第六章 电功率 （含解析） 2024-2025学年物理教科版九年级上册

电功率
一、单选题（共10小题，每小题4分，共40分）
1.“伏安法测电阻”和“伏安法测小灯泡的电功率”是电学中两个重要的实验，小聪同学对两个实验进行了梳理和对比，下列说法正确的是( )
A.两个实验的原理相同
B.滑动变阻器在两个实验中的作用仅是保护电路
C.两个实验进行多次测量的目的不同
D.两个实验都采用了控制变量法
2.用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”，以下说法中错误的是( )
A.甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
B.该实验装置可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
C.该实验装置还可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D.观察温度计的示数比较电流通过导体产生的热量
3.图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具，其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5V，闭合开关后，“0.5V 0.2W”的指示灯正常发光，线圈电阻为0.5Ω的电动机正常工作，则( )
A.指示灯的灯丝电阻为0.8Ω B.电动机的发热功率为1.6W
C.电动机的额定功率为0.08W D.电路的总功率为1.8W
4.将“220V 60W”的灯泡和“220V 40W”的灯泡，串联在220V的电源上，组成闭合电路（设灯丝电阻不变），则下列说法正确的是( )
A.灯泡比灯泡亮
B.灯泡比灯泡亮
C.两灯泡的总功率大于40W
D.两灯泡的实际功率都变为其额定功率的一半
5.一种家用电能表上的参数如图所示，下列说法错误的是( )
A.该电能表应该在220 V的电路中使用 B.该电能表的额定最大电流为20 A
C.电能表是量用电器消耗电能的仪表 D.该电能表此时的读数是31.6 J
6.两个定值电阻由材料相同、粗细均匀的电阻丝制作而成。与相比，的电阻丝更细更长。将并联在电路中闭合开关一段时间，不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是( )
A.通过的电流等于通过的 B.两端的电压大于的
C.这段时间内，产生的电热大于的 D.的电功率小于的
7.如图所示的电路中，电源电压不变。闭合开关后，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.3 A，小灯泡消耗的功率为0.9 W；当滑片P移至中点时，电压表示数变化了2 V，此时小灯泡恰好正常发光，且消耗的功率为2 W，则下列说法正确的是( )
A.电源电压为9 V
B.小灯泡正常发光时的电阻为10 Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω
D.滑片P在最右端时，滑动变阻器消耗的功率为3.2 W
8.如图甲所示，电源电压不变，闭合开关S，当变阻器的滑片P从b端滑到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，下列说法不正确的是( )
A.的阻值为10 Ω
B.变阻器的最大阻值为20 Ω
C.该过程中变阻器的电功率先增大后减小
D.电流表示数为0.2 A时，消耗功率之比
9.如图1所示为厨房燃气报警装置，图2为其简化电路图。R为可燃性气体浓度感应器。当可燃性气体浓度升高时，电路中的电流增大，当电流表示数增大到警报值时，会使外部的警报器发出警报声，以提醒人员采取疏散、强制排风、切断天然气供给等安全措施。下列说法正确的是( )
A.当可燃性气体浓度升高时，灯泡变亮
B.当可燃性气体浓度升高时，感应器R的电阻变大
C.当可燃性气体浓度升高时，电压表示数变大
D.可燃性气体浓度感应器是由超导材料制成
10.如图甲所示是热敏电阻（电阻随温度升高而减小）、灯泡L和定值电阻的电流随电压变化的图像。现将它们接入图乙所示的电路中，其中电流表A的量程为，滑动变阻器上标有“？Ω 0.5A”字样。滑动变阻器滑片移至n端，只闭合，电流表A的示数为0.6A，此时灯L正常发光；滑片移至m端，只闭合，电流表A的示数为0.4A。下列说法正确的是( )
A.灯泡L的额定功率是3.6W
B.滑动变阻器的最大阻值是
C.图甲中c是热敏电阻的电流随电压变化的图像
D.闭合、，断开，电路允许的最大功率是9W
二、填空题（共20分）
11.小明一家外出，出门时电能表示数为：回来时为：这期间消耗了_____________度电。回家后想洗个热水澡，只让电热水器单独工作，发现家里标有“2000 r/kW·h”电能表的转盘3 min内转了100转，则3 min电热水器消耗的电能为_____________kW·h，合_____________J。
