第一节 电能 电功（分层作业）物理北师大版（北京）2024九年级全一册

15.1 电能 电功 一、各种用电器的能量转化 1．下列四幅图中能量转化与内燃机压缩冲程能量转化相同的是（    ） A．甲图：钻木取火 B．乙图：电暖风机取暖 C．丙图：燃气灶烧水 D．丁图：水沸腾后将软木塞顶出去 【答案】A 【详解】内燃机压缩冲程将机械能转化为内能。 A．甲图：钻木取火，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故A符合题意；     B．乙图：电暖风机取暖，主要将电能转化为机械能，故B不符合题意； C．丙图：燃气灶烧水，将化学能转化为内能，故C不符合题意；     D．丁图：水沸腾后将软木塞顶出去，气体对软木塞做功，将内能转化为机械能，故D不符合题意。 故选A。 2．小明家有一辆小汽车，他发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面是他思考的问题，说法正确的是（　　） 阀控密封式铅酸蓄电池 UXL220-2NFR （1-GFM-2002V，200Ah/10HR） 浮充电压（25℃） 2.22-2.24V 10小时率，终止电压1.8V（25℃） 200Ah 端子扭力 8.0~10.0N∙m A．该汽车的内燃机是一台四缸四冲程汽油机，如图甲所示是汽油机的压缩冲程 B．若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功40次 C．如表所示是小汽车用蓄电池铭牌的一部分，给蓄电池充电时，此时它将化学能转化为电能 D．如图丙是小汽车汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该汽油机的效率为30% 【答案】D 【详解】A．图甲中，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故A错误； B．飞轮的转速2400r/min=40r/s，飞轮每转动两圈，对外做功一次，所以每秒对外做功20次，故B错误； C．约蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，故C错误； D．由图丙知，该汽油机的效率为ƞ=100%-33%-30%-7%=30%，故D正确。 故选D。 3．一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴，2025春晚精彩纷呈，融合传统与科技，隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目，简直让人眼前一亮！《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，主要是将电能转化为（　　） A．化学能 B．机械能 C．内能 D．光能 【答案】B 【详解】机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，电机消耗电能，获得机械能，因此其主要是将电能转化为机械能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．在下列有关实验中能量转化关系的描述中，不正确的是（　　） A．电热水壶工作时，电能主要转化为热能 B．风扇转动时，电能全部转化为机械能 C．给蓄电池充电时，电能转化为化学能 D．LED灯发光时，电能转化为光能和少量热能 【答案】B 【详解】A．电热水壶工作时，通过内部的电阻加热元件（如电阻丝）将电能转化为热能。故A正确，不符合题意； B．风扇转动时，电能大部分转化为机械能，还有一部分转化为热能，故B错误，符合题意； C．给蓄电池充电时消耗电能，把电能转化为化学能储存起来，故C正确，不符合题意； D．LED灯发光时，消耗了电能，电能转化为光能和少量热能，故D正确，不符合题意。 故选B。 5．2025年的春晚舞台上，舞蹈《秧BOT》宛如一颗璀璨的明星，吸引了无数观众的目光。“唢呐一响，科技登场！当最炫东北风遇上最酷机器人，当传统碰撞了时尚”，这一独特的创意融合，让我们看到了科技与艺术的完美结合，感受到了创新的力量在舞台上绽放出的绚丽光彩。下列说法正确的是（　　） A．节目中的唢呐声是借助音调判断出来的 B．观众看到机器人是黑色是因为表面反射了黑色光 C．手绢被机器人抛出的过程中只受到推力 D．机器人跳舞的过程中将电能主要转化为机械能 【答案】D 【详解】A．不同乐器发声的音色一般不同，所以是借助音色判断出唢呐声，故A错误； B．观众看到机器人是黑色的，是因为机器人吸收所有色光，不反射色光，故B错误； C．手绢被抛出的过程，除了受到推力，还受到竖直向下的重力，故C错误； D．机器人跳舞的过程，需要消耗电能，获得机械能，所以将电能主要转化为机械能。故D正确。 故选D。 二、电能表的作用和读数 6．物理学是一门以实验为基础的学科。如图的电学仪器中，实验室用来测量电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图中是验电器，可用来检测物体是否带电，故A不符合题意； B．图中是电流表，是用来测量电路中电流大小的仪器，串联在电路中使用，故B符合题意； C．图中是滑动变阻器，移动滑片，可以改变接入电路中电阻的大小，故C不符合题意； D．图中是电能表，用来测量电路中消耗电能的多少，故D不符合题意。 故选B。 7．物理学是一门实验性很强的基础科学，正确使用仪器的技能是做好物理实验的基础，下列关于仪器的使用和读数正确的是（　　） A．