第十三章 电功和电功率 期末复习练习——2024-2025学年九年级全一册北师大版物理

第十三章 电功和电功率 一、选择题 1．两个电热器的阻值之比为4：5，串联起来接入电路，相同时间产生的热量之比是（　　） A．4：5 B．5：4 C．16：25 D．25：16 2．有R1、R2两个电阻，它们的U﹣I关系图象分别如图甲、图乙所示．将这两个电阻并联接入电路已知干路电流为0.5A，下列说法正确的是（　　） A．电路中电阻R1阻值是电阻R2阻值2倍 B．通过电阻R1电流是通过电阻R2电流2倍 C．电阻R1两端的电压是电阻R2两端的电压的2倍 D．电阻R1与电阻R2的电功率相等 3．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，电压表量程选择“0～3V”，滑动变阻器规格为“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．电路中电流变化的范围是0.18～0.5A B．滑动变阻器阻值变化的范围是2.5～10Ω C．灯泡的最小功率是0.162W D．该电路的最大功率是2.25W 4．如图所示，R为定值电阻，闭合开关S，电路连接正确且正常工作。若此时灯泡L被短路，则下列判断正确的是（　　） A．电压表示数变小 B．电路中总功率变小 C．灯泡将会因为电流过大而烧坏 D．电压表和电流表的示数的比值不变 5．如图甲所示为某电阻材料组成的边长为12cm的等边三角形ABC，D为BC边的中点，该材料每1cm的电阻为1Ω。图乙中电源电压恒为U。R0为定值电阻，a、b两点为开放式接点。若将AC点分别接在图乙a、b两点（接A、C两点三角形总电阻为R1），电压表示数为U1=2V；若将AD点接在图乙a、b两点（接AD两点三角形总电阻为R2），此时电压表示数为U2=1.8V。下列说法不正确的是（　　） A． B．前后两次R0的功率之比为100︰81 C．R0的阻值为1Ω D．电源电压U=15V 6．图甲是某同学“探究电流与电压关系”的电路图，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，电流表和电压表的示数（I﹣U）如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．R0的电阻值是0.2Ω B．该电路最小功率0.05W C．滑动变阻器的总电阻是5Ω D．滑动变阻器R的电功率先变大后变小 7．如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向b端移动，则在移动过程中（　　） A．电压表V的示数变小，电流表A1的示数变大 B．电压表V的示数不变，电流表A2的示数变小 C．电压表V的示数与电流表A1的示数的乘积变小 D．电压表V的示数与电流表A1和A2的示数差的比值不变 8．如图甲所示，L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不变），定值电阻R2=20Ω，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V，滑动变阻器R1的最大阻值为100Ω。当闭合开关S和S1时，移动滑片P，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示，在保证电路安全的情况下，下列说法错误的是（　　） A．电源电压为18V B．只闭合开关S和S2，电路中电流的变化范围为0.25A~0.5A C．只闭合开关S和S1，当电压表示数为9V与15V时，R1接入电路的阻值之差为80Ω D．在任意闭合开关和调节滑片P时，整个电路的最大功率与最小功率的比值为16∶1 二、填空题 9．某电水壶单独正常工作2min，使标有“1600imp/kW•h”字样的电能表指示灯闪烁了80次，则这段时间内电水壶消耗的电能为　 　 kW•h，实际电功率为　 　 kW。 10．“百善孝为先”是中华的传统美德。孝顺的小梅同学给爷爷网购了一台额定电压为220V的双挡位电热足浴器。足浴器某次加热工作时的控制面板显示如题图甲所示，请你综合应用所学知识解答下列问题： （1）该足浴器在额定电压加热工作时将　 　能转化为　 　能，电热丝阻值是　 　Ω； （2）足浴器装入质量为5kg，初温为20℃的水，当水温达到控制面板上显示的温度时，水吸收的热量是　 　J，需要加热　 　s；［不计热量损失，水的比热容］ （3）若小梅家十一月底和十二月底的电能表的示数如题图乙、丙所示，小梅家十二月用电，需要缴费　 　元（阶梯式收费：0-200度，0.5元/度；201-400度，0.6元/度）。 11．电能是最基本的能源，人民生活和企业生产都离不开电。发电厂发出的电，并不是只供附近的人们使用，还要传送到很远的地方，满足各种用电需要。这些电不能直接通过普通的电线传送出去，而是要用高压输电线路传送，如图所示。发电厂的输电功率一般是固定的，采用高压输电可以降低输电线路上的损耗，从而可以将电输送到更远的地方。一般称千伏到千伏的输电线路叫作高压输电线路，千伏到千伏的输电线路叫作超高压输电线路，千伏以上的输电线路叫作特高压输电线路。通过高压输电线路输送的电到用电的地方后，再经过变压器把电压降低下来就可以供生产、生活使用。 （1）高压输电线路架设好后，线路是向下弯曲呈曲线而不是直线，这因为线路受到　 　 的作用。