第十六章 电流做功与电功率 单元练习（含答案）2023-2024学年沪科版九年级全一册物理

第十六章 电流做功与电功率
(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,应先对应急灯蓄电池充电,这个过程中电能转化为　　　　。
4.图为一只灯泡的铭牌,该灯泡正常工作　　　　h消耗1 kW·h的电能。
5.一天小明观察到家中的电能表在一段时间内转了60转,如图所示,则该时间内家中的用电器消耗的电能是　　　　度。
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.现有两个电热丝,甲标有“10 Ω　1 A”字样,乙标有“15 Ω　0.6 A”字样,把它们并联起来,通电10 s后,甲、乙两电热丝产生的总热量最多为　　　　J。
9.某玩具车电动机的转子线圈电阻R0=1 Ω,一同学把该电动机接入如图所示的电路中,闭合开关S,调节滑动变阻器R,使电动机正常工作,此时电压表的示数为9 V,电流表的示数为1 A,则正常工作1 min,该电动机把　　　　J的电能转换为机械能。
10.图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像,将它们接入电路中(如图乙所示),只闭合开关S,小灯泡的实际功率为1 W;再闭合开关S1,此时电路消耗的总功率为　　　　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.下列图中所示的家用电器,利用电流的热效应工作的是 (　　 )
12.下列数据中,最接近实际情况的是 (　　 )
A.普通家用电风扇的工作电流约为2 A B.电饭锅加热挡的功率约为100 W
C.对人体安全的电压为36 V D.家用日光灯灯管的功率约为40 W
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热,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”)的指针同时达到满刻度线,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4分,第20小题8分,共16分)
18.一家庭用的白炽灯标有“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.小明在探究“电流通过导体时产生的热量与电阻大小关系”的实验时,设计了如图所示的电路,将阻值分别为10 Ω和20 Ω的电阻丝串联接入电路,把两根相同的火柴头分别接触电阻丝(设火柴头与整根电阻丝接触)。
(1)小明思考,若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧,据此　　　　(选填“能”或“不能”)判断该电阻丝产生的热量多。
(2)闭合开关较长时间后,发现两电阻丝均发热,但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下,选择下列　　　　(填字母序号)组电阻丝进行实验更可行。
A.20 Ω　30 Ω 　　　　B.15 Ω　15 Ω 　　　　　　C.5 Ω　25 Ω
20.小红和小明进行“测量小灯泡的额定功率”的实验,实验室提供的器材:不同规格的小灯泡、滑动变阻器、1.5 V的干电池(若干)和其他常用器材。
(1)图甲是小红进行实验的实物电路图,小灯泡的额定电压为3.8 V,滑动变阻器的规格为“10 Ω　1 A”。请用笔画线代替导线,将图中的电路连接完整,使闭合开关时滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)连接好电路后,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表示数为零,但电压表有示数,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　。
A.小灯泡的灯丝断了　　B.小灯泡短路　　C.滑动变阻器断路
(3)排除故障后,小红移动滑片,使电压表的示数达到小灯泡的额定电压,此时电流表的指针如图乙所示,小灯泡的额定功率为　　　　W。
(4)小明接着用小红的实验电路测量规格为“2.5 V　0.3 A”小灯泡的额定功率。闭合开关,保证小灯泡发光的情况下,无论如何移动滑片,电压表示数始终高于2.5 V,可以采取　　　　　　　　　　措施测出该小灯泡的额定功率。(写出一种方法即可)
四、计算题(第21小题5分,第22小题7分,第23小题8分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.如图所示,这是一种造型可爱的迷你小风扇,这种小风扇使用的电动机的额定电压为3 V,正常工作时通过线圈的电流为0.5 A,线圈电阻约为1 Ω。
(1)求迷你风扇正常工作10 min消耗的电能。
(2)求迷你风扇工常工作10 min时,电动机产生的热量。
(3)若电动机被卡住时,电动机的线圈不能转动,此时电动机线圈可以看成一个定值电阻,它消耗的电能全部用来产生热量。请计算电动机被卡住10 min内产生的热量,并说明电动机被卡住时为什么容易被烧坏。
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)电压表的读数变化范围。
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断开并与触电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。图丙是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。求:
(1)电压力锅处于加热状态时,通过电阻R1的电流。(结果保留一位小数)
(2)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,处于加热过程实际需要的时间。(不考虑能量损失)
参考答案
1.焦耳
2.3.6×108
3.化学能
4.40
5.0.1
6.550
7.12
8.135
9.480
10.1.4
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
19.(1)能　
(2)C
评分标准:每空2分,共4分
20.(1)如图所示:
(2)A
(3)1.14
(4)换最大阻值较小的滑动变阻器(或减少电池个数)
评分标准:作图2分,其余每空2分,共8分;有其他合理答案均参照给分
21.解:(1)工作时间t=10 min=600 s
则电动机消耗的电能:
W=UIt=3 V×0.5 A×600 s=900 J　(1分)
(2)根据焦耳定律可知,线圈上产生的热量:
Q=I2Rt=(0.5 A)2×1 Ω×600 s=150 J　(2分)
(3)线圈卡住无法转动,通过电动机的电流:
I'===3 A
根据焦耳定律可知,线圈上产生的热量:
Q'=I'2Rt=(3 A)2×1 Ω×600 s=5400 J
由于线圈卡住无法转动,电能无法转化为机械能,消耗的电能全部转化为内能,因此产生大量的热,温度迅速升高,会损坏电动机　(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
I===0.04 A
电压表的最大示数:
U1=IR=0.04 A×200 Ω=8 V
所以,电压表的读数变化范围是0 V~8 V　(4分)
23.解:(1)由题知,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)根据Q=W=t
电路的实际电压为210 V,加热状态下需要热量相同,Q1=Q1'
则t1=t1'
即×10 min=×t1',解得t1'≈10.98 min　(3分)