北师大版九年级年级全一册第十三章电功和电功率（含解析）

北师大版九年级年级全一册 第十三章 电功和电功率
一、单选题
1．某家庭电路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡两端的电压是36V
B．灯泡L1和L2串联
C．开关S1的位置正确
D．开关S2只控制灯泡L2
2．“赛龙舟”是端午节里的传统节目。小浩自制了一个卡通龙舟，用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。他用规格为“12V，6W”的红灯、“12V，12W”的绿灯及“24Ω，2A”的滑动变阻器等元件，设计了如图所示电路。当闭合开关S1、S2、S，且滑动变阻器的滑片P移至R的最右端时，两灯都正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为24V
B．该电路最大工作电流是2A
C．该电路最小电功率是3W
D．该电路最大电功率与最小电功率之比为9:2
3．将电灯、开关和插座接入家庭电路中，接线正确的是（ ）
A． B．
C． D．
4．标有“6V 1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，则下列说法中正确的是
A．串联后，三只小灯泡都可以正常发光
B．串联后，每只小灯泡的电阻为24Ω
C．串联后，每只小灯泡的实际功率为0.8W
D．串联后，每只小灯泡的实际功率为0.96W
5．小乐按图听示连接电路，其中R1、R2、R3是三段电阻丝（R1<R2=R3），他将三根相同的火柴a、b、c分别固定在三根电阻丝上，闭合开关后，火柴燃烧的先后顺序是（　　）
A．a、b、c B．c、a、b C．c、b、a D．a、c、b
6．小林像往常一样将台灯的插头插入书房插座，闭合台灯开关时，家里空气开关跳闸，你认为小林家发生短路的部位最有可能的是（　　）
A．书房插座 B．台灯插头 C．台灯灯座 D．台灯开关
7．小伟设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理如图甲所示。其中，电源两端电压为6V恒定不变，定值电阻R0=20Ω，R1是热敏电阻，其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示，闭合开关S后，下列说法正确的是（　　）
A．当环境温度降低，电压表的示数变大
B．当环境温度为40℃时，电压表的示数为4V
C．当电压表的示数为2V时，环境温度为20℃
D．当环境温度为50℃时，定值电阻R0在1min内消耗的电能为240J
8．下列符合安全用电原则的是（　　）
A．低于220V的电压对人体是安全的
B．家庭中的空气开关跳闸后，直接合上空气开关就可以了
C．使用测电笔时手要接触笔尾的金属体
D．只有当人体接触带电体时，才可能发生触电事故
9．如图所示，一个标有 “6V 3.6W”字样的小灯泡L和最大阻值为50Ω的滑动变阻器R串联后接在电压恒为6V的电源两端，设灯丝电阻不变，则下列判断错误的是
A．当滑片P从a滑向b时，灯L的电功率一直减小
B．移动滑片P能使L和R的电功率相等
C．移动滑片P，电路中总功率最小值是0.6W
D．无论如何移动滑片P，电路中总功率不会超过2W
10．电给我们的生活带来了极大的便利，但不正确用电也会带来很大的危害，甚至会危及生命。安全用电是每一位公民的必备素养。下列做法中不符合安全用电原则的是（　　）
A．在家庭电路中安装保险丝或空气开关
B．在未断开电源开关的情况下更换灯泡
C．不接触低压带电体，不靠近高压带电体
D．及时更换达到使用寿命的插座、导线和家用电器
二、填空题
11．我国家庭电路火线和零线间的电压是______V，用试电笔辨别火线和零线时，如果试电笔发光，表示测试的是______线，这时______（选填：“有”或“没有”）电流通过人体；家里空气开关“跳闸”的原因可能是______或同时使用的用电器的总功率过大。
12．在如图所示的电路中，电压表的量程为0~20V，电源电压和灯丝的电阻保持不变，滑动变阻器的最大阻值为120Ω．闭合开关，滑动变阻器的滑片从A点移到B点时，电压表的示数从12V变为18V，当滑片在A、B两点时，灯泡的功率分别为和，，，则滑片分别在A、B两点时电路中电流之比是____；在保证电路安全的前提下，电路消耗的总功率的最小值是____W．
13．石墨烯被认为是一种未来革命性的材料，这种材料在一定条件下电阻可以降为零，因此可用于制作______（选填“绝缘体”、“半导体”或“超导体”）。这一特点可以在生活中用于______（选填“电饭煲发热丝”、“电动机线圈”或“白炽灯的灯丝”）。
