3.6电能培优练习-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

浙教版九年级科学上册第三章3.6电能培优卷 一、选择题 1．小科用如图所示的电路测小灯泡功率。电路中电源电压恒为4.5V，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器的规格为”20Ω1A”，灯泡标有”2.5V1.25W”字样。若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（　　） A．该电路的最大功率是2.7W B．灯泡的最小功率是0.162W C．电流表示数的变化范围是0~0.5A D．滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2.5~20Ω 2．超导是一种零电阻现象，用超导材料输送电能，可减少由于电阻引起的电能损耗。常温超导已成科研最高目标，最新研究己实现15贮超导(需要267GP的压力)，有了新突破。下列关系式可以解释超导减少电能损耗的是（　　） A．I= B．W=UIt C．P= D．Q=I2Rt 3．某科学小组用L1、L2两个小灯泡及其它必要元件，设计了如图甲、乙、丙三个电路，电源电压相同且恒定不变，闭合开关后电路消耗的总功率P甲、P乙、P丙的关系是（　　） A．P乙<P甲<P丙 B．P甲>P乙>P丙 C．P甲=P乙=P丙 D．P甲<P丙=P乙 4．小乐猜想：“电流通过导体产生的热量的多少可能跟电流、电阻和通电时间有关”，于是设计了如图所示的装置①和②，先将电阻丝（R1＜R2）分别装入规格相同的烧瓶中，然后将带有相同的玻璃管的塞子塞紧烧瓶，玻璃管在外侧的一端与相同的瘪气球相连；实验过程中电源电压保持不变。下列叙述中，正确的是（　　） A．探究电流产生的热量与电流大小的关系，可比较气球甲、乙的体积变化 B．探究电流产生的热量与电阻大小的关系，可比较气球丙、丁的体积变化 C．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是丙气球 D．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是甲气球 5．如图甲所示的电路，在滑动变阻器R2的滑片P从B向A滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A．电源电压是16V B．当电流表的示数是0.4A时，R2接入电路的阻值是30Ω C．R1的阻值是20Ω D．该电路的最大电功率为7.2W 6．如图是家用单相电能表的简易图，以下关于电能表的作用及各参数的解释合理的是（　　） A．① B．② C．③ D．④ 7．用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图（图乙）。下列说法错误的是（　　） A．电源电压为16V B．R＝R0＝8Ω时，R的功率最大 C．虚线b表示的是R的功率与电流的关系 D．当电流表示数为0.5安时，R消耗的功率为5W 8．如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U-I图像。下列分析错误的是（　　） A． 当L1两端的电压为100V时，其实际功率为20W B．将L1、L2串联，若L1两端的电压为40V，则L2的功率为8W C．当通过L2的电流为0.45A时，其1分钟消耗的电能为4320J D．将L1、L2并联，若通过L2的电流为0.5A，则L1的功率为66W 9．某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示。电源电压恒为4.5V，电压表量程“0～3V”，滑动变阻器规格“20Ω 1A”，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样（忽略灯丝电阻变化）。在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（　　） A．灯泡两端的最大电压是1.5V B．该电路中电流的最大功率是2.25W C．电路中电流变化的范围是0.18A～0.5A D．滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω～10Ω 10．