第15章 综合实践活动-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

电热水壶上的开关,空气开关跳闸的 原因可能是电热水壶的内部电路短 路,C符合题意,D不符合题意. 9. C [解析]由于电路中只存在一处 断路故障,可以采用排除法.假如熔丝 熔断,整个电路不再与火线相连,所有 点都不能使测电笔氖管发光,A不符 合题意;假如P、M 间某处断路,则点 M 不再与火线相通,测电笔接触M 点时氖管不能发光,B不符合题意;假 如M、N 间断路,P、M 与火线相连, 测电笔氖管发光,N、Q 与零线相连, 测电笔氖管不发光,C符合题意;假如 N、Q间断路,则N 与火线相连,测电 笔氖管也应该发光,D不符合题意. 10. D [解析]若插座发生短路,或灯 泡发生短路,则保险丝将烧断,火线断 开,此时用测电笔检测插座的两孔,氖 管都不发光,A、B错误;若d、e间断 路,则灯泡会发光,C错误;若e、f间 断路,a、b、c、d、e均与火线相连而带 电,用测电笔检测插座的两孔时,氖管 都发光,D正确. 11. B [解析]用测电笔接触c点时 氖管不发光,说明c点与火线断开,因 此a、c间断路;测电笔接触d点时氖 管发光,说明d点与火线相连,由于c 点与火线断开,因此d点通过灯泡与 火线相连;又因为闭合开关,灯不亮, 说明灯与零线断开,故e、b间断路.故 选B. 12. C [解析]电灯仍正常工作,说明 电灯与进户线间的电路正常,也说明 不是保险丝烧坏了,没有发生短路.把 测电笔插入插座的右孔,氖管能发光, 说明a→b→三线插座的右孔这一段 电路完好;把测电笔插入插座的左孔, 氖管能发光,说明b→电热水壶→c→ 三线插座的左孔这一段电路完好,故 为c、d间的导线断路.故选C. 综合实践活动 1. 串联 减小 电阻过大 2. 热 3023.6 9.0×104 等于 3. 甲 5 [解析]由题意知,当家中 有人时S1 闭合,且室温高于或等于 26℃时,S2闭合,空调才会开启,即两 个开关都闭合时空调开启,只要有一 个开关断开,空调都不会自动开启,则 两开关应串联在电路中,故图甲符合 要求;由题知,当天8~12时和14~ 18时家中没有人,结合当天室温的变 化情况,可得当天空调工作时间t= [(14-12)+(21-18)]h=5h,这台 空调当天消耗的电能 W =Pt= 1kW×5h=5kW·h. 4. B [解析]电热水壶工作2min时 消耗的电能W= 40.5r1500r/(kW·h)= 0.027kW·h,电热水壶的实际功率 P实 = Wt = 0.027kW·h 1 30h = 0.81kW=810W,设电热水壶两端的 电压为U实,电热水壶的电阻不变,由 P =U 2 R 得 R = U额2 P额 = U实2 P实 ,即 (220V)2 1000W= U实2 810W ,解得U实=198V. 5. 【前期准备】 8800 3415.2 【课题一】 (1) 60 (2) C (3) 小华 (4) 10 75 【课题二】 间歇 [解析]【前期准备】 读图可知,电能表 正常工作时允许通过的最大电流为 40A,在220V的电压下工作,故接入 的用电器总功率的最大值P总=UI= 220V×40A=8800W;电能表的整 数位是“3415”,小数位是“2”,单位是 kW · h,故 电 能 表 的 示 数 为 3415.2kW·h.【课题一】 (1) 电能表 指示灯闪烁了3次,该节能灯消耗的 电能W= 33000kW ·h=0.001kW·h= 3600J,电流做功的功率P=Wt1 = 3600J 60s =60W. (2) 因节能灯的功率 为十几瓦,此时计算出的结果为60W, 相差很大,据实际情况分析可知,很可 能是因为测量时小明家中有其他的用 电器处于待机状态,故选C.