14．灯L1、L2分别标有“3V 0.75W“和“3V 1.5W“字样，通过L1、L2电流随其两端电压变化的图像如图所示。若将L1、L2并联接在3V电源两端，则电路消耗的总功率为 _____W；若将L1、L2串联，要使L1正常发光，则电源电压应为 _____V；若将灯L1与滑动变阻器串联接在6V电源两端，调节滑片，当滑动变阻器连入电阻为 _____Ω时，L1正常发光。
15．小明家的电能表如图所示，他要用电能表和秒表测某一用电器的实际电功率。在用电高峰时，他只让规格为“220V 1000W”的电热水壶单独工作，测得在200s内电能表的转盘恰好转81圈。此时该电热水壶的实际功率 ______ W，实际电压 ______ V。（假设电水壶电阻不变）。
三、综合题
16．停车难是如今城市普遍存在的问题，图甲是一“路边空中存车亭”；存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”。图乙为“存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，O为杆OB的转动轴，杆的B端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB 杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。存车时，汽车开到存架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB 拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面。
请根据以上信息回答下列问题（忽OB的重力和机械各部分的摩擦力）：
（1）图乙中的C的作用是______；
（2）如图乙所示，小汽车从水平地面被提升到BC垂直于杆OB的过程中，作用在B点的动力如何变化？______；（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）这台电动机正常工作时两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它在1min 内产生的热量为______J，这台电动机电能转化为机械能的效率 为______%；
（4）“存车亭”遮阳棚上装有太阳能光电板，给蓄电池充电，再由蓄电池给电动机供电。若汽车的质量为1200kg、存车架的重力为8000N、被提升的高度为3m；光电板平均每小时每平方米面积吸收太阳能为3×105J，太阳平均每天照射时间为10h，太阳能最终有10%转化为汽车和存车架的机械能。如果每天需存车的平均次数为10次，忽下降过程 电动机消耗的电能，则光电板的面积至少为多少 m2？______
17．小明家有一款电热足浴器，它可以用智能遥控器进行温度调节，足浴器主要参数如下表。请完成以下问题：
额定电压 220V
额定功率 1100W
容积 5L
（1）电热足浴器工作时是利用了电流的______效应，足浴器是通过______的方式增加水的内能；
（2）足浴器正常工作时电路中的电流为多少______？
（3）水箱中装满初温为20oC的水，足浴器正常工作加热8min，可使水温升高到42oC，则水吸收的热量为多少______？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103kg/m3]
（4）上述加热过程中，电热足浴器的加热效率是多少______？
18．测小灯泡电功率实验，小灯为灯甲“2.2V 0.3A” 、灯乙“3.8V 0.3A”中的一个，电源电压为2V整数倍。滑片 P 从最大阻值开始，移动到一个位置小灯正常发光，电压表向左偏转六格，电压表一开始指的是 11V 或 2.8V。
（1）如灯甲与灯乙均正常发光，灯______更亮
（2）在滑片移动过程中，电压表并联在______两端。
（3）电源电压为______V ，电压表一开始指的是______V。
（4）该电路中接入的是灯______（选填甲或乙）。
（5）该电路中接入的小灯泡额定功率为______瓦。
19．近日，XX市与国家电投XX电力股份有限公司签定风能制氢一体化项目协议，计划利用风电进行电解水制氢（图甲），打造零排放的“绿色氢气”产业链。某型号氢内燃汽车（图乙）以氢气为燃料，若该车效率为60%，某次以20kW的恒定功率在水平路面上匀速直线行驶了10min，氢气的热值q＝1.4×108J/kg。请完成以下问题：
