第十八章 电功率 能力提优 2024-2025学年物理人教版九年级全一册（含答案）

第十八章 电功率
能力提优测试卷
时间:60分钟　　满分:100分
题序 一 二 三 四 评卷人 总分
得分
一、填空题(本题共6小题,每空2分,共24分)
1.如图所示,这是小明新买的干鞋器,其电阻为2200 Ω,正常工作时的电流为0.1 A,把它放入鞋内,通电后就可以起到干燥、杀菌及除臭的作用,这是利用电流的　　　　工作的;该干鞋器正常工作10 min产生的热量为　　　　J。
2.某电能表表盘上标有“3200 r/(kW·h)”的字样。将某用电器单独接在该电能表上正常工作30 min，电能表的转盘转过了320转，这个用电器消耗的电能是　　　　J，其额定功率是
　　　　W。
3.某品牌纯电动汽车采用了容量大、续航里程长的磷酸铁锂电池组,单个电池的铭牌如图所示。该电池充满电后,储存电能　　　　度;若电动汽车行驶时,以持续电流工作,则这些电能能支持该电动汽车行驶　　　　h。
动力磷酸铁锂电池
标称电压 12 V
标称容量 100 A·h
持续电流 100 A
质量 5.3 kg
4.如图所示的电动玩具车上标有“6 V　3 W”的字样,车内电动机线圈的电阻为0.5 Ω。玩具车正常行驶1 min,电动机线圈产生的热量为　　　　J,输出的机械能为　　　　J。
5.如图所示,这是某电水壶的铭牌。该电水壶正常工作1 min产生　　　　J的热量;如果这些热量的84%被冷水吸收,能使2 L的水的温度升高　　　℃。[水的密度为1×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
6.如图甲所示的电路中,灯泡L1标有“6 V　3 W”的字样,灯泡L2标有“3 V　3 W”的字样。闭合开关后,两灯泡均发光,两电压表的示数之比U1∶U2=　　　　;如图乙所示的电路中,若将两灯泡并联后接入电压为3 V的电路中,则灯泡L1、L2的实际功率之比P1∶P2=　　　。(不计温度对灯丝电阻的影响)
二、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分)
7.下列用电器正常工作时的电功率约为80 W的是 (　　)
A.电吹风机 B.液晶电视机 C.电饭煲 D.空调
8.在“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验中,采用了如图所示的实验装置。这是用来探究电流通过电阻丝产生的热量与 (　　)
A.导体的电阻的关系
B.通过导体的电流的关系
C.导体的长度的关系
D.通电时间的关系
9.标有“6 V　3 W”的小灯泡,通过它的电流与电压的关系如图所示。若把它与电压为4 V的电源相连,灯泡仍能发光,此时灯泡消耗的功率为 (　　)
A.3 W
B.1.3 W
C.10 W
D.1.6 W
10.小明在更换灯泡时发现灯泡上标有“220 V　40 W”的字样,下列说法正确的是 (　　)
A.该灯泡只能在220 V的电压下工作 B.该灯泡的实际电功率是40 W
C.该灯泡的额定功率是40 W D.该灯泡每秒消耗的电能是40 J
11.电阻丝R1、R2的阻值分别为10 Ω、15 Ω,若把它们按如图所示的连接方式先后接入同一电源的两端,则在相同时间内放出热量最多的是 (　　)
12.甲、乙两只简易型电加热器(俗称“热得快”)及其铭牌如图所示,若它们的电阻不随温度的变化而改变,则下列说法正确的是 (　　)
A.两电加热器均正常工作时,相同时间内乙消耗的电能较多
B.两电加热器均正常工作时,甲的电阻小于乙的电阻
C.将甲接入110 V的电路中,它的实际功率为550 W
D.两电加热器串联后接在220 V的电路中,甲的实际功率较大
13.额定电压均为6 V的甲、乙两灯泡的I-U图像如图所示,则下列说法正确的是 (　　)
A.甲灯泡的电阻不变,乙灯泡的电阻变化
B.甲、乙两灯泡的额定功率之比为1∶2
C.甲、乙两灯泡并联接在电压为2 V的电源两端时,两灯泡的电阻之比为2∶3
D.甲、乙两灯泡串联接在电压为8 V的电源两端时,电路消耗的总功率为1.8 W
14.小明将家中一个标有“220 V　1200 W”的空调单独接在家庭电路中,正常工作10 min后,电能表的示数如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.用该电能表能测出这段时间内空调消耗多少电能