(3) 据实 际情况可知,节能灯的功率很小,所以 即使是工作3min,消耗的电能仍然是 很少的,闪烁次数不易记录;而电能表 指示灯闪烁1次所用的时间是比较好 记录的,所以据此方法计算出节能灯 的电功率更合理,故小华的方案更合 理.(4) 此时节能灯消耗的电能W'= 1 3000kW ·h= 13000×3.6×10 6J= 1200J,此时节能灯的电功率P'= W' t'= 1200J 120s=10W ;时间t内白炽灯 消耗 的 电 能 W白炽灯 =P白炽灯t= 40W×t,节 能 灯 消 耗 的 电 能 W节能灯=P't=10W×t,节约的电能 ΔW=W白炽灯-W节能灯=40W×t- 10W×t=30W×t,节能灯可以节约 电能的百分比η= ΔW W白炽灯×100%= 30W×t 40W×t×100% =75%.【课题二】 指 示灯闪烁了60次,电压力锅消耗的电 能W″= 603000kW ·h=0.02kW·h, 电压力锅连续工作0.1h,消耗的电能 W总 =P″t″=1.2kW×0.1h= 0.12kW·h,因为W″<W总,所以电 压力锅是间歇工作的. 6. n1t2P0 n2t1 [解析]设电能表指示灯 闪烁1次的过程中电路消耗的电能为 W0,电热水壶的额定功率为P,据题 意有Pt1=n1W0 ①,P0t2=n2W0 ②, 将 ① ② 得 Pt1 P0t2 = n1 n2 ,整理得 P = n1t2P0 n2t1 . 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 81 7. [解析](1) 电能表允许负载的最大 功率Pmax=UI=220V×10A= 2200W,现有用电器总功率P现有= 40W×8+100W+150W+100W+ 750W=1420W,如果再装上空调,那 么总功率为 1420W+1000W= 2420W>2200W,超过电能表允许 负载的最大电功率,所以原有电路上 不能再安装一台1000W 的空调. (2) ① 换用允许通过更大电流的电 能表,换用熔断电流更大的保险丝,同 时应考虑电线的安全性.② 另外拉一 条线路供空调专用. 家庭电路设计与安装的注意点 整个家庭电路中的所有元件 组成一个相互关联的整体,各个元 件规格的选择一定要注意匹配性, 整个电路的安装一定要注意安 全性. 第十五章复习 ［知识体系构建］ UIt I2Rt U 2 Rt 3.6×10 6 UI I2R U 2 R I 2Rt UIt U 2 Rt = < 地 火 36 火 ［高频考点突破］ 典例1 C [解析]如图甲所示的电 路中,开关S闭合后,气敏传感器与 R0串联,电压表与气敏传感器并联. 由图乙可知:UQ=kc(k是定值),则 U0=U源-UQ=U源-kc,P0= U02 R0 = (U源-kc)2 R0 = k2c2-2kU源c+U源2 R0 , P0与c是二次函数关系,A、B均错; 电路中的电流I=I0= U0 R0 = U源-kc R0 , P=U源I= -kU源c+U源2 R0 ,P 与c 是一次函数关系且P随c的增大而减 小,C对,D错. [跟踪训练] 1. A [解析]由图甲可知,定值电阻 R0和气敏元件R 串联,电压表测R 两端的电压,电流表测电路中的电流, 由图乙可知,煤气浓度增大时,电路中 的电流线性增大,由U=IR 可知,定 值电阻R0 两端的电压也线性增大, 因为串联电路中总电压等于各部分电 压之和,所以R 两端的电压U= U总-U0,则电阻R 两端的电压线性 减小,A正确,B错误;由P=U总I可 知,电路消耗的总功率线性增大,C、D 错误. 