如图所示，电源电压为4.5V，定值电阻R0为10Ω，滑动变阻器R的规格为“20Ω 2A”，电流表和电压表量程分别选择“0～0.6A”“0～3V”。闭合开关S，电路正常工作时，下列叙述正确的是（　　） A．电流表示数最大值为0.6A B．电压表示数范围为1.5～3V C．滑动变阻器的功率可达0.6W D．滑动变阻器的阻值变化范围为5～10Ω 11．如图所示，将灯L1、L2按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中，在甲图中灯L1的功率为4W，在乙图中灯L1的功率为16W。设灯丝电阻不变，下列说法中不正确的是（　　） A．甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是1：2 B．甲、乙两图电路消耗的总功率之比为1：2 C．L1、L2两灯电阻之比为1：1 D．甲、乙两图中灯L2的功率之比为1：4 12．小科设计了一个具有加热和保温功能的电热器模型，加热与保温的功率之比为3：1，其中R1＝10Ω、R2＝20Ω，若电源电压不变，则符合小科要求的电路图是（　　） A． B． C． D． 13． 2023年的植树节，我国利用无人机在沙淡地区播撒植物种子。如图所示的小型四旋贺无人机是一种能够垂直起降的小型退控飞行器。若质量m=2kg的无人机从地而上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h=50m，整个运动过程中电动机提供升力F=-24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量∆E=25J。已知动力系统的电动机工作电压U=25V，电流I=3A。下列说法不正确的是（　　） A．无人机在上升过程中做加速运动 B．20s内电动机输出的机械能(升力所做的功)为1200J C．所受空气阻力f为4N D．该电动机的线圈电阻的为1.7欧 14．如图甲所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中，R1、R2的I-U关系图象如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A．图线A电阻R1的I-U关系图象 B．电源电压为14V C．滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω D．R1消耗的最大功率是16.2W 15．某同学在家中要自制1000W的电炉，但手边只有500W和2000W的电炉丝各若干，下列方法不可行的是（　　） A．将两根500W电炉丝并联 B．将两根500W电炉丝串联 C．将500W的电炉丝分成相等的两段，取其中一段 D．将两根2000W电炉丝串联 16．如图所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，电源电压保持不变。当在a、b间接“6V6W”的灯泡时，闭合开关，灯L恰能正常发光；断开开关，在a、b间换接入一个“6V4W”的灯泡后，再闭合开关，下列说法中错误的是（　　） A．灯L将变亮 B．灯L将变暗 C．换接的灯可能烧坏 D．电路总功率要变小 17．连续阴雨，空气潮湿，能见度低，为保证师生安全，同学们设计了图甲所示的模拟电路，电路中电源电压为6V，警示灯的规格为“6V 3W”，电磁铁线圈电阻忽略不计，警示灯电阻保持不变。当湿度达到一定程度时，警示灯能不断明暗闪烁，且明亮时灯泡正常发光。则下列说法正确的是（　　） A．当电流通过电磁铁时，电磁铁上端为S极 B．湿敏电阻应接在图甲电路中B位置 C．根据设计要求，应选择图乙中的R1作为湿敏电阻 D．当空气湿度为80%时，闪烁的过程中，灯较暗时的实际功率为1.5W 18．如下图甲所示的热熔胶枪是一种装修工具，用于材料涂胶。它的内部有2只相同的PTC（是一种新型的半导体陶瓷材料）加热元件，其工作电路如下图乙所示，扣动扳机能使固体胶条向前挤压，联动开关S同时掷向A、B，枪口冒出胶液；松开扳机，联动开关S同时掷向B、C。单只PTC元件的电阻随温度的变化如下图丙所示。关于PTC元件的工作情况，下列说法正确的是（　　） A．扣动扳机，两只PTC元件串联在电路中 B．松开扳机，只有一只PTC元件接入电路 C．