如图甲，小球直径为1.1cm B．如图乙，测量烧杯质量时调节平衡螺母 C．如图丙，电能表的度数为4353.6kW•h D．如图丁，温度计所测温度的示数为21℃ 【答案】C 【详解】A．长度的测量读数时要估读到分度值的下一位，由图甲可知该刻度尺的分度值为0.1cm，则小球的直径为1.10cm，故A错误； B．在称量过程中，不能调节平衡螺母使天平平衡，应通过增减砝码或调节游码使天平平衡，故B错误； C．电能表表盘上示数的最后一位为小数，所以图丙中电能表的度数为4353.6kW·h，故C正确； D．由图可知，温度计的分度值为1℃，刻度由下往上变小，所以温度为零下，则其示数为-21℃，故D错误。 故选C。 8．如图所示，是小明家安装的电能表。下列说法中正确的是（　　） A．该电能表的示数为 B．用该电能表和秒表可以估测家中用电器的实际功率 C．该电能表允许通过的最大额定电流为10A D．家中用电器消耗1J电能，该电能表指示灯闪烁3000次 【答案】B 【详解】A．电能表虚线框内的数字为小数位，所以该电能表的示数为2168.2kW⋅h，故A错误； B．电能表测量一定时间内家用电器消耗的电能，秒表测量时间，利用功率公式就可估测家中用电器的实际功率，故B正确； C．该电能表的标定电流为10A，但该电能表允许通过的最大电流为40A，故C错误； D．家用电器消耗1kW⋅h的电能，即3.6×106J的电能，该电能表指示灯闪烁3000次，故D错误。 故选B 。 9．小茗同学学习电能表知识后，回家仔细观察了她家的电能表如图所示，下列她针对此电能表的说法中正确的是（　　） A．“10（20）A”是说这电能表的标定电流是20安 B．“10（20）A”是说这电能表的额定最大电流是10安 C．此电能表应该接在220V的电路中使用 D．“600revs/(kW·h)”是表示这电能表上的转盘，每转过1转，消耗的电能是600kW·h 【答案】C 【详解】AB．“10（20）A”表示电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A，故AB错误； C．家庭电路的电压是220V，220V表示电能表应该在220V的电路中使用，故C正确； D．“600revs/(kW·h)”是表示这电能表上的转盘，每转过600转，消耗的电能是1kW·h，故D错误。 故选C。 10．物理学是一门实验性很强的基础科学，正确使用仪器的技能是做好物理实验的基础，下列关于仪器的使用和读数正确的是（   ） A．如图甲、小球直径为1.1m B．如图乙，测量烧杯质量时调节平衡螺母 C．如图丙，电能表的度数为4353.6kW·h D．如图丁，温度计所测温度的示数为21℃ 【答案】C 【详解】A．长度的测量读数时要估读到分度值的下一位，由图甲可知该刻度尺的分度值为0.1cm，则小球的直径为1.10cm，故A错误； B．在称量过程中，不能调节平衡螺母使天平平衡，应通过增减砝码或调节游码使天平平衡，故B错误； C．电能表表盘上示数的最后一位为小数，所以图丙中电能表的度数为4353.6kW·h，故C正确； D．由图可知，温度计的分度值为1℃，刻度由下往上变小，所以温度为零下，则其示数为-21℃，故D错误。 故选C。 三、电功概念及单位换算 11．下列物理量中，以科学家焦耳的名字作为单位的是（　　） A．电流 B．电压 C．电阻 D．电功 【答案】D 【详解】A．电流的国际单位是安培（A），简称安，是以法国物理学家安培的名字命名的，故A不符合题意； B．电压的国际单位是伏特（V），简称伏，是以意大利物理学家伏特的名字命名的，故B不符合题意； C．电阻的国际单位是欧姆（Ω），简称欧，是以德国物理学家欧姆的名字命名的，故C不符合题意； D．电功的国际单位是焦耳（J），简称焦，是以英国物理学家焦耳的名字命名的，故D符合题意。 故选D。 12．小杨家的电热水壶的容量为2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于80℃时，加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃），若冬天自来水的温度比夏天的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（　　） A．150kJ B．145kJ C．143kJ D．140kJ 【答案】D 【详解】自来水的质量 假设夏天的初始温度为t，则冬天的初始温度为。烧水需要分两个阶段，夏季：①从t到80℃，效率为90%；②从80℃到100℃，效率为84%。冬季：①从t-15℃到80℃，效率为90%；②从80℃到100℃，效率为84%。则由可知，夏天消耗的电能 冬天消耗的电能 冬天与夏天消耗的电能差 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 13．下列关于物理量、物理量符号及其可用的对应单位、单位符号都正确的是（　　） A．机械效率——P——瓦（W） B．质量——V——升（L） C．电功——W——千瓦时（kW•h） D．燃料热值——q——焦•千克（J•kg） 【答案】C 【详解】A．机械效率的符号是η，没有单位，故A错误； B．质量的符号是m，国际单位制中单位是千克（kg），故B错误； C．电功的符号是W，国际单位制中单位是焦（J），还有常用单位千瓦时（kW•h），故C正确； D．燃料热值的符号是q，国际单位制中单位是焦/千克（J/kg），故D错误。 故选C。 14．物理学中以焦耳为单位的物理量是（　　） A．电流 B．电压 C．