典例2 D [解析]电压表的示数 U1=U-IR2,由于电源电压U、电阻 R2不变,故U1与I是一次函数关系 且U1 随I的增大而减小,故选项B 错误;当R1=15Ω时,电路总电阻最 大,电 路 中 的 电 流 最 小,Imin = U R1+R2= 6V 15Ω+5Ω=0.3A ,此时 U1=IminR1=0.3A×15Ω=4.5V, 故选项A错误;P2=I2R2,所以P2 与电流I是二次函数关系,故选项C 错误;当R1'=0时,电流最大,Imax= U R2 =6V5Ω=1.2A ,P2大=Imax2R2= (1.2A)2×5Ω=7.2W,电流最小为 0.3A,P2小=Imin2R2=(0.3A)2× 5Ω=0.45W,故选项D正确. [跟踪训练] 2. C [解析]由图可知,该电路为串 联电路,电流表测量电路中的电流,电 压表V1 测量的是灯泡两端的电压, 电压表V2测量的是滑动变阻器两端 的电压;灯泡的额定电流I= P额 U额 = 0.5W 2.5V=0.2A ,为了保护电路,电路 中的最大电流为0.2A,则电路的最 大总功率P总=UI=3V×0.2A= 0.6W,故A错误;小灯泡灯丝的阻值 会随着温度的变化而变化,根据P= I2R可知,小灯泡功率与电流的图像 不是一条直线,故B错误;当滑动变 阻器接入电路的电阻变小时,总电阻 变小,根据欧姆定律可知,电路中的电 流变大;由于电流越大,灯泡的实际功 率越大,灯丝的温度越高,灯泡的电阻 越大,根据U=IR 可知,灯泡两端的 电压随着电路中电流的增大而增大, 电流越大,电压表示数U1 的增加量 越大,故C正确;根据串联电路的电 压规律可知,随着电流的增大,灯两端 的电压增大,滑动变阻器两端的电压 减小,故D错误. 典例3 D [解析]先在图甲中作出 电阻R0的I-U图像,如图所示.由答 图可知,当U源 =1.8V 时,IL= 0.24A,IR0= U源 R0 =1.8V5Ω =0.36A , I=IL+IR0=0.24A+0.36A= 0.6A,D对;当U源'=1V时,IL'= 0.2A,IR0'= U源' R0 =1V5Ω=0.2A , IL'=IR0',A错.据P=UI和图像可 知,当1V<U源≤1.8V时,PR0> PL,B错.P总max=U源I=1.8V× 0.6A=1.08W<1.5W,C错. (典例3图) [跟踪训练] 3. D [解析]定值电阻的电流与其两 端电压成正比,所以定值电阻R的I-U 关系图像是一条直线,所以甲表示电 阻R的I-U关系图像,曲线乙是灯泡 L的I-U 关系图像,故A错误;当电 压为0时,L与R的阻值均不为0,故 B错误;将L和R并联在6V的电源 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 91 28 综合实践活动 ▶ “答案与解析”见P18 1. 在“调查家庭用电”的综合实践活动中,小明 观察到某家庭供电箱的漏电保护开关在漏电 时自动断开,空气开关在电路过载或短路时 自动断开,这两个开关 (串联/并联) 在电路中.进户线干路与其他导线相比特别 粗,是为了 (增大/减小)电阻,防止 通过大电流时发热而引起安全事故.小明还 了解到供电箱中所有与导线连接的接线柱都 要拧紧,这是为了防止 导致发热过 多而造成安全隐患. 2. (2024·苏州)电热水器是利用电流 的 效应工作的.小明利用 电能表测量电热水器的实际功率来 判断家里的电压是否正常.他观察家中的电 能表示数如图甲所示为 kW·h,现 仅接通一台如图乙所示的电热水器,观察到 电能表指示灯1min内闪烁80次,则1min内 消耗电能为 J,其两端电压 (高于/等于/低于)220V. (第2题) 3. 小明家安装了空调智能控制系统,空调自动 开启的条件是家中有人且室温高于或等于 26℃.S1和S2是控制空调开启的两个智能 开关,当家中有人时S1自动闭合,家中没有 人时S1自动断开;当室温高于或等于26℃ 时S2自动闭合,室温低于26℃时S2自动断 开,则控制空调开启的电路示意图是图 (甲/乙).