松开扳机，当温度为80℃时，电路消耗的电功率为27.5W D．PTC元件的电阻随温度的升高而不断变大 19．如图所示，L1、L2 两灯泡分别标有“110V 1000W”和“110V 40W”，按不同方法接入 220V电路，能使两灯泡正常发光的是（　　） A． B． C． D． 20．如图所示，电源的输出电压恒定不变，现将一个灯泡L接在离电源很近的AB两点时，灯泡L（电阻不变）消耗的功率为100W，若将灯泡L接在离电源较远的CD两点时，灯泡L消耗的功率为81W．则输电导线AC、BD上消耗的功率为（　　） A．10W B．19W C．9W D．15W 21．下列对实验现象的分析，错误的是 （　　） A．甲图冰在熔化过程中有一段时间温度保持不变，但仍从外界吸收热量 B．切断图乙中的传出神经，刺激感受器，不能产生反射但能够产生感觉 C．丙图中烧瓶装入等量煤油，RA＜RB，可以探究电热与电阻大小的关系 D．丁图将酒精与水各 10 克混合得到 20 克溶液，可以验证质量守恒定律 二、填空题 22．如图甲，电源电压恒为8V，滑动变阻器滑片P从b端滑到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系如图乙；R2与R1的电功率之比k与R2的关系如图丙。则滑片P在a端时，电路的功率为　 　W；滑片P在b端时，R2的功率为　 　W。 23．如图所示，电源电压保持不变，A、B、C是理想电流表或电压表，L1和L2的额定功率比为1∶3。闭合开关S，A、B、C三只电表的读数分别为1、2、3(单位为安或伏)，两灯均正常发光(假定灯丝电阻不变)。请回答： （1）电源电压为　 　伏。 （2）若将L1换成“5V 10W”的小灯泡接入电路，闭合开关S，则L2消耗的实际功率为　 　W。 24．饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图所示，其中S是一个温控开关，R1为电加热管。当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到保温状态(不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值)。请回答下列问题： （1）A、B是两种不同颜色的指示灯：红色表示正在对水加热，黄色表示保温。指示灯A应该为　 　 色。 （2）若饮水机加热时加热管的功率为550W，而保温时加热管的功率为88W，则电阻R2的阻值是　 　 Ω。 25．如图所示电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器(a、b为其两端点)。闭合开关S，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为IW；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3A，R2消耗的电功率为1.8W。则滑动变阻器的最大阻值为　 　Ω；继续移动滑片至另一端点，整个过程电路消耗的总功率变化了　 　 W。 26．一个玩具汽车的内部电路如图所示，M 为一个“8 V 8 W”的电动机，接到电源电压恒定为 10 V 的电路中。电动机正常工作时，玩具汽车以1 m/s 的速度水平向右匀速行驶，受到的阻力为6 N， 则电动机的机械能转化效率为　 　，滑动变阻器接入的电阻为　 　Ω，电动机的线圈阻值为　 　Ω。 27．玩具风扇中使用的电动机的工作原理是　 　，当把该电动机接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，测得此时流过电动机的电流是1A。那么该电动机线圈的电阻是　 　Ω，电动机正常工作时的效率是　 　%。 28．如图是演示巨磁电阻效应原理的示意图，GMR是巨磁电阻，它的电阻在磁场中随磁性增强而急剧减小．它所在电路的电源电压保持6V不变，L是标有“2V 0.1W”的指示灯，当它两端电压达到1.2V时开始发光，若指示灯电阻不受温度影响，则灯丝阻值为 　 　Ω．闭合S1、S2时，图中电磁铁的 　 　（选填“左”或“右”）端是S极，将滑动变阻器滑片P向左滑动，电磁铁周围的磁场 　 　（选填“增强”、“减弱”或“不变”），P滑到某点，L刚好开始发光，此时GMR接入电路的阻值为 　 　Ω，继续向左滑动滑片P，电压表示数 　 　。