B.这段时间内空调消耗了3127.5 J的电能
C.小明还可以再接入一台功率是2000 W的电热水器
D.这段时间内电能表转盘转过了120转
三、实验探究题(本题共1小题,共24分)
15.小红利用如图甲所示的电路图测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率。
(1)小红连接好电路,闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,但电压表有示数,则电路故障可能是　　　　　　　　。
(2)排除故障后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左慢慢移动，会观察到电压表的示数　　　　(选填“变大”、“变小”或“不变”)。小红调节滑动变阻器的滑片P,多次进行了小灯泡电功率的测量。当电流表的示数如图乙所示时,通过小灯泡的电流是　　　　A。
(3)实验中,从滑动变阻器接入电路中的最大阻值开始记录数据,得到小灯泡的I-U图像如图丙所示,则小灯泡的额定功率是　　　　W。
(4)完成实验后,小红找到一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关,设计了如图丁所示的电路(电源电压不变),也能测出小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,将S2拨到触点2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为　　　　V;
②再将开关S2拨到触点1,保持滑动变阻器滑片的位置不动,读出电压表的示数U;
③小灯泡的额定功率的表达式P额=　　　(用已知量和测量量表示)。
四、计算题(本题共1小题,共12分)
16.图甲为雯雯家新买的电饭锅,它有加热和保温两种功能,图乙是其简化电路,已知电源电压为220 V,R1=55 Ω,加热时的总功率与保温时的总功率的关系为P加=5P保温。[c米饭=4×103 J/(kg· ℃)]问:
(1)若将电饭锅内1 kg米饭从25 ℃加热到100 ℃,米饭吸收了多少热量
(2)电阻R2的阻值为多少
(3)若电饭锅的热效率为80%,加热这些米饭大约需要多长时间 (计算结果保留整数)
参考答案
一、填空题
1.热效应　1.32×104
解析:干鞋器通电后将电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的;干鞋器正常工作10 min产生的热量Q=I2Rt=(0.1 A)2×2200 Ω×600 s=1.32×104 J。
2.3.6×105　200
解析:3200 r/(kW·h)表示每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转动3200转,则转盘转320转,消耗的电能W==0.1 kW·h=3.6×105 J;用电器的电功率P===0.2 kW=200 W。
3.1.2　1
解析:该电池充满电后,储存电能W=UIt=12 V×100 A×3600 s=4.32×106 J=1.2 kW·h。由W=UIt可得,若电动汽车行驶时,以持续电流工作,则能支持该电动汽车行驶的时间 t'===3600 s=1 h。
4.7.5　172.5
解析:由P=UI可得,玩具车正常工作时通过电动机的电流I===0.5 A,正常行驶1 min,电动机线圈产生的热量Q=I2Rt=(0.5 A)2×0.5 Ω×60 s=7.5 J;玩具车正常行驶1 min消耗的电能W=Pt=3 W×60 s=180 J,输出的机械能W机械=W-Q=180 J-7.5 J=172.5 J。
5.9×104　9
解析:由图可知,电水壶的额定功率为1500 W,工作1 min产生的热量Q=W=Pt=1500 W×60 s=9×104 J;水的质量m=ρ V=1×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg,这些热量的84%被冷水吸收,即Q吸=84%Q=84%×9×104 J=7.56×104 J,由Q=cmΔt可得,水升高的温度Δt===9 ℃。
6.5∶1　1∶4