线路夏天向下弯曲的程度会比冬天稍大，这因为金属电线具有　 　 的性质； （2）输电功率相同时，采用高压输电可以降低输电线路中的　 　 ，从而降低线路上的功率损耗。同一条高压输电线路，不改变输电功率，采用220千伏和330千伏两种输电方式，线路上损失的电功率之比为　 　 。 12．有一种亮度可以调节的小台灯，其电路图如图甲所示，电源电压为15V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示，灯泡L的额定电压为12V。则灯泡L的额定功率为　 　W。调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为，此时滑动变阻器R接入电路的阻值为　 　，小灯泡的亮度与正常发光时相比　 　 。（选填“变亮”“变暗”或“不变”） 13．中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用；图甲为一款小型电中药锅，其电路简图如图乙所示，通过开关 S1和 S2的不同接法组合，可以实现三挡加热功能，其中定值电阻R1、R2都是发热电阻，其部分参数下表所示，在某次工作中，把锅中的1kg中药液从25℃加热到35℃，则中药液吸收的热量为　 　J；若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的中药液温热110s，实际消耗的电能为 4×104J，则此时电路的实际电压为　 　V。 [已知 ρ药液=1×103 kg/m3，c药液=4.2×103 J/（kg⋅℃）] 额定电压/V 220 额定功率/W 高温挡：880 中温挡： 440 低温挡： 220 三、实验探究题 14．如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为，电阻大约为，有两个规格分别为“ ”的A滑动变阻器和“ ”的B滑动变阻器，电源电压为。 （1）本实验中应选择滑动变阻器　 　（选填“A”或“B”）； （2）请你用笔画线代替导线将如图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大　 　； （3）连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表电压表均有示数。接下来应进行的操作是　 　； A.断开开关，更换小灯泡 B.检查电路是否断路 C.移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光 （4）问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器的滑片，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　 　W； （5）实验中多次测量的目的是　 　。 A.测不同电压下小灯泡的实际功率 B.多次测量求平均值，减小误差 四、计算题 15． 如图所示电路，电源电压恒为4.5V。闭合开关S后，电阻的电功率为9W，电阻的电功率为4.5W。求： （1）通过电阻的电流； （2）电阻的阻值； （3）整个电路在20s内产生的热量。 16．在综合实践活动课上，小明设计了如图所示的模拟调光灯电路，此电路中电源电压不变，灯泡L标有“6V 3W”字样，定值电阻R1的阻值为6Ω，将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端，闭合开关，电压表和电流表示数分别为6V和0.3A；移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为1V和0.5A． （1）灯泡L正常发光时的电阻多大？ （2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率多大？ （3）为使灯泡安全工作，R2的滑片能自由滑动，且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光，应采取怎样的保护措施？请具体说明． 答案解析部分 1．【答案】A 【解析】【解答】把它们串联起来接入电路，电流相等，根据 得，相同时间内它们产生的热量之比： ，A符合题意。 故答案为：A。 【分析】根据焦耳定律，当电流和通电时间相同时，产生的热量和电阻成正比。 2．【答案】D 【解析】【解答】解：R1、R2两个电阻并联接入电路， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，电阻R1两端的电压等于电阻R2两端的电压，故C错误； 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且干路电流为0.5A， 所以，由图象可知，当电路两端电压U=5V，通过R1电流I1=0.25A，通过R2电流I2=0.25A时符合，故B错误； 由I= 的变形式R= 可知，电路中电阻R1阻值等于电阻R2阻值，故A错误； 由P=UI可知，电阻R1与电阻R2的电功率相等，故D正确． 故选D． 【分析】由题意可知，R1、R2两个电阻并联接入电路，根据并联电路的电压特点可知两电阻两端的电压关系，然后结合并联电路的电流特点以及图象读出通过两电阻的电流，根据欧姆定律可知两电阻的阻值关系，再根据P=UI可知两电阻的电功率关系． 3．【答案】D 【解析】【解答】解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压． 