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 三、实验探究题 29．在”测量小灯泡额定功率”实验中，同学们进行如下研究。 [实验器材]干电池3节，小灯泡(额定电压为3.8V、电阻约为15Ω)，滑动变阻器(40Ω1A)，电流表，电压表，开关，导线若干(所有器材均完好) [实验方案]将量程为0~15V的电压表并联到小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光，读出并记录电流表的示数。 （1）实验时若闭合开关，发现灯泡不亮，接下来最合理的操作是 ； A．更换小灯泡 B．检查电路是否短路 C．观察电流表和电压表的示数 （2）当电压表读数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，该小灯泡的额定功率为　 　 W； （3） [实验反思]小金认为，电压表选用0~15V量程进行实验，因该量程下每一小格为0.5V，3.8V读数不够精确，导致计算得到的额定功率误差较大。若电压表换用0~3V的量程，将其并联到滑动变阻器两端，调节滑片使电压表示数为0.7V，即可减小误差。 [实验改进] 于是小金设计了如图丙所示电路图，电压表V1选用0~15V量程，电压表V2选用0~3V量程。进行实验，移动滑动变阻器滑片，得到三次实验数据记录如下表。 实验次数 小灯泡两端电压(V) 变阻器两端电压(V) 电流(A) 1 3.0 1.1 0.24 2 3.4 0.7 0.26 3 3.8 0.3 0.28 小金按反思后的思路，利用滑动变阻器两端电压为0.7V时所测的数据，计算得到的小灯泡”额定功率”比真实的小灯泡额定功率　 　(选填”偏大”“偏小”或”相等”)。 [反思交流]小金发现测得的小灯泡两端电压与滑动变阻器两端的电压之和小于电源电压。 带着这一疑问，继续探究…… 30．兴趣活动课上小科利用自己连接的电路测出小灯泡的电功率。所用电源（为2V整数倍）保持不变，小灯标有“2.2V”字样。移动滑片使变阻器的阻值最大，闭合开关，发现此时小灯泡亮度较暗，两电表示数如图乙、丙所示。 （1）此时电压表读数为　 　V。根据以上的信息判断小科连接的电路。在图甲上用笔画线补充完整　 　； （2）移动滑动变阻器的滑片，观察电压表读数。当电压表的示数为　 　V时，小灯正常发光。如果此时电压表指针从图示位置变化的角度是电流表指针变化角度的5倍。由此可计算小灯的额定功率为　 　W。 四、解答题 31．下表是小冬家所在小区新建充电桩铭牌上的部分参数，充电桩把交流电转换为直流电给汽车充电。 xxx落地式充电桩 额定输入电压：220V交流 额定输出电压：500V直流 额定输入电流：100A交流 额定输出电流：40A直流 防护等级：IP54 使用环境：室外 （1）求充电桩的额定输出功率以及充电桩进行交流、直流转换的效率(效率的计算结果保留至0.01%)。 （2）小冬家汽车的电池能量为80kW·h，从完全没电到充电至70%的电量，在额定状态下需要多长时间？ （3）①为了安全，充电插头和插座间压力(压敏电阻R，所受压力)大于等于F0时，充电电路才能接通。其原理如图甲所示：电磁继电器线圈中电流I≥50mA时，衔铁被吸下，充电电路接通。电阻箱接入电路的电阻R=90Ω，图乙是压敏电阻阻值随压力变化的关系图像，若控制电路的电池电压为5V，则F0为多大？ ②控制电路中电池使用一段时间后，电压会降低。为保持压力为F0时充电电路能接通，应该怎样调节电阻箱接入电路的电阻？ 32．音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效果。图甲是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。 （1）第28s红灯两端的电压为100V，求此时通过红灯的电流。 （2）请计算0~30s内红灯和绿灯消耗的总电能。 （3）图乙是控制喷泉水柱工作的模拟电路。AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压UAB，定值电阻R=2欧，D为特殊电子元件。当UAB<6 V时，D两端的电压UD=UAB；当UAB≥6 V时，Up恒为6 V不变；当通过R的电流满足I≥2A时，电路启动喷水，此时UAB至少为多少伏?