电阻 D．电功 【答案】D 【详解】A．电流的单位是安培，故A不符合题意； B．电压的单位是伏特，故B不符合题意； C．电阻的单位是欧姆，故C不符合题意； D．电功和能的单位是焦耳，故D符合题意。 故选D。 15．如图所示，下列生活情境，涉及的物理知识说法正确的是（   ） A．图甲：煤块燃烧的过程没有发生能量的转化 B．图乙：计算机的CPU主要是用超导体材料制成的 C．图丙：加油前触摸金属块是为了释放身体上的静电 D．图丁：该电能表通过的电流为10~20A时才能正常工作 【答案】C 【详解】A．图甲：煤块燃烧的过程化学能转化为内能，故A错误； B．图乙：计算机的CPU主要是用半导体材料制成的，故B错误； C．图丙：加油前触摸金属块是为了释放身体上的静电，防止由静电引发火灾，故C正确； D．图丁：10A为标定电流，20A为额定最大电流，该电能表并不是通过的电流为10~20A时才能正常工作，故D错误。 故选C。 四、电功的公式及简单应用 16．手机是常用的电子工具．如图示是某款国产手机，使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是（　　） A．质量约为900g B．正常使用时，后壳温度约为65℃ C．充满一次电消耗的电能约为0.3kW·h D．长度约为1.7dm 【答案】D 【详解】A．手机质量与物理课质量相当，约在200g左右，故A不符合题意； B．正常使用时，手机的温度接近人体的温度，在32℃左右，不会太高，故B不符合题意； C．使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电，则充满一次电消耗的电能，故C不符合题意； D．手机的长度在一拃左右，大约为17cm=1.7dm，故D符合题意。 故选 D。 17．如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器的规格是“100Ω  0.6A”闭合开关，在电路元件安全的前提下，最大范围内移动滑片，绘制了通过变阻器的电流与变阻器阻值关系的图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为 B．电阻阻值为 C．电压表的变化范围10~15V D．整个电路电功率最小时，20s内滑动变阻器消耗的电能为20J 【答案】D 【详解】分析电路可知，和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器电压，电流表测电路电流。 AB．由图乙可知，滑动变阻器电阻为时，电流为0.3A，则电源电压为   ① 滑动变阻器电阻为时，电流为0.1A，则电源电压为   ② 联立①②，解得电源电压，，故AB错误； C．由图乙可知，滑动变阻器电阻为时，电流最大为0.3A，此时电压表示数最小为 滑动变阻器电阻为时，电流最小为0.1A，此时电压表示数最大为 则电压表的变化范围为，故C错误； D．根据，电路中电流最小为0.1A时，整个电路电功率最小，此时滑动变阻器电阻为，20s内滑动变阻器消耗的电能为 故D正确。 故选D。 18．如图甲所示是一款体重秤的简易电路，电路中电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为10Ω，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，秤盘下压力检测板M与可变电阻R相连。R的阻值与压力F的关系如图乙所示，闭合开关S后，下列说法正确的是（　　） ①当检测板所受压力F增大时，电压表的示数减小 ②该装置所能测量的最大质量为100kg ③若将R0换成5Ω的电阻，则该装置所能测量的最大压力将变小 ④一位同学站在体重秤上，5s内完成了称量体重的过程，这段时间内体重秤消耗的电能是3.6J，则该同学的体重为400N A．①③ B．②③ C．②④ D．②③④ 【答案】C 【详解】由图甲可知，R和R0串联，电压表测定值电阻R0两端的电压，电流表测串联电路中的电流。 ①由图乙可知，当检测板所受压力增大时，R的阻值减小，根据串联的电阻特点可知，电路中的总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，R0是定值电阻，根据U=IR可知R0两端的电压增大，即电压表的示数增大，故①错误； ②由电压表的量程可知R0两端的电压最大为3V，此时电路中的电流为 电路中的最大电流为I大=I=0.3A 电路中的最小总电阻为 根据串联电路的电阻特点可知，R的最小阻值为R小=R总小-R0=20Ω-10Ω=10Ω 由图乙可知，当R小=10Ω时，该装置所能测量的最大压力为1000N，则所能测量物体的重力为G=F=1000N 则该装置所能测量的最大质量为 故②正确； ③若将R0换成5Ω的电阻，R0的阻值变小，由电压表的量程可知R0两端的电压最大为3V，根据串联电路的电压特点可知压敏电阻两端的电压为UR=U-U0=6V-3V=3V 由串联分压可知，压敏电阻接入电路的阻值变小，由图乙可知可该装置所能测量的最大压力将变大，故③错误； ④该同学站在体重秤上时，电路中的电流为 电路的总电阻为 R的阻值为R'=R总-R0=50Ω-10Ω=40Ω 由图乙可知F的大小为400N，即该同学的体重为400N，故④正确。 综上所述，②④正确，故ABD错误，C正确。 故选C。 19．如图所示是某款国产手机，使用功率为100W的充电器可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是（　　） A．