闭合开关S1、S2时,灯泡的电功率为9 W。S1闭合、S2断开时,灯泡的电功率为1 W(不考虑灯泡的电阻随温度发生变化),则此时电阻R消耗的电功率为　　　　W。
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.下列家用电器,利用电流的热效应工作的是 (　　 )
A.电热水壶 B.电风扇
C.笔记本电脑 D.洗衣机
12.下列关于安全用电的描述,不符合用电原则,需要改正的是 (　　 )
A.图甲:发生触电事故时应立即切断电源
B.图乙:使用试电笔检验插座的火线
C.图丙:电水壶接电线路示意图
D.图丁:家庭电路连接示意图
13.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接电炉的导线却不怎么烫,主要是因为
A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 (　　 )
B.导线的绝缘皮隔热
C.导线散热比电阻丝快
D.导线的电阻远小于电阻丝的电阻,导线上产生的热量很少
14.小明做作业时,电灯突然变暗,其原因可能是 (　　 )
A.电灯的实际电压变大 B.电灯的额定电压变小
C.电灯的实际功率变小 D.电灯的额定功率变小
15.如图所示,将标有“12 V　6 W”的灯泡L1和“6 V　6 W”的灯泡L2并联后,接在6 V的电源上(设灯丝电阻不变),则 (　　 )
A.两灯的实际功率之和等于12 W
B.两灯的实际功率之和大于12 W
C.灯泡L1比灯泡L2亮
D.灯泡L2比灯泡L1亮
16.标有“2 V　2 W”的小灯泡L1和标有“3 V　1.5 W”的小灯泡L2串联在电路中时,电路两端允许加的最大电压是 (　　 )
A.3 V B.4 V C.5 V D.2 V
17.如图所示,电源电压为6 V且保持不变,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω,定值电阻R0的电阻为5 Ω。闭合开关,移动滑片,发现能使电流表(“0~0.6 A”或“0~3 A”)和电压表(“0~3 V”或“0~15 V”)的指针同时达到满偏,则R0的电功率与电流的关系图像可能是 (　　 )
三、实验题(第18小题4分,第19小题6分,第20小题6分,共16分)
18.一家用白炽灯标有“220 V W”字样,额定功率数值已模糊不清。小明想到利用如图所示的家庭电能表[表盘上标有“3200 imp/(kW·h)”,表示每消耗1 kW·h的电能,指示灯闪烁3200次]也能测出其额定功率。
(1)该电能表允许通过的最大电流是　　　　A。
(2)为完成实验,还需补充的一个器材是　　　　。
19.小红同学在“测量小灯泡电功率”的实验中,选取额定电压为2.5 V的小灯泡、电压恒为3 V的电源、电流表、电压表、开关、导线若干,另有三种规格的滑动变阻器可供选择:R1(10 Ω　1 A)、R2(20 Ω　0.5 A)、R3(50 Ω　0.2 A)。按如图甲所示的电路进行实验。
(1)请将乙图中的实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变亮)。
(2)闭合开关,调节滑片P的位置,当小灯泡两端电压为2.5 V时,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为　　　　W。
数据序号 1 2 3 4
电压U/V 2.5 1.7 1.3 0.5
电流I/A 0.24 0.21 0.16
电功率P/W 0.408 0.273 0.08
(3)请你分析上表的实验数据,判断小红在实验中选用的滑动变阻器是　　　　(选填“R1”、“R2”或“R3”)。
20.小明利用如图所示的装置,探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系。在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油,煤油中都浸泡着一段金属丝,甲烧瓶中的金属丝是铜丝,电阻比较小,乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。
(1)通电一段时间后,小明发现乙烧瓶中温度计的示数大,表明其他条件相同时,导体的电阻越　　　　,产生的热量越多。