该电路工作10min，其中喷水时间有多少秒? 33．图甲是某款空气炸锅，它可以不用油或少用油来炸制食品。 （1）空气炸锅原理：利用电流的，　 　 ，产生的热量使空气受热，热空气通过食物表面，使 食物中的水迅速汽化，食物变脆，从而达到与油炸相当的烹饪效果。 （2）如图乙是该空气炸锅加热管的简化电路。控制电路电压为6V，R₀为热敏电阻，其阻值随温度变化如图丙所示；R为可调电阻器，电磁继电器线圈的电阻忽略不计，当继电器线圈 电流达到50mA时，衔铁会被吸下。 ①控制电路开关S1闭合时，电磁铁上方为　 　极。 ② 使用爆米花功能时，需要温度达到200℃时吸下衔铁，停止加热进行保温，此时可调电阻器R接入电路的阻值大小为，　 　。 （3）如图工作电路电压为220V，加热电阻R1、R2的阻值分别为44Q、176Ω。用此空气炸锅烤牛排(加热档)，一次炸熟500g 牛排需要5分钟，求这段时间内消耗的电能是多少? 34．我国某汽车企业发布、使用了全球最先进的锂电池——“刀片电池”。如图所示为一种采用该锂电池的电动汽车，该锂电池的额定电压为550V，容量为150A•h，整车质量为2390kg。 （1）该车采用150kW直流快充充电技术，则理论上将锂电池电量从20%充至80%的时间为 　 　。 （2）若仅靠锂电池驱动，质量为60kg的小慈老师驾驶充满电的该电动汽车能以80km/h的速度在水平路面上匀速行驶550km。已知行驶时的阻力为车对地面压力的0.02倍，则该电动汽车匀速行驶时所受的牵引力大小为多少？该电动汽车的电动机效率是多少（结果保留到0.1%）？ 35．如图甲所示为某品牌智能炒菜机，其发热元件为两个电阻，R1=44Ω，R2=121Ω，额定电压为220V，该炒菜机工作时有高、中、低三个档位，其内部电热部分电路可以简化为如图乙所示。 （1）“智能炒菜机“在烹制食物时，主要利用了电流的　 　； （2）若开关S1断开，开关S接a时，则“智能炒菜机“处于　 　（选填“高温档”、 “中温档”或“低温档”），求此时通过R1、R2的电流（保留两位小数）　 　 ； （3）高温挡正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率。 36．小宁为了设计了一个电子量角器（如图甲所示），把同种材料制成的粗细均匀的电阻丝AB弯成半圆形，O为圆心，OP为能够绕圆心转动的金属滑片（OP的阻值忽略不计），P与AB接触良好，OA与OP的夹角为θ，电阻丝AB的阻值为25Ω。将制作好的电子量角器接入电路，如图乙所示，电源电压U＝6V不变，R0＝25Ω，电压表量程为0﹣3V。转动滑片OP，电压表的示数随之改变，将角度标在电压表的刻度盘的对应刻度线上。 （1）当转动OP使角θ为180°时，电压表的示数为 　 　V； （2）能否去掉电路中的R0，请判断并说明理由 　 　； （3）求当θ为36°时R0的电功率； （4）小宁发现改造后的刻度盘不均匀，请你在图丙的基础上帮他重新设计电路，使得角度在电压表的刻度盘上能分布均匀。 37．能源问题是当今世界的主题之一，空气能热水器已广泛进入我们的生活，其工作原理如图甲所示，氟介质从室外空气吸热汽化进入压缩机，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入水箱冷凝器中液化放热，实现给水箱中的水加热。随后回到室外开始下一个循环。氟介质在水箱中释放的热量来自于两部分：一是氟介质在空气中吸收的热量，二是压缩机压缩气体时电能转化得到的内能，所以它比普通的电热水器更高效节能。通常我们用“能效比”（即制热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如表。 每秒制热量Q/J 3000 电热规格U/V 220 每秒消耗电能W/J 750 水箱容积V/L 200 （1）空气能热水器比普通的电热水器节能的原因是　 　。 （2）这款空气能热水器正常工作时的能效比为　 　，若不考虑热量损失，将一箱15℃的冷水加热到55℃，吸收的热量为　 　J，消耗的电能为　 　J。 （3）图乙是压缩机气缸结构示意图，压缩机活塞上下移动一次扫过的体积为800cm3，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5x105Pa，活塞压缩一次氟介质做的功为　 　J。 学科网（北京）股份有限公司 $$