（1）请说出使用氢气做燃料的一个优点______；“减少碳排放，还我一片蓝天”是每一个公民的责任，对于环境保护你有何好的建议______（写出一条即可）；
（2）该过程，汽车牵引力所做的功为多少______？
（3）该过程，氢气完全燃烧放出的热量为多少______？
（4）该过程，需燃烧氢气的质量为多少______？（保留三位有效数字）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．家庭电路中零线和火线之间的电压是220V，所以灯泡两端的电压是220V，故A错误；
B．图中有两条支路，两个灯泡分别在两条支路上，灯泡L1和L2并联，故B错误；
C．开关接在火线和用电器之间，图中开关S1接在零线上，它的位置错误，故C错误；
D．开关S2和灯泡L2串联，开关S2控制灯泡L2，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．当滑动变阻器的滑片P移至R的最右端时，两灯都正常发光。此时两灯是并联关系，电源电压等于两灯的电压，故电源电压为12V。故A错误；
B．当滑动变阻器的滑片P移至R的最右端时，总电阻最小，干路电流最大。此时的电流为两灯泡额定电流之和，由两灯的铭牌可知
故干路电流为
故B错误；
C．根据
可知当电路的总电阻最大时，总功率最小。红灯电阻为
绿灯电阻为
可知当滑动变阻器的滑片P移至R的最左端，S、S1闭合，S2断开时，电路的总功率最小。最小总功率为
故C正确；
D．当滑动变阻器的滑片P移至R的最右端，S、S1、S2都闭合时，电路的总功率最大，最大电功率为
故电路最大电功率与最小电功率之比为6:1。故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
灯泡接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。既能控制灯泡，又能更安全；三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。
故选D。
4．C
【详解】
A．三只灯泡串联且规格相同，它们的电流和电阻都相同，即这三只灯泡两端分得的电压都相同，三只灯泡串联接在12V的电源两端时，每只灯泡两端的电压都为4V；灯泡的额定电压是6V，三个灯泡都不能正常发光，故A错误；
B．由图可知，当灯泡两端的电压是4V时，通过它的电流是0.2A，灯泡的电阻
R==20Ω，
故B错误；
CD．小灯泡的实际电功率：
P=UI=4V×0.2A=0.8W，
故C正确，D错误。
5．C
【详解】
由电路图知，电阻丝R1、R2先串联再与R3并联，且R1<R2=R3，则通过R3的电流比通过R1、R2的电流大，据Q=IR2t知，在相同时间内，电流通过R3产生的热量最多，电流通过R1产生的热量最少，则火柴c最先燃烧，a最后燃烧，即火柴燃烧的先后顺序是c、b、a。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
6．C
【详解】
A．若书房的插座短路，则不需要插台灯时，空气开关就跳闸了，故A不符合题意；
B．若台灯的插头短路，则插上台灯时，电流过大，空气开关就跳闸了，不符合题意中的闭合开关后才跳闸的，故B不符合题意；
C．若台灯的灯座短路，则插上台灯，闭合开关后，电流过大，空气开关就跳闸了，故C符合题意；
D．若是台灯开关短路，则插上插头时，台灯就会发光，故D不符合题意。
故选C。
7．C
【详解】
A．由图甲可知，两个电阻串联，电压表测量R0两端的电压，由图乙可知，环境温度降低时，热敏电阻R1的阻值增大，根据串联电路的分压规律可知，其两端的电压增大，根据串联电路电压特点可知，R0两端的电压变小，即电压表示数将变小，故A错误；
B．由图乙可知，环境温度为40℃时，R1=20Ω，电路中的电流
R0两端的电压
U0=IR0=0.15A×20Ω=3V
故B错误；
C．当电压表的示数为2V时，电路中的电流
R1的阻值
由图乙可知，此时环境温度为20℃，故C正确；
D．由图乙可知，环境温度为50℃时，R′′1=10Ω，电路中的电流
定值电阻R0在1min内消耗的电能
故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．经验证明，只有不高于36V的电压对人体才是安全的，故A不符合题意；
B．家庭中的空气开关突然跳闸，是由于短路或总功率多大等原因导致电流过大形成的，所以应该先检查电路的故障，排除故障后，再将空气开关复位，故B不符合题意；