12.张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时，将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像，根据图像，导体甲的电阻__________导体乙的电阻（选填“大于”“小于”或“等于”）；串联时，甲、乙两电阻的电功率之比为__________；将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时，干路中的电流为_________A。
13.如图甲所示电路中，电源电压不变，灯泡L标有“6 V 0.3 A”，滑动变阻器R标有“20 Ω 2 A”，电路工作时不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全。只闭合开关S时电路的最小总功率为，开关S、均闭合时的最小总功率为，两种情况下，移动滑片，得到电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的关系如图乙。则电源电压_____V，_____。
14.如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器连入电路的电阻为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作；若电动机内部线圈的电阻为2 Ω，则通电10 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是_____J，电动机消耗的电能是_____J。
15.图甲是灯L和电阻R的图像，将它们并联接在如图乙所示电路中，若电源电压恒为2V，闭合开关，则电流表的示数为__________A，灯L的实际功率为__________W。
16.如图所示，为某电水壶的简化电路图，如表为铭牌的部分参数，、为发热丝，其中。则电水壶处于保温挡时，正常工作5min消耗的电能是_________J；电水壶的加热功率为__________W，_______Ω。
型号 SDS-15X05 容量 1L
额定电压 220V 额定频率 50Hz
加热功率 ？W 保温功率 40W
三、实验探究题（共20分）
17.（11分）在探究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，某实验小组采用了如图1、2所示的电路。
（1）实验中，通过观察___________来间接反映电流产生的热量，这种科学探究方法称为___________法。
（2）利用图1进行实验时，是为了探究电流产生的热量与___________的关系；为了探究电流产生的热量与电流的关系时，应选择图___________（选填“1”或“2”）。这种科学探究方法称为___________法。
（3）通过本实验可以得出结论：通电时间越长，电流___________，电阻___________，电流产生的热量越多。
（4）另一实验小组决定用图3所示的装置，比较不同物质的吸热能力，应在A、B两烧瓶中放入___________（选填“质量”或“体积”）相等、初温___________的水和煤油。实验中通过观察___________来间接反映物质吸收热量的多少。
（5）该实验小组将测量的数据描绘成图像如图4所示，则___________的吸热能力更强。
18.（9分）在测量“小灯泡电功率”的实验中，小辽测量的是额定电压为2.5V的小灯泡，小阳测量的是额定电流为的小灯泡。
（1）小辽连接的部分电路如图甲所示，请你用笔画线代替导线将电路连接完整，使滑片P向B端移动时小灯泡变亮______；
（2）小辽正确连接电路后，把滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关后，发现小灯泡发光，电流表指针偏转，但电压表指针不偏转，请你帮他分析原因：______；
（3）问题解决后，小辽闭合开关，调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流是______，小灯泡的额定功率是______W；
（4）小辽还想探究导体中的电流跟导体两端的电压关系：
①他利用图甲装置______（选填“能”或“不能”）完成实验，这是因为灯丝的温度改变时电阻______（选填“改变”或“不变”）；
②小辽正确选择器材后完成了实验，绘制出如图丙所示的图像，根据图像得出的结论是：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成______比；
（5）小阳认为不用电流表也可以测量已知额定电流为小灯泡的额定功率，于是他找来了一个已知阻值为的电阻，设计了如图丁所示的电路图（图中电压表未画出）。请你帮他补全实验内容：
①将电压表并联在两端，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为，此时灯泡正常发光，然后断开开关S，拆下电压表；
②再将电压表并联在两端，闭合开关S，滑动变阻器的滑片不动，读出电压表的示数为U；
③小灯泡额定功率的表达式=______（用字母表示）。
四、计算题（共20分）
19.（10分）图1是小明家的电饭煲，它有加热和保温两档。电饭煲简化电路如图2所示，为总开关，为自动控制开关，和为阻值不变的发热电阻。电饭煲的铭牌如图3所示。