质量约为50g B．正常使用时，后壳温度约为 C．充满一次电消耗的电能约为 D．长度约为14dm 【答案】C 【详解】A．一部手机的质量通常在左右，50g过轻，故A不符合题意； B．人体正常体温约，手机正常使用时后壳温度一般不会超过人体体温太多，温度过高，故B不符合题意； C．已知充电器功率，充电时间为 可得充满一次电消耗电能为 故C符合题意； D．手机长度一般在左右，，故14dm过长，故D不符合题意。 故选C。 20．甲、乙两电热丝的电阻之比为4︰3，两端的电压之比为2︰1，则相同时间内消耗电能之比为（    ） A．1︰3 B．3︰1 C．2︰3 D．3︰2 【答案】B 【详解】相同时间内消耗电能之比为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 21．甲、乙两灯的额定电压均为9V，测得其电流与电压变化的关系图像如图所示。若将甲、乙两灯并联接入电源电压为4V的电路中，干路电流为 A；若将甲、乙两灯串联接入电源电压为6V的电路中，通电10s，两灯消耗的总电能为 J。 【答案】 0.8 18 【详解】[1]将甲、乙两灯并联接入4V的电路中时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，两灯泡两端的电压，由图像可知，通过两灯泡的电流，。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流 [2]将甲、乙两灯串联接入6V的电路中时，因串联电路中各处的电流相等，且串联电路中总电压等于各分电压之和。由图可知，当电路中的电流时，两灯泡两端的电压分别为，时，符合串联电路电压规律。则此时通电10s两灯消耗的总电能 22．小明家上月初和上月末电能表的示数如图所示，则他家上个月使用的电能为 。 【答案】101.1 【详解】电能表是测量家庭电路中消耗电能多少的仪表。最后一位数字是小数位，单位是 。上个月使用的电能等于上月末电能表的示数减去上月初电能表的示数。上个月使用的电能为 23．小明家月初时电能表的示数如图所示，月末时电能表的示数为。若用电价格为0.5元/度，则小明家这个月需要缴纳电费 元。 【答案】50 【详解】电能表的最后一位是小数位，由图示电能表可知，电能表的示数是5588.4kW·h。则这个月消耗的电能为W=5688.4kW·h-5588.4kW·h=100kW·h=100度 电费资费标准是0.5元/度，则小明家这个月需要缴纳电费n=0.5元/度×100度=50元 24．如图所示的电路，电源电压恒为3V，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为1A，该电路通电1min消耗的电能为 J；闭合开关S1和S2，电流表示数为 A。 【答案】 180 2 【详解】[1]只闭合开关S1，电阻丝阻值的一半接入电路，电流表测电路电流，电流表示数为1A，该电路通电1min消耗的电能为 [2]闭合开关S1和S2，电阻丝的两半并联，电流表测干路电流，根据并联电流规律，电流表示数为 25．电子式电能表表盘上标有“3000imp/（kW·h）”的字样（imp表示电能表指示灯闪烁的次数），将某电热水器单独接在电路中，电能表指示灯闪烁了315次，则该电热水器在上述时间内消耗的电能是 J，如果这些热量全部被、的水吸收，水的温度可升高 ℃。[，1个标准大气压] 【答案】 50 【详解】[1]电能表参数“3000imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁3000次。闪烁315次对应的电能为 [2]水吸收的热量，理论上升高温度 但标准大气压下水的沸点为100℃，初始温度50℃，实际最高温升为 26．小慧家中电能表如图所示，如果将一把电热水壶单独接入电能表所在的电路正常工作6min，电能表的转盘转过了360r，则电热水壶消耗的电能为 kW·h，电热水壶中装有1.5kg水，壶中水的高度为20cm，水对壶底的压强为 Pa。（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg） 【答案】 0.12 2000 【详解】[1]电能表的转盘转过了360r，电热水壶消耗的电能 [2]壶中水的高度为20cm，水对壶底的压强为p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-2m=2000Pa 27．如图所示电能表的示数为 kW·h。 【答案】3152.6 【详解】电能表是测量电能或电功的仪表。电能表示数最后一位为小数位，如图，电能表的示数为3152.6kW·h。 28．2025年新发布的小米手机15ultra的电池容量为6000mAh，支持120W超级快充。该手机电池电压为，则该电池充满一次电储存的电能为多少 J。理论上小米15ultra的待机电流为25mA，那么某次充满电后，该手机理论上最大能待机时间为 h。 【答案】 79920 240 【详解】[1]该电池充满一次电储存的电能为 [2]该手机理论上最大能待机时间为 29．图甲是电阻R和灯泡L的I-U图像，现将它们接入如图乙所示的电路中，当通过灯泡的电流为0.5A时，则通电1min，电路消耗的电能为 J。 【答案】210 【详解】在R的图像上取一点，由图可知，当电压为2V时，电流为0.2A，则R的阻值 根据串联电路特点，当通过灯泡的电流为0.5A时， 此时R两端电压 由图像可知，当通过灯泡的电流为0.5A时，灯泡两端电压 此时电源电压 则通电1min，电路消耗的电能 30．