(2)本实验使用了转换法,通过观察　　　　　　　　来比较电流产生热量的多少。
(3)小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置,则他应该将其中一个烧瓶中的煤油换成质量相同的水,将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝　　　　相等的镍铬合金丝,并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理。
四、计算题(第21小题6分,第22小题6分,第23小题8分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.在某学校电路中,某段时间内只有一盏“220 V　40 W”的路灯L1(灯丝电阻不变)和一台电风扇在工作。电风扇中电动机的额定电压是220 V,其电阻是1 Ω,正常工作时,通过的电流为0.4 A。
(1)求灯L1的电阻。
(2)求该电动机正常工作1000 s,其电阻产生的热量。
(3)路灯经常烧坏,更换不便,电工师傅用“挑担灯”解决这个问题:在灯L1上串联一盏规格相同的灯L2,把它们一同接入照明电路。求灯L1、L2的总功率。
22.如图所示,灯泡L的电阻为50 Ω、额定功率为2.5 W,滑动变阻器R的最大电阻为200 Ω,电源电压为10 V 保持不变,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片。不考虑灯泡电阻随温度变化的影响,求:
(1)灯泡L消耗的最大功率。
(2)电压表的示数变化范围。
23.图甲是某品牌电压力锅,图乙是它的简化电路图。R1、R2是定值电阻,闭合开关S1,开关S2与触点b接通,电压力锅处于加热状态,此时电压力锅的功率P1=1000 W,通过R1的电流为I1;当锅内的气压达到设定值时,S2自动与触点b断开并与触点a接通,S1仍闭合,电压力锅处于保压状态,此时电压力锅的功率为P2,通过R2的电流为I2。图丙表示做好某次饭的过程,电压力锅从加热到保压消耗的电功率与时间的关系,已知I1=5I2。
(1)求电压力锅处于加热状态时,通过电阻R1的电流。(计算结果保留1位小数)
(2)求电压力锅处于保压状态时的功率P2。
(3)用电高峰期,电路的实际电压为210 V,则电压力锅做好同样一次饭,加热过程实际需要多少分钟。(不考虑能量损失,计算结果保留整数)
参考答案
1.焦耳
2.3.6×108
3.化学能
4.如图所示:
5.1
6.550
7.12
8.36
9.L1
10.2
11.A　12.D　13.D　14.C　15.D　16.B　17.B
18.(1)40
(2)秒表
评分标准:每空2分,共4分,有其他合理答案均参照给分
19.(1)如图所示:
(2)0.75
(3)R2
评分标准:作图2分,其余每空2分,共6分,有其他合理答案均参照给分
20.(1)大
(2)温度计的示数
(3)电阻
评分标准:每空2分,共6分
21.解:(1)由P=可知,灯L1的电阻:
R===1210 Ω　(2分)
(2)电动机电阻产生的热量:
Q=I2Rt=(0.4 A)2×1 Ω×1000 s=160 J　(2分)
(3)两灯泡串联,两灯泡消耗的总功率:
P===20 W　(2分)
22.解:(1)根据P=可得,灯泡L的额定电压U额=== V>10 V
当滑片位于a端时,电路为L的简单电路,灯泡消耗的电功率最大,
则灯泡L消耗的最大功率:
P===2 W　(3分)
(2)当滑片位于a端时,电压表被短路,示数为0,
当滑片位于b端时,电压表的示数最大,
此时电路中的电流:I===0.04 A
电压表的最大示数:
U1=IR=0.04 A×200 Ω=8 V
所以,电压表的示数变化范围是0 V~8 V　(3分)
23.解:(1)由题意可知,闭合开关S1,开关S2与触点b接通,R1接入电路,电压力锅处于加热状态,
则通过电阻R1的电流:I1==≈4.5 A　(2分)
(2)闭合开关S1,开关S2与触点a接通,R2接入电路,电压力锅处于保压状态,
根据P=UI得U=,所以=
已知I1=5I2,
即=,解得P2=200 W　(3分)
(3)电路的实际电压为210 V,加热状态下需要的热量相同,Q1=Q1'
根据Q=W=t可得t1=t1'
即×10 min=×t1',解得t1'≈11 min　(3分)