C．使用测电笔辨别火线时，一定要用手触及笔尾的金属部分，不能用手触及测电笔前端的金属体，否则会造成人身触电事故，故C符合题意；
D．高压带电体只要人靠近就有触电危险，人体不接触带电体时，也有可能发生触电事故，故D不符合题意。
故选C。
9．D
【详解】
试题分析：当滑片P由a滑向b的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值在增大，电路中的总电阻变大，根据I=U/R可知，电路中的电流在减小，根据公式P=I2 R可知：在灯泡电阻不变的情况下，电流减小，则功率减小，故A正确；灯泡L和滑动变阻器是串联，则通过它们的电流相等，根据公式P=I2 R可知：在电流相同的情况下，当滑动变阻器的阻值与灯泡的阻值相等时，它们消耗的功率也是相等的，故B正确；当滑动变阻器的滑片移到b端时（此时滑动变阻器的阻值为最大值），此时电路的总电阻最大，而总功率是最小的；根据P=U2R可得，灯泡的电阻：RL =U2额P额=(6V)2/3.6W=10Ω，电路的总电阻：R总=RL +R=10Ω+50Ω=60Ω，
电路的总功率：P总=U2R总=(6V)260Ω=0.6W，故C正确；当滑动变阻器的滑片移到a端时（此时滑动变阻器的阻值为0），电路中只有灯泡L，此时电路的总电阻最小，而总功率是最大的，因为电源电压是6V，等于灯泡的额定电压，所以灯泡此时消耗的实际功率等于额定功率，即为3.6W，故D不正确，符合题意，故选D．
考点：电路的动态分析；串联电路的电流规律；电阻的串联；电功率的计算
10．B
【详解】
A．根据安全用电的要求，当电路中电流过大时，保险丝会煊断，空气开关自动断开，切断电路，对用电器起到保护作用，所以在家庭电路中安装保险丝或空气开关，故A正确，不符合题意；
B．为防止触电，更换灯泡和维修电器时应先切断电源，故B错误，符合题意；
C．只要靠近高压带电体就可能会发生高压电弧触电，接触低压带电体也可能触电，对人体造成伤害，故C正确，不符合题意；
D．达到使用寿命的插座、导线和家用电器都可能出现导线绝缘皮破损，使用时容易引发触电或短路，造成安全事故，因此要及时更换，故D正确，不符合题意。
故选B。
11． 220 火 有 短路
【详解】
[1]我国家庭电路的电压是220V。
[2]试电笔的正确使用方法是，手接触笔尾金属体，笔尖金属体接触零线或火线，氖管发光的是火线，氖管不发光的是零线。
[3]当笔尖接触火线时，电流会经笔尖金属体、氖管、高阻值电阻、笔尾金属体、人体导向大地，形成通路。这一过程中，人体会成为电路的一部分，会有微弱的电流通过。
[4]根据造成家庭电路电流过大的原因可知，家里的空气开关“跳闸”了，其原因可能是电路中同时使用的用电器的总功率过大，也可能是电路发生了短路。
12． 2:1 8
电功率的相关计算。
【详解】
由P=I2R得：通过灯泡的电流之比为：；
(3)为保护电压表，滑动变阻器两端的最大电压为20V，电路中的电流最小，根据串联电路的电压等于各电阻两端电压之和可知，灯泡两端的电压为：U′L=U UR=24V 20V=4V，
此时电路中最小的电流为：，
此时电路中的最小功率为：P小=UI′=24V×13A=8W．
本题中的两空均有一定的难度，尤其是第二空。解决此题的关键是根据电压表的量程求出滑动变阻器两端的最大电压。具体突破难点如下：由图可知灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测电路中的电流；（1）当滑片在，两点时，已知灯泡的功率，根据即可求出电流之比；（2）当滑动变阻器滑片在，两点时，已知电压表的对应示数，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，即可求出电源电压，利用灯泡的功率及对应的电压求出灯泡的电阻；当电压表的示数为时，电路中的电流最小，根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电路中的最小电流，根据求出电路中消耗的最小电功率。
13． 超导体 电动机线圈
【详解】
[1]超导体是电阻为零的导体，石墨烯在一定条件下电阻可以降为零，可用于制作超导体。
[2]超导体电阻为零，根据焦耳定律可知，超导体通电后不会产生热量，因此不能应用于电饭煲发热丝和白炽灯的灯丝；可应用于电动机线圈，使电动机工作时不会发热，提高电能转化为机械能的效率。
14． 2.25 4 12
【详解】
[1]将L1、L2并联接在3V电源两端，两灯均在工作在额定状态下，则电路消耗的总功率为
[2]L1、L2正常发光时的电流分别为