（1）某次小明在家中用电饭煲煲汤时，不小心将水洒到插排上，此时家里所有家用电器都立刻停止工作。这是因为水是导体，引起电路发生_______________；
（2）发热电阻的阻值是多大？
（3）若该电饭煲以加热挡工作，实际消耗的电能为，则此时电路的实际电压是多大？
20.（10分）体重超标已影响了部分中学生的身心健康，为了动态监测学生的体重情况，班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示.已知电源电压恒定，定值电阻为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示，电流表量程为0~0.6 A，踏板重力不计，则：
（1）闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为0.12 A，电源电压为多少？
（2）当体重计示数为600 N时，消耗的电功率为多少？
（3）此体重计所能测量的最大体重为多少？
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.伏安法测“定值电阻”的原理为
测伏安法测“小灯泡的电功率”的原理为
故A错误；
B.滑动变阻器在两个实验中的作用除了保护电路外，还可以改变定值电阻和灯泡两端的电压和通过的电流，多次测量，故B错误；
C.“伏安法测电阻”的实验多次测量的目的是减小误差，“伏安法测小灯泡的电功率”的实验多次测量的目的是得出实际电压低于、等于、高于实际电压时，实际功率和额定功率的关系，故C正确；
D.“伏安法测电阻”和“伏安法测小灯泡的电功率”两个实验都没有采用控制变量法，故D错误。
2.答案：A
解析：AD.根据转换法，甲、乙两瓶中可以装质量相同的同种液体，由温度变化确定产生的热量多少，故A错误，A符合题意；D正确，D不符合题意；
B.甲装置中，两电阻串联，两电阻丝的长度和横截面积相同，而材料不同，电阻不同，通过两电阻的电流和通电时间相同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系，故B正确，B不符合题意；
C.探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，要控制电阻和通电时间相同，以任一电阻为研究对象，通过变阻器可改变电路的电流大小，可探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故C正确，C不符合题意。
3.答案：D
解析：A.由得，指示灯的灯丝电阻为
故A不符合题意；
B.由得，指示灯的灯丝电流为
电动机的发热功率为
故B不符合题意；
C.指示灯正常发光时，电动机两端电压
额定功率为
故C不符合题意；
D.电路的总功率为故D符合题意。
4.答案：B
解析：A B.灯泡的电阻为
灯泡的电阻为
由于串联，电流相同，电阻大的电功率大，灯泡亮，故A错误；故B正确；
C.总电阻为
则总功率为
故C错误；
D.由于电阻不同，电压不同，电压没有变为原来的一半，故两灯泡的实际功率也没有变为其额定功率的一半，故D错误。
5.答案：D
解析：电能表表盘上“220 V”表示这个电能表应该在220 V的电路中使用，故A说法正确；“10(20) A”表示电能表的标定电流为10 A，额定最大电流为20 A，故B说法正确；电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表，故C说法正确；该电能表此时的读数是，故D说法错误。
6.答案：D
解析：根据导体电阻的影响因素可知，同种材料制成的，由于的电阻丝更细更长，所以的阻值比的阻值大；将并联在电路中闭合开关一段时间，不考虑温度对电阻的影响，根据并联电路的电压特点可知，两端的电压相等，故B错误；由于的阻值大于的阻值，根据欧姆定律可知，通过的电流小于通过的电流，故A错误；根据可知，产生的电热小于产生的电热，故C错误；根据可知，的电功率小于的电功率，故D正确。
7.答案：A
解析：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.3 A，小灯泡消耗的功率为0.9 W；当滑片P移至中点时，电压表示数变化了2 V，此时小灯泡恰好正常发光，且消耗的功率为2 W，由小灯泡消耗的功率变大可知，电路中的电流变大，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流时，由可得，灯泡两端的电压：；当滑片P移到中点时，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡两端的电压变大，由电压表示数变化了2 V可知，此时灯泡两端的电压，因此时灯泡正常发光，且灯泡的功率，所以，由可得，灯泡正常发光时的电阻：，故B错误；当滑片P在最右端时，灯泡两端的电压，电路中的电流，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，由可得，电源电压：，当滑片P移到中点时，灯泡两端的电压，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：，电源电压：，因电源电压不变，所以，，解得：，故A正确，C错误；由图可知，滑片P在最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，此时电路中的电流为0.3 A，则滑动变阻器消耗的功率：，故D错误。