汽车的参数如上表所示，则汽车满载时对水平地面压强为 Pa，取10N/kg。电池的能量密度指的是“单位质量的电池所能释放的电能”，则电池包充满电时储存的电能为 kW·h，若采用800V、500A超级快充给电量耗尽的电池包充电，最快 h可以充满电。 满载质量 3t 轮胎与地面接触总面积 0.1m² 电池能量密度 0.2kW·h/kg 电池包质量 500kg 【答案】 3×10⁵ 100 0.25 【详解】[1]汽车满载时对水平地面压力为F=G=mg=3×103×10N/kg=3×104N 轮胎与地面接触总面积为0.1m2，所以汽车满载时对水平地面压强为 [2]由表中数据可知，电池能量密度为0.2kW·h/kg，电池包质量为500kg，根据电池的能量密度的定义可得，电池包充满电时储存的电能为W=W0×m0=0.2kW·h/kg×500kg=100 kW·h [3]100 kW·h=3.6×108J，根据W=UIt可得，采用800V、500A超级快充给电量耗尽的电池包充满电需要的时间为 31．小明发现爸爸买了一些充电电池，某个电池上标有“18650   3000mA·h    4.2V”字样，如图甲所示。 (1)已知18650是该电池的型号，18代表的是电池的直径为18mm，0代表的是电池的形状的圆形，那么65代表的是电池的 （选填“长度”、“体积”、“电压”）。“3000mA·h、4.2V”代表的是电池的容量，一节新的18650型电池充满电时存储的电能为 J。 (2)小明想给爸爸的电池做一个电量检测装置，他从网上查询到该电池的电量与电池的电压有关系，大致关系如下表所示，即电池电压会随着容量的减少而变小，而且当电池电压低于2.8V时，电池就会报废。 容量百分比/% 100 90 80 65 60 50 35 30 20 10 0 电池电压/V 4.20 4.08 4.00 3.92 3.87 3.82 3.78 3.77 3.73 3.68 2.8 由于电压表大量程不够精确，所以小明利用定值电阻和电压表的0～3V量程设计出如图乙所示的电路，在检测电池电量时，需要将电池放置在所设计电路图的电源位置。小明想将电压表的表头改成电池的容量表（例如xV标记为50%）。要求：在保证电路安全的前提下，电池容量从0至100%，对应的电压表指针偏转角度最大。推理计算可得出电压表“2.8V”的刻线应标记的电池容量为百分之多少?（写出必要的文字说明、表达式及最后结果）。 【答案】(1) 长度 (2)65% 【详解】（1）[1]已知18650是该电池的型号，18代表的是电池的直径为18mm，0代表的是电池的形状的圆形，由图甲可以观察到，电池的长度约为直径的3.5倍，那么65代表的是电池的长度。 [2]“3000mA·h、4.2V”代表的是电池的容量，一节新的18650型电池充满电时存储的电能为 （2）如图乙，电阻R1、R2串联，电压表测R1两端的电压，当电源电压为4.2V时，电压表满偏，示数为3V，对应电量为100%，此时R1两端的电压为3V，R2两端的电压为1.2V，由串联分压可知 当电源电压为2.8V时，由 解得，即电压表对应的值为2V时，标记的电池容量为0； 电压表示数为2.8V时，由串联分压可知 解得，此时的电源电压 由表中的数据可知，电压表“2.8V”的刻线应标记的电池容量为65%。 32．在做“比较两个灯泡的亮暗”实验时，可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少，如图是进行该实验的电路之一。 (1)利用如图所示电路，可控制变量 相等，验证 对电流做功多少的影响； (2)对于“电流做功多少与通电时间的关系”，是否必需通过实验去验证？ （选填“不必”或者“必须”）简要说明你的观点 。 【答案】(1) 电流和通电时间 电压 (2) 不必 同种规格的灯泡，通电时间越长，消耗的电能越多，电流做功越多 【详解】（1）[1]利用如图所示电路，两个灯泡串联在同一个电路中，同时通电，且电流相等，所以可控制变量电流和通电时间相等。 [2]通过调节滑动变阻器滑片位置，两个灯泡的电流和通电时间相等，改变两个灯泡两端的电压表示数，即灯泡的电压改变，观察灯泡亮度，所以能验证电压对电流做功多少的影响。 （2）[1][2]对于“电流做功多少与通电时间的关系”， 不必通过实验去验证；由于同种规格的灯泡，正常工作，电功率相同，通电时间越长，由可知，消耗的电能越多，电流做功越多。 33．在“探究电流与电压关系”的实验中，使用两节新的干电池、阻值为10Ω的定值电阻和滑动变阻器（标有“20Ω 2A”字样）等器材，连接电路如图甲所示。 (1)闭合开关，电流表有示数、电压表无示数，产生该现象的原因可能是 ； (2)排除故障后，闭合开关，多次调节滑片位置，依次得到A到E点的数据，并绘制I-U图像如图乙。分析可知， 点的数据是编造的，利用现有器材无法得到。根据图像可得出结论：在导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成 ； (3)调节滑动变阻器使电阻R两端电压为2.0V时，用时9s完成电流表的读数，这9s内，电阻R消耗的电能是 J； (4)为使实验结论更具普遍性，将电阻R更换为阻值为15Ω的定值电阻，重复上述实验，则根据新的实验数据绘制的图像在图乙中的区域 （选填“I”或“II”）。 【答案】(1)电阻R短路/电压表断路 (2) A 正比 (3)3.6 (4)II 【详解】（1）图甲实验电路，定值电阻、滑动变阻器与电流表串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压。