若将L1、L2串联，由于串联电路中电流处处相等，要使L1正常发光，则电路中的电流应为0.25A，则电源电压应为两灯两端电压之和，即
[3]若将灯L1与滑动变阻器串联接在6V电源两端，L1正常发光，则电路中的电流应为0.25A，此时滑动变阻器连入电阻为
15． 810 198
【详解】
[1]由电能表参数可知，电能表消耗一度电，转盘转1800圈，则200s内电能表的转盘恰好转81圈消耗的电能
该电热水壶的实际功率
[2]电水壶电阻不变，由可得电水壶电阻
则实际电压
16． 改变力的方向 变小 12000 90.91 2
【详解】
（1）[1]图乙中C是定滑轮，定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方向。
（2）[2]小汽车从水平地面被提升到BC垂直于杆OB的过程中，动力的力臂逐渐变大、阻力臂变小（如下图所示），根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，在此过程中作用在B点的动力越来越小
（3）[3]这台电动机1min内产生的热量为
Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×60s=1.2×104J=12000J
[4]电动机消耗的总电能为
W总=UIt=220V×10A×60s=132000J
电动机有效利用的电能为
W=W总-Q=132000J-12000J=120000J
这台电动机的效率为
（4）[5]每天存10次车需要做的有用功
W有=10×(m车g+G车架)h=10×(1200kg×10N/kg+8000N)×3m=600000J
由题知，光电板平均每小时每平方米面积吸收太阳能E0 =3×105J，则每天面积为S的光电板吸收的太阳能为
E=E0tS= 3×105J×10×S
太阳能转化为机械能的效率，即
解得S=2m2
17． 热 热传递 5A 4.62×105J 87.5%
【详解】
解：（1）电热足浴器工作时将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，足浴器自身温度升高，把热量传递给低温的水，因此是通过热传递的方式增加水的内能。
（2）由P=UI可得，足浴器正常加热时电路中的电流
（3）水箱中装满水时水的体积
由可得水的质量
则水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(42℃-20℃)=4.62×105J
（4）由可得，电热足浴器消耗的电能
则加热效率
答：（1）电热足浴器工作时是利用了电流的热效应，足浴器是通过热传递的方式增加水的内能；
（2）足浴器正常加热时电路中的电流为5A；
（3）水吸收的热量为4.62×105J；
（4）电热足浴器的加热效率是87.5%。
18． 乙 滑动变阻器 6 2.8 乙 1.14
【详解】
（1）[1]如灯甲与灯乙均正常发光，额定电流都是0.3A，乙灯的额定电压高于甲灯的额定电压，故乙灯的额定功率高于甲灯，乙灯更亮。
（2）[2]滑片 P 从最大阻值开始，移动到一个位置小灯正常发光，此时滑动变阻器的阻值变小，电流变大，而电压表向左偏转，说明电压表的示数变小，若电压表测量的是小灯泡的电压，则电压表示数变大，与题意不符，故电压表测量滑动变阻器的电压，电压表并联在滑动变阻器两端。
（3）[3][4]若电压表一开始指的是 11V，选择的是大量程，则分度值为0.5V，向左偏转六格，则此时电压表的示数为
此时灯泡正常发光，不论是甲灯，还是乙灯，电源电压都不可能是2V整数倍，故舍去，电压表一开始是2.8V，则选择的是小量程，分度值为0.1V，向左偏转六格，则此时电压表的示数为
若选择甲灯，甲灯的额定电压为2.2V，电源电压都不可能是2V整数倍，故舍去，若选择乙灯，正常发光的电压为3.8V，则电源电压为
故一开始是2.8V。
（4）[5]根据（3） 可知，选择的是乙灯。
（5）[6]该电路中接入的小灯泡额定功率为
19． 见详解 少开车多走路 1.2×107J 2×107J 0.143kg
【详解】
（1）[1][2]氢气燃烧时生成水，不会释放出污染环境的有毒废气；为了环境保护，我们要严禁随意焚烧垃圾，少开车多步行、骑自行车或乘公交车出行。
（2）[3]汽车的输出功率
汽车运动的时间
由可知，汽车牵引力所做的功
（3）[4]由可知，氢气完全燃烧放出的热量
（4）[5]由可知，需要燃烧氢气的质量
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北师大版九年级年级全一册第十三章电功和电功率（含解析）