已知小明家某天室温的变 化情况如图丙所示,若当天8~12时和14~ 18时家中没有人,空调的额定电压是220V, 额定功率是1kW,则这台空调当天消耗的电 能是 kW·h. (第3题) 4. 在综合实践活动中,小明同学观察了家里的 电灯、空调等家用电器的工作情况后,怀疑家 里电路的供电电压不足,他断开家中其他用 电器,只用额定功率为1000W的电热水壶 (电阻不变)烧水,观察到电热水壶工作2min 时家中电能表(如图所示)转盘转过40.5r, 小明同学顺利地计算出此时家庭电路的电 压为 ( ) A. 185V B. 198V C. 200V D. 220V (第4题) (第5题) 5. 家庭电路中用电器耗能情况的研究. 【前期准备】 小明和小华收集了小明家中部 分用电器和仪表的数据,其中电能表的情况 如图所示,由此可知小明家中用电器的总功 率最大不能超过 W,此时电能表的 示数为 kW·h. 【课题一】 研究LED节能灯的耗能情况. (1) 小明和小华发现小明家中所有的用电器 都没有工作,于是他们打开客厅内的一盏 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 29 LED节能灯,节能灯正常发光.他们观测到 1min内电能表指示灯恰好闪烁了3次,根据 该数据可算出小明家电路中电流做功的功率 为 W. (2) 小明认为此结果与LED节能灯标注的 额定功率明显不符,其原因最可能是 (填字母). A. 小明家的节能灯比较特殊,功率较大 B. 小明在时间测量中存在一定的误差 C. 小明家有不少用电器处于待机状态 D. 小明计数存在错误 (3) 小明解决了研究中存在的问题后,再次 回到电能表前,经观测,1min内电能表指示 灯还未闪烁,因而无法计算节能灯的电功率, 于是他们各自提出不同的实验方案: 小明的方案:测量3min内电能表指示灯闪 烁的次数,计算出节能灯的电功率. 小华的方案:测量电能表指示灯闪烁1次所 用的时间,计算出节能灯的电功率. 你认为 (小明/小华)的方案更合理. (4) 小华按自己的方案进行操作,记录到指 示灯闪烁1次所用的时间为120s,则小明家 节能灯的电功率为 W.若该节能灯 与40W的普通白炽灯亮度相同,则该节能灯 与亮度相同的白炽灯相比,可以节约 %的电能. 【课题二】 研究额定功率为1.2kW的电压力 锅是否间歇工作.在只接入该电压力锅且正 常工作的情况下,测得电能表指示灯在0.1h 内共闪烁60次,由此可知该过程中电压力锅 是 (间歇/持续)工作的. 6. 小华利用家里的电子式电能表和秒 表估测电热水壶的额定功率.她只 让电热水壶正常工作,记下电能表 的指示灯闪烁n1次所用时间为t1.由于电能 表常数被遮挡,她又借助额定功率为P0的电 热水器,只让电热水器正常工作,记下指示灯 闪烁n2次所用时间为t2;则电热水壶的额定 功率为 . 7. ★炎热的夏天到了,小军的父亲想添置一台如 图所示的1000W的空调,他要小军从安全 用电的角度考虑,帮助解决相关问题.为此小 军对家中的用电情况进行了调查,记录数据 如表所示. (第7题) 用电器 额定功率 数 量 照明灯 40W 8盏 电视 100W 1台 洗衣机 150W 1台 电冰箱 100W 1台 电饭锅 750W 1个 闸刀开关上保险丝的熔断电流为10A 电能表上标有“220V 10A”字样 (1) 试通过计算说明小军家中原有电路上再 安装这样一台空调是否安全. (2) 为了保证小军家能安装这台空调,请你 从安全用电的角度考虑,帮助小军提出合理 的解决办法. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电功和电热