闭合开关，电流表有示数，则电路通路，电压表无示数，可能是电压表并联部分短路了，所以可能是定值电阻R短路了，或者是电压表断路了。 （2）[1]电源为两节新干电池，电压为3V。图乙中，当定值电阻两端的电压为1.0V，变阻器两端的电压为 据串联电路的分压特点有 解得，此时变阻器接入电路的阻值 A点时，定值电阻两端的电压比1.0V小，变阻器两端的电压比2.0V大，则变阻器须接入的阻值比20欧大，而变阻器的最大阻值为20欧，所以定值电阻两端的电压比1.0V小，无法达到。 由图乙知，所绘制出的I-U图线是过原点的倾斜直线，则对应的电流与电压成正比，可得：在导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 （3）由图乙知，R两端的电压为2.0V时，通过电路的电流为0.2A，9s内，电阻R消耗的电能 （4）将10欧电阻更换为15欧，当电阻两端的电压相同时，据欧姆定律知，通过电阻的电流变小，所以根据新的实验数据绘制的图像在图乙中的Ⅱ区域。 34．随着智能手机的普及，人们越来越关注智能手机的使用感受，如性能、屏幕亮度、续航等。现在主流的手机屏幕采用OLED屏幕取代之前的LCD屏幕，小明想知道这两种屏幕哪个更省电，请你帮小明设计实验完成探究。 实验器材：相同尺寸且最大亮度相同的OLED屏幕和LCD屏幕、秒表、两台相同的手机。 (1)实验步骤: 。 (2)实验现象及结论： 。 【答案】(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）分别将OLED屏幕和LCD屏幕安装在两台手机上，将两台手机充满电并把屏幕亮度均调至最大亮度，同时开始播放同一个视频，用秒表计时，记录两台手机从满电到关机的时间分别为t1、t2 。 （2）若t1<t2，则LCD屏幕比OLED屏幕更省电；若t1>t2，则OLED屏幕比LCD屏幕更省电；若t1=t2，则两种屏幕耗电量相同。耗电量与屏幕工作时长有关，在相同初始电量、相同负载（播放视频等操作）下，屏幕持续工作时间越长，说明其单位时间耗电量越少，越省电。 35．小明的妈妈每天骑电动车上下班，夏天一周充一次电，而入冬后两天就需要充电。小明产生了疑问，夏天和冬天走的路程基本相同，为什么区别会这么大呢？小明通过查阅资料发现，电池的额定容量是指电池在25℃环境下的容量。于是他提出下列两个猜想： 猜想一：电池的实际容量与电池的新旧程度有关； 猜想二：电池的实际容量与环境温度有关。 (1)为了验证猜想一，小明进行的实验如下：将家里新旧程度不同的两部不同品牌的手机，在相同的环境温度下充满电，然后同时开始播放同一部电影，2h后较新手机的剩余电量为80%，较旧手机的剩余电量为30%，于是小明得出电池实际容量与电池的新旧程度有关。这一结论。你认为小明的实验 （选填“合理”或“不合理”），请说明理由： ； (2)小明用强光手电筒上，标有“3.7V，5000mA•h”字样的充电电池进行实验，将充电电池分别放在25℃、5℃、﹣5℃、﹣15℃的环境下充满电并利用手电筒放电（充电电池的充电、放电功率始终不变），得到如下表所示的实验数据。小明通过 来反映不同温度下电池的实际容量； 温度/℃ 充满电所需时间/h 满电放电时间/h 25 1.55 6.66 5 1.29 5.67 ﹣5 1.16 5.07 ﹣15 1.03 4.48 (3)分析表中数据可以得出结论：同一个电池，环境温度越高，电池容量越 ； (4)小明反思实验过程，发现整个实验最大的问题是 。要优化这个问题应选用一个电池容量 （选填“小一些”或“大一些”）的充电电池进行实验； (5)通过以上探究，小明进行合理推测，纯电动汽车更适合在我国 （选填“南”或“北”）方使用。 【答案】(1) 不合理 没有控制两块电池的品牌相同 (2)满电放电时间 (3)大 (4) 消耗时间太长 小一些 (5)南 【解析】【小题1】[1][2]为了验证猜想一，小明进行的实验如下：将家里新旧程度不同的两部不同品牌的手机，在相同的环境温度下充满电，然后同时开始播放同一部电影，2h后较新手机的剩余电量为80%，较旧手机的剩余电量为30%，于是小明得出电池实际容量与电池的新旧程度有关。这一结论。我认为小明的实验不合理，理由：没有控制两块电池的品牌相同 【小题2】在充电、放电功率始终不变的情况下，放电时间越长，意味着电池能释放的电能越多，也就反映出电池实际容量越大，所以通过满电放电时间来反映不同温度下电池的实际容量。 【小题3】从表格数据可知，随着环境温度降低，满电放电时间逐渐缩短，说明在温度越高时，电池满电放电时间越长，即同一个电池，环境温度越高，电池容量越大 。 【小题4】[1][2]由实验数据可知，实验过程中，最大的问题是消耗时间太长。要优化这个问题应选用一个电池容量小一些的充电电池进行实验，即充放电时间短。 【小题5】由前面结论知环境温度越高电池容量越大，我国南方地区相对北方地区温度较高，所以纯电动汽车更适合在南方使用。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 15.1 电能 电功 一、各种用电器的能量转化 1．下列四幅图中能量转化与内燃机压缩冲程能量转化相同的是（    ） A．甲图：钻木取火 B．乙图：电暖风机取暖 C．丙图：燃气灶烧水 D．丁图：水沸腾后将软木塞顶出去 2．小明家有一辆小汽车，他发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面是他思考的问题，说法正确的是（　　） 阀控密封式铅酸蓄电池 UXL220-2NFR （1-GFM-2002V，200Ah/10HR） 浮充电压（25℃） 2.22-2.24V 10小时率，终止电压1.8V（25℃） 200Ah 端子扭力 8.0~10.0N∙m A．