8.答案：D
解析：由电路图可知，闭合开关，与串联，电压表测两端的电压，电流表测量电路中的电流；根据图像可知，两端电压时，电流，由欧姆定律可得，定值电阻，故A说法正确。由电路图可知，当滑片P位于a端时，电路为的简单电路，此时电路中的电流最大，电压表测电源电压，由图像可知，电压表的示数为3 V，即电源电压为3 V；当滑片P位于b端时，与串联，此时电路中的电流最小，电压表测两端的电压，由图像可知，时电流，则根据串联电路的电压规律可得，，所以由欧姆定律可得，，故B说法正确。滑动变阻器的电功率，当时，滑动变阻器的功率最大，故该过程中变阻器的电功率先增大后减小，故C说法正确；当电路中的电流为0.2 A时，电阻两端电压，根据串联电路的电压规律可知，两端电压与消耗的电功率之比，故D说法错误。
9.答案：A
解析：A.由题意可知，当可燃性气体浓度升高时，电路中的电流增大，根据可知，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮，故A正确；
B.由题意可知，当可燃性气体浓度升高时，电路中的电流增大，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，即感应器R的电阻变小，故B错误；
C.当可燃性气体浓度升高时，电路中的电流增大，根据可知，灯泡两端的电压变大，根据串联电路电压规律可知，R两端的电压变小，即电压表示数变小，故C错误；
D.超导材料的特点就是在温度很低时电阻为零，当电阻为零时用超导材料传输电能可以减少电能损耗，但报警器要工作，感应器必须有电阻，故D错误。
10.答案：D
解析：C.由于热敏电阻电阻随温度升高而减小、灯泡的电阻随温度升高而增大、为定值电阻，由图甲知道，b图像，电压增大，电流增大，电流与电压成正比例函数，它代表定值电阻的图线；c图像，电压增大，电流增大，但电压的变化量比电流的变化量大，根据欧姆定律可知它代表的电阻增大，为灯泡L的图线；b图像，电压增大，电流增大，但电压的变化量比电流的变化量小，根据欧姆定律知道，它代表的电阻减小，为热敏电阻的图线，故C错误；
A.由图乙知道，当滑动变阻器滑片移至n端、只闭合S1时，电路中灯L和串联；因为灯正常发光，电路中的电流为0.6A（即灯的额定电流），所以由图甲知道，此时两端电压为6V，灯两端的电压为12V（即灯的额定电压），灯的额定功率
故A错误；
B.电源电压
当滑片移至端，只闭合，热敏电阻、和滑动变阻器串联，电流表A的示数为0.4A；由图甲知道，此时两端的电压为4V，热敏电阻两端的电压为2V，则由串联电路的特点可得，滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器的最大阻值
故B错误；
D.闭合、，断开时，灯和滑动变阻器串联，因电流表A的量程为，灯泡的额定电流为0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，则为了保证电路的安全，电路中通过的最大电流为0.5A，所以，电路的最大功率
故D正确。
故选D。
11.答案：3；0.5；
解析：依题意得，这期间消耗的电
度
3 min电热水器消耗的电能为
12.答案：小于；1︰2；0.9
解析：由得，导体甲的电阻
导体乙的电阻导体甲的电阻小于导体乙的电阻。
串联时，由得，甲、乙两电阻的电功率之比为
将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时，由图可知，导体甲的电流为0.6A，导体乙的电流为0.3A，由并联电路的电流特点可知，干路中的电流为
13.答案：6；1:4
解析：只闭合开关S时，灯泡与滑动变阻器串联，由于灯泡的额定电流为0.3 A，所以电路中的电流最大为0.3 A，因此图乙中下方曲线为此时电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的关系图线；开关均闭合时，灯泡被短路，定值电阻与滑动变阻器并联，此时电路中的总电阻小于滑动变阻器的阻值，电路中的电流比只闭合S时的电流大，因而所对应的图线是上方的曲线，当滑片移到最左端时，电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由图乙可知，此时电路中的最小电流为；只闭合开关S时，由图乙可知，滑动变阻器电阻最小为0，此时电流最大为0.3 A，恰好等于灯泡的额定电流，说明灯泡正常发光，电源电压等于灯泡的额定电压，为6 V；由可得，灯泡正常发光时电阻为，电路中的最小电流，电路的最小总功率为；开关均闭合时，电路的最小总功率为；则。
14.答案：48；1200
解析：由图可知，滑动变阻器和电动机串联，电压表测量电动机两端的电压，当电压表示数为10 V，即电动机两端的电压时，根据串联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压，通过滑动变阻器的电流，根据串联电路的电流特点可知，通过电动机的电流，通电10 min电流通过电动机内部线圈产生的热量；电动机消耗的电能：。
15.答案：0.35；0.5