灯泡正常发光时的电压为2.5V，功率为1.25W， 因为串联电路总电压等于各分电压之和，所以此时电压表的示数U滑=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V 此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，最小为： R滑min===4Ω； 当电压表的示数为3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大， 灯泡的电阻： RL===5Ω， 灯泡两端的电压：UL′=U﹣U滑max=4.5V﹣3V=1.5V， 电路中的最小电流： Imin===0.3A， 故电路中电流变化的范围是0.3A～0.5A，故A不正确； 滑动变阻器接入电路中的最大阻值： R滑max===10Ω， 故滑动变阻器阻值变化的范围是4Ω～10Ω，故B不正确； 灯泡的最小功率：PLmin=UL′×Imin=1.5V×0.3A=0.45W，故C错误； 因为串联电路中各处的电流相等，所以根据P=UI可得，灯泡正常发光时电路中的电流： I=IL===0.5A； 因为滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以电路中的最大电流Imax=0.5A， 电路的最大电功率：Pmax=UImax=4.5V×0.5A=2.25W，故D正确． 故选D． 【分析】由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压． 灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出电压表的示数；再根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数为3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，利用欧姆定律求出灯泡的电阻，利用串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，利用欧姆定律求出电路中的电流，进一步求出电路中电流变化的范围，最后根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最大阻值即可得出滑动变阻器阻值变化的范围； 根据灯泡两端的最小电压和通过的最小电流，根据P=UI即可求出灯泡的最小功率； 根据根据串联电路的电流特点可知电路中的最大电流为灯泡额的电流和滑动变阻器允许通过最大电流中较小的一个，根据P=UI求出电路中的最大电功率． 4．【答案】D 5．【答案】D 6．【答案】D 【解析】【解答】解：A、当滑片位于b端时，电路为R0的简单电路，电压表测电源电压，此时电路中的电流最大，由图乙可知，电源电压U=3.0V，电路中的最大电流I大=0.6A； 由欧姆定律可得R0的阻值：R0= = =5Ω，故A错误； B、由图乙可知，电路中的最小电流为0.1A，则电路的最小功率：P=UI小=3V×0.1A=0.3W，故B错误； C、当滑片位于a端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小， 电路中的最小电流I小=0.1A，此时电路中的总电阻：R总= = =30Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，滑动变阻器的最大阻值：R大=R总﹣R0=30Ω﹣5Ω=25Ω，故C错误； D、由串联电路的电阻特点和欧姆定律可得，串联电路中的电流I= ， 滑动变阻器R的电功率： PR=I2R=（ ）2R= = = ， 则当R=R0=5Ω，变阻器消耗的电功率最大， 所以，滑片P从a端移至b端的过程中，变阻器的功率先变大后变小．故D正确． 故选D． 【分析】（1）当滑片位于b端时，电路为R0的简单电路，电压表测电源的电压，根据图象可知电源电压的大小和电路中的最大电流，根据欧姆定律求出R0的电阻值；（2）由图象读出电路中的最小电流，根据P=UI求出电路消耗的最小功率；（3）当滑片位于a端时，接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，知道电路中的最小电流，根据欧姆定律求出此时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器的最大阻值；（4）利用欧姆定律、串联电路的特点和电功率公式P=I2R推出变阻器消耗电功率的表达式，可知当滑动变阻器的阻值与所串联电阻的阻值相等时，其消耗的电功率最大，据此分析判断． 7．【答案】C 【解析】【解答】A、由电路图知R1、R2并联，A1测量干路中的电流，A2测量R1中的电流，将滑动变阻器的滑片P向b端移动，滑动变阻器的阻值变大；因为R1、R2并联，支路两端的电压相等且等于电源电压，所以电压表的示数不变，A不符合题意； B、由I= 知电流表A1的示数变小，电流表A2的示数不变，B不符合题意； C、由电源电压不变、电流表A1的示数变小、P=UI得P减小，C符合题意； D、电流表A1和A2的示数差即为R2中的电流，电压表V的示数与电流表A1和A2的示数差的比值即为R2的值，R2的阻值变小，D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】A先判断电路的连接方式为并联，再根据并联电路电压的规律判断电压表的示数变化；B、根据欧姆定律判断电流表的示数变化；C、根据P=UI分析判断；D、根据R2的阻值变化判断。 