该汽车的内燃机是一台四缸四冲程汽油机，如图甲所示是汽油机的压缩冲程 B．若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功40次 C．如表所示是小汽车用蓄电池铭牌的一部分，给蓄电池充电时，此时它将化学能转化为电能 D．如图丙是小汽车汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该汽油机的效率为30% 3．一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴，2025春晚精彩纷呈，融合传统与科技，隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目，简直让人眼前一亮！《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，主要是将电能转化为（　　） A．化学能 B．机械能 C．内能 D．光能 4．在下列有关实验中能量转化关系的描述中，不正确的是（　　） A．电热水壶工作时，电能主要转化为热能 B．风扇转动时，电能全部转化为机械能 C．给蓄电池充电时，电能转化为化学能 D．LED灯发光时，电能转化为光能和少量热能 5．2025年的春晚舞台上，舞蹈《秧BOT》宛如一颗璀璨的明星，吸引了无数观众的目光。“唢呐一响，科技登场！当最炫东北风遇上最酷机器人，当传统碰撞了时尚”，这一独特的创意融合，让我们看到了科技与艺术的完美结合，感受到了创新的力量在舞台上绽放出的绚丽光彩。下列说法正确的是（　　） A．节目中的唢呐声是借助音调判断出来的 B．观众看到机器人是黑色是因为表面反射了黑色光 C．手绢被机器人抛出的过程中只受到推力 D．机器人跳舞的过程中将电能主要转化为机械能 二、电能表的作用和读数 6．物理学是一门以实验为基础的学科。如图的电学仪器中，实验室用来测量电流的是（　　） A． B． C． D． 7．物理学是一门实验性很强的基础科学，正确使用仪器的技能是做好物理实验的基础，下列关于仪器的使用和读数正确的是（　　） A．如图甲，小球直径为1.1cm B．如图乙，测量烧杯质量时调节平衡螺母 C．如图丙，电能表的度数为4353.6kW•h D．如图丁，温度计所测温度的示数为21℃ 8．如图所示，是小明家安装的电能表。下列说法中正确的是（　　） A．该电能表的示数为 B．用该电能表和秒表可以估测家中用电器的实际功率 C．该电能表允许通过的最大额定电流为10A D．家中用电器消耗1J电能，该电能表指示灯闪烁3000次 9．小茗同学学习电能表知识后，回家仔细观察了她家的电能表如图所示，下列她针对此电能表的说法中正确的是（　　） A．“10（20）A”是说这电能表的标定电流是20安 B．“10（20）A”是说这电能表的额定最大电流是10安 C．此电能表应该接在220V的电路中使用 D．“600revs/(kW·h)”是表示这电能表上的转盘，每转过1转，消耗的电能是600kW·h 10．物理学是一门实验性很强的基础科学，正确使用仪器的技能是做好物理实验的基础，下列关于仪器的使用和读数正确的是（   ） A．如图甲、小球直径为1.1m B．如图乙，测量烧杯质量时调节平衡螺母 C．如图丙，电能表的度数为4353.6kW·h D．如图丁，温度计所测温度的示数为21℃ 三、电功概念及单位换算 11．下列物理量中，以科学家焦耳的名字作为单位的是（　　） A．电流 B．电压 C．电阻 D．电功 12．小杨家的电热水壶的容量为2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于80℃时，加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃），若冬天自来水的温度比夏天的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（　　） A．150kJ B．145kJ C．143kJ D．140kJ 13．下列关于物理量、物理量符号及其可用的对应单位、单位符号都正确的是（　　） A．机械效率——P——瓦（W） B．质量——V——升（L） C．电功——W——千瓦时（kW•h） D．燃料热值——q——焦•千克（J•kg） 14．物理学中以焦耳为单位的物理量是（　　） A．电流 B．电压 C．电阻 D．电功 15．如图所示，下列生活情境，涉及的物理知识说法正确的是（   ） A．图甲：煤块燃烧的过程没有发生能量的转化 B．图乙：计算机的CPU主要是用超导体材料制成的 C．图丙：加油前触摸金属块是为了释放身体上的静电 D．图丁：该电能表通过的电流为10~20A时才能正常工作 四、电功的公式及简单应用 16．手机是常用的电子工具．如图示是某款国产手机，使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是（　　） A．质量约为900g B．正常使用时，后壳温度约为65℃ C．充满一次电消耗的电能约为0.3kW·h D．长度约为1.7dm 17．如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器的规格是“100Ω  0.6A”闭合开关，在电路元件安全的前提下，最大范围内移动滑片，绘制了通过变阻器的电流与变阻器阻值关系的图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为 B．