解析:根据P=可得,灯泡L1、L2正常工作时的电阻分别为R1===12 Ω、R2===3 Ω。甲图中两灯泡串联,电压表 V1测量电源电压,电压表 V2测量灯泡L2两端的电压,则两电压表的示数之比====;图乙所示的电路中,两灯泡并联后接入电压为3 V的电路中,根据P=可得,灯泡L1、L2的实际功率之比==×===。
二、选择题
7 8 9 10 11 12 13 14
B B D C D B C B
7.B
解析:电吹风机的功率在500 W左右;液晶电视机的功率约为100 W;家用电饭煲的功率在800 W左右;空调的功率较大,在1000 W以上。
8.B
解析:在实验中,右侧容器的外部,一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联,再接入原电路,使通过左侧容器中电阻的电流与通过右侧容器中电阻的电流不同,可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系。
9.D
解析:小灯泡与电压为4 V的电源相连时,灯泡两端的电压为4 V,由图像可知,通过灯泡的电流为0.4 A,此时灯泡消耗的功率P=UI=4 V×0.4 A=1.6 W。
10.C
解析:“220 V”为该灯泡正常工作时的电压(额定电压),但该灯泡实际工作时的电压(实际电压)可以略高于220 V或略低于220 V,故 A选项错误;“40 W”表示该灯泡的额定功率为40 W,灯泡在220 V的电压下正常工作时,灯泡的实际功率才等于额定功率40 W,若灯泡两端的电压不等于220 V,则该灯泡的实际功率不是40 W,故B选项错误,C选项正确;由于不确定灯泡工作时的实际电压,因此无法确定灯泡工作时的实际功率,也就无法确定该灯泡每秒钟消耗的电能,故D选项错误。
11.D
解析:根据Q=W=t可知,当电压和通电时间相等时,两电阻并联时电路中的总电阻最小,放出的热量最多。
12.B
解析:由图可知,甲的额定功率较大,根据W=Pt可知,两电加热器均正常工作时,相同时间内,甲消耗的电能较多,故A选项错误;两电加热器均正常工作时,甲的功率较大,由P=可知,甲的电阻较小,故B选项正确;甲的电阻R甲===44 Ω,将甲接入110 V的电路中,它的实际功率P甲'===275 W,故C选项错误;两电加热器串联后接在220 V的电路中,通过它们的电流相等,甲的电阻小,由P=I2R可知,甲的实际功率较小,故D选项错误。
13.C
解析:由图可知,甲、乙两灯泡的I-U图像均为一条曲线,说明甲、乙两灯泡的电阻都随温度的变化而改变,故 A选项错误;额定电压均为6 V的甲、乙两灯泡的额定电流分别为0.6 A、0.3 A,故甲、乙两灯泡的额定功率之比====,故B选项错误;两灯泡并联接在电压为2 V的电源两端时,通过两灯泡的电流分别为0.3 A、0.2 A,则两灯泡的电阻之比==×===,故C选项正确;两灯泡串联接在电压为8 V的电源两端时,由图可知,通过两灯的电流为0.3 A,则电路消耗的总功率P=UI=8 V×0.3 A=2.4 W,故D选项错误。
14.B
解析:电能表是测量用电器消耗多少电能的仪表,由于空调是单独接在家庭电路中的,所以电能表能测出这段时间内空调消耗电能的多少,故 A选项正确;空调正常工作10 min消耗的电能W=Pt=1200 W×600 s=7.2×105 J=0.2 kW·h,故B选项错误;再接入一台功率为2000 W的电热水器时,电路的总功率P总=2000 W+1200 W=3200 W,由电能表的参数可知,该电能表允许接入电路中的用电器的最大总功率Pmax=UI=220 V×20 A=4400 W,因为P总三、实验探究题
15.(1)小灯泡断路　(2)变大　0.2　(3)0.625　(4)①2.5
③
四、计算题
16.解:(1)将电饭锅内装有的1 kg米饭从25 ℃加热到100 ℃,米饭吸收的热量Q吸= c米饭m(t-t0)=4×103 J/(kg· ℃)×1 kg×(100 ℃-25 ℃)=3×105 J。 (4分)
(2)开关接a时,电路为电阻R1的简单电路,电饭锅处于加热状态;开关接b时,电阻R1、R2串联,电路中的总电阻较大,电饭锅处于保温状态。由P=可得, P加===880 W,P保温=,由于P加=5P保温,则P保温==P加热=×880 W=176 W,解得:R1+R2=275 Ω,则R2=275 Ω-R1=275 Ω-55 Ω=220 Ω。 (4分)
(3)由于η==,故加热这些米饭所需的时间 t==≈426 s。 (4分)