8．【答案】D 【解析】【解答】A．当闭合开关S和S1时，R1和R2串联，当R1接入电阻为16Ω时，它两端的电压为8V，根据欧姆定律可知此时电路中的电流，同理计算R2的电压为，根据串联电路电压规律可知电源电压 ，故A正确，A不符合题意； B．只闭合开关S和S2时，R1和灯泡L串联，根据功率公式可计算灯泡的额定电流，灯泡的电阻，当变阻器最大电阻时，电压越大，最大为15V，所以灯泡的电压为3V，则电路中的最小电流，故B正确，B不符合题意； C．当闭合开关S和S1时，R1和R2串联，已知电源电压为18V，当电压表示数为9V时，R2两端电压为9V，根据串联分压可知，，当R2两端电压为15V时，R2两端电压为3V，同理计算此时R1‘’=100Ω，所以R1接入电路的阻值之差，故C正确，C不符合题意； D．功率计算P=UI，电路的电流最大，功率最大，即当灯泡断路时，此时功率最大，则电路最大总功率 ；功率最小，电流最小，即当闭合开关S和S1，R1和R2串联，通过调节滑动变阻器R1滑片，可使电路中的电流达到最小值，当R1两端电压为15V时，接入电路的电阻最大，电流最小，此时R2两端的电压为3V，根据欧姆定律U=IR计算电路中的最小电流，，同理计算电路中的最小功率； 可得整个电路的最大功率与最小功率的比值。故D错误，D符合题意。 故选D。 【分析】1、电路的三种状态：断路：电路中存在接触不良、或者损害电路中无电流；短路：电路中电流直接连接在用电器两端，用电器无电流，通路：电路正常工作；当开关S2断开时，灯泡断路，S1断开时，R2断路； 2、电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路，S位于干路，S1闭合，则R1和R2串联，S位于干路，S2闭合，则R1和L串联。 3、欧姆定律：公式为U=IR，当闭合开关S和S1时，R1和R2串联，当R1接入电阻为16Ω时，它两端的电压为8V，计算电路的电流，所以通过R2的电流为电路的电流，同理计算R2的电压，根据电压的串联计算电源电压。 4、串联分压：用电器串联时，其两端的电压和电阻成正比，当变阻器电阻最大时，电压最大，结合电压表量程为15V，电源电压为18V，则与其串联的用电器电压为3V，据此计算此时变阻器电阻。 9．【答案】0.05；1.5 【解析】【解答】根据电能表指示灯闪烁次数，计算消耗的电能为；实际电功率为。 【分析】根据，计算消耗的电能；根据，计算电功率。 10．【答案】电；内；55；；525；210 11．【答案】重力；热胀冷缩；损失的电功率；9：4 12．【答案】；；变暗 13．【答案】4.2×104；200 14．【答案】B；；C；0.45；A 15．【答案】（1）解：R1和R2并联，故电压关系为 通过电阻R1的电流 答：通过电阻R1的电流2A； （2）解：电阻R2的阻值 答：电阻R2的阻值4.5Ω； （3）解：整个电路在20s内产生的热量 答：整个电路在20s内产生的热量270J。 【解析】【分析】（1）由电路图可知，电阻R1和电阻R2并联；根据P=UI求通过电阻R1的电流。 （2）根据求出电阻R2的阻值。 （3）根据电路的总功率等于各用电器功率之和求出电路中总功率，根据Q=W=Pt求出整个电路在10s内产生的热量。 16．【答案】（1）解：灯泡正常发光时的电阻：RL= = =12Ω （2）解：P在某一位置时，U2=1V，I=0.5A，而灯泡正常发光时的电流：IL= = =0.5A，因此此时灯泡正常发光，并且灯泡两端电压为6V； 由I= 可知，电阻R1两端电压：U1=IR1=0.5A×6Ω=3V； 电源电压：U=UL+U1+U2=6V+3V+1V=10V； 当P在最右端时，U2′=6V，I′=0.3A 电阻R1两端电压：U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V， 灯泡两端的实际电压：UL′=U﹣U1′﹣U2′=10V﹣1.8V﹣6V=2.2V， 灯泡的实际功率：PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W （3）解：根据题意可知，滑片P在最左端时，灯泡正常发光，此时电路中的总电阻：R= = =20Ω；所以需要在电路中串联定值电阻的阻值：R′=R﹣RL﹣R1=20Ω﹣12Ω﹣6Ω=2Ω 【解析】【分析】由电路图可知，灯泡、R1、R2串联连接，电压表测R2两端的电压．（1）灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据P= 求出灯泡的电阻；（2）已知滑片在某一点时电压表和电流表的示数，然后灯泡的额定电流比较确定灯泡的发光情况，并根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，再根据串联电路电压的特点求出电源电压； 当P在最右端时，根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，再利用串联电路电压的特点求出灯泡两端电压，最后利用P=UI求出灯泡的实际功率；（3）根据题意确定滑动变阻器的位置，然后根据欧姆定律的变形公式求出电路中的总电阻，最后根据串联电路电阻的特点求出串联电阻的阻值． 1 学科网（北京）股份有限公司 $$