解析：由图乙可知，灯泡L与定值电阻R并联，电流表测干路电流；由图像可知电压为2V时，通过电阻的电流为，通过灯泡的电流，干路电流等于支路电流之和，电流表的示数
灯L的实际功率为
16.答案：；1210；1170
解析：由电路图可知，当开关S接1时，电路为的简单电路，电水壶处于加热状态；当开关S接2时，与串联，电水壶处于保温状态。则电水壶处于保温挡时，正常工作5min消耗的电能
电水壶处于加热状态时，电路为的简单电路，则加热功率
电水壶处于保温状态时，与串联，由可得，电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以的阻值
17.答案：（1）温度计示数变化；转换；（2）电阻；2；控制变量；（3）越大；越大；（4）质量；相同；加热时间；（5）水
解析：（1）实验中，通过观察温度计示数变化来间接反映电流产生的热量，这种科学探究方法称为转换法；
（2）图1中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻大小不同，利用图1进行实验时，是为了探究电流产生的热量与电阻的关系；为了探究电流产生的热量与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相同，只改变电流大小，图2中两等值分别与变阻器串联后再并联，通过移动变阻器的滑片可改变支路的电流大小，故为了探究电流产生的热量与电流的关系时应选择图2，这种科学探究方法称为控制变量法；
（3）通过本实验可以得出结论：通电时间越长，电流越大，电阻越大，电流产生的热量越多；
（4）图3所示的装置，两等值电阻串联，通过的电流和通电时间相同，根据，相同时间两电阻产生的热量相同，可通过比较不同物质升温的快慢比较不同物质的吸热能力，故应在A、B两烧瓶中放入质量相等、初温相同的水和煤油；根据可知，在电流和电阻相同时，通电时间越长，电阻产生的热量越多，故实验中通过观察加热时间来间接反映物质吸收热量的多少；
（5）根据下图可知，加热相同时间，吸热相同，水温度升高得慢，根据比较吸热能力的方法，则水的吸热能力更强。
18.答案：（1）见解析；（2）电压表断路；（3）0.3；0.75；（4）不能；改变；正；（5）
解析：（1）测量小灯泡电功率的实验中，除电压表外其余元件串联，电压表并在小灯泡两端，由于滑片P向端移动时小灯泡变亮，所以滑动变阻器接入的电阻需变小，故滑动变阻器接右下接线柱，用导线将滑动变阻器的B接线柱与开关右端接线柱连接；灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表接“3”接线柱，作图如下：
（2）正确连接电路后，把滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关后，发现小灯泡发光，电流表指针偏转，说明电路是通路，但电压表指针不偏转，可能是电压表断路。
（3）由图乙可知，电流表接地是小量程，分度值为0.02A，所以电流表示数为0.3A，此时灯泡两端的电压为2.5V，所以灯泡的电功率为
（4）①探究导体中的电流跟导体两端的电压关系的实验中，需控制导体的电阻不变，而小灯泡的电阻会随温度的变化而变化，所以利用图甲装置不能完成实验。
②正确选择器材后完成了实验，绘制出如图丙所示的图像，由丙图像可知，随着电压的增大，电流也增大，且电压与电流的比值是个定值，所以可得出的结论是：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（5）将电压表并联在两端，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，此时灯泡正常发光，然后断开开关S，拆下电压表，再将电压表并联在两端，闭合开关S，滑动变阻器的滑片不动，读出电压表的示数为U，由于电路结构和电阻不变，所以此时两端的电压即为U，小灯泡额定功率为。
19.答案：（1）短路；（2）；（3）200V
解析：（1）水是导体，不小心将水洒到插排上，使火线和零线没有经过用电器就直接连通，引起短路，电路中电流过大，断路器切断电路，所以家里其他用电器都立即停止工作。
（2）当两个开关都闭合时，电路为并联电路，当断开时，电路为只有的简单电路。由知，开关都闭合时电路为加热状态，当断开时电路为保温状态。并联电路各支路互不影响，所以两种情况下，的电功率不变，所以的电功率为
发热电阻的阻值
（3）的电阻
该电饭煲以加热挡工作5min，实际消耗的电能为，实际功率为
电路的总电阻
解得
实际电压
20.答案：（1）6 V
（2）0.45 W
（3）1200 N
解析：（1）由图甲可知，闭合开关S，定值电阻与压敏电阻R串联
由图乙可知，当体重计空载时，，此时电路电流
则电源电压
答：电源电压为6 V.
（2）由图乙可知，当体重计示数为600 N时，压敏电阻的阻值
此时电路中的电流
则定值电阻消耗的电功率
答：当体重计示数为600 N时，消耗的电功率为0.45 W.
（3）电流表量程为0~0.6 A，当电路中的电流为0.6 A时，压敏电阻的阻值最小，由图乙可知，此时体重计测量的是其所能测量的最大体重
由欧姆定律可得，此时电路的总电阻
压敏电阻的阻值
由图乙可知，所能测量的最大体重为1200 N
答：此体重计所能测量的最大体重为1200 N.