电阻阻值为 C．电压表的变化范围10~15V D．整个电路电功率最小时，20s内滑动变阻器消耗的电能为20J 18．如图甲所示是一款体重秤的简易电路，电路中电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为10Ω，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，秤盘下压力检测板M与可变电阻R相连。R的阻值与压力F的关系如图乙所示，闭合开关S后，下列说法正确的是（　　） ①当检测板所受压力F增大时，电压表的示数减小 ②该装置所能测量的最大质量为100kg ③若将R0换成5Ω的电阻，则该装置所能测量的最大压力将变小 ④一位同学站在体重秤上，5s内完成了称量体重的过程，这段时间内体重秤消耗的电能是3.6J，则该同学的体重为400N A．①③ B．②③ C．②④ D．②③④ 19．如图所示是某款国产手机，使用功率为100W的充电器可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是（　　） A．质量约为50g B．正常使用时，后壳温度约为 C．充满一次电消耗的电能约为 D．长度约为14dm 20．甲、乙两电热丝的电阻之比为4︰3，两端的电压之比为2︰1，则相同时间内消耗电能之比为（    ） A．1︰3 B．3︰1 C．2︰3 D．3︰2 21．甲、乙两灯的额定电压均为9V，测得其电流与电压变化的关系图像如图所示。若将甲、乙两灯并联接入电源电压为4V的电路中，干路电流为 A；若将甲、乙两灯串联接入电源电压为6V的电路中，通电10s，两灯消耗的总电能为 J。 22．小明家上月初和上月末电能表的示数如图所示，则他家上个月使用的电能为 。 23．小明家月初时电能表的示数如图所示，月末时电能表的示数为。若用电价格为0.5元/度，则小明家这个月需要缴纳电费 元。 24．如图所示的电路，电源电压恒为3V，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为1A，该电路通电1min消耗的电能为 J；闭合开关S1和S2，电流表示数为 A。 25．电子式电能表表盘上标有“3000imp/（kW·h）”的字样（imp表示电能表指示灯闪烁的次数），将某电热水器单独接在电路中，电能表指示灯闪烁了315次，则该电热水器在上述时间内消耗的电能是 J，如果这些热量全部被、的水吸收，水的温度可升高 ℃。[，1个标准大气压] 26．小慧家中电能表如图所示，如果将一把电热水壶单独接入电能表所在的电路正常工作6min，电能表的转盘转过了360r，则电热水壶消耗的电能为 kW·h，电热水壶中装有1.5kg水，壶中水的高度为20cm，水对壶底的压强为 Pa。（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg） 27．如图所示电能表的示数为 kW·h。 28．2025年新发布的小米手机15ultra的电池容量为6000mAh，支持120W超级快充。该手机电池电压为，则该电池充满一次电储存的电能为多少 J。理论上小米15ultra的待机电流为25mA，那么某次充满电后，该手机理论上最大能待机时间为 h。 29．图甲是电阻R和灯泡L的I-U图像，现将它们接入如图乙所示的电路中，当通过灯泡的电流为0.5A时，则通电1min，电路消耗的电能为 J。 30．汽车的参数如上表所示，则汽车满载时对水平地面压强为 Pa，取10N/kg。电池的能量密度指的是“单位质量的电池所能释放的电能”，则电池包充满电时储存的电能为 kW·h，若采用800V、500A超级快充给电量耗尽的电池包充电，最快 h可以充满电。 满载质量 3t 轮胎与地面接触总面积 0.1m² 电池能量密度 0.2kW·h/kg 电池包质量 500kg 31．小明发现爸爸买了一些充电电池，某个电池上标有“18650   3000mA·h    4.2V”字样，如图甲所示。 (1)已知18650是该电池的型号，18代表的是电池的直径为18mm，0代表的是电池的形状的圆形，那么65代表的是电池的 （选填“长度”、“体积”、“电压”）。“3000mA·h、4.2V”代表的是电池的容量，一节新的18650型电池充满电时存储的电能为 J。 (2)小明想给爸爸的电池做一个电量检测装置，他从网上查询到该电池的电量与电池的电压有关系，大致关系如下表所示，即电池电压会随着容量的减少而变小，而且当电池电压低于2.8V时，电池就会报废。 容量百分比/% 100 90 80 65 60 50 35 30 20 10 0 电池电压/V 4.20 4.08 4.00 3.92 3.87 3.82 3.78 3.77 3.73 3.68 2.8 由于电压表大量程不够精确，所以小明利用定值电阻和电压表的0～3V量程设计出如图乙所示的电路，在检测电池电量时，需要将电池放置在所设计电路图的电源位置。小明想将电压表的表头改成电池的容量表（例如xV标记为50%）。要求：在保证电路安全的前提下，电池容量从0至100%，对应的电压表指针偏转角度最大。推理计算可得出电压表“2.8V”的刻线应标记的电池容量为百分之多少?（写出必要的文字说明、表达式及最后结果）。 32．在做“比较两个灯泡的亮暗”实验时，可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少，如图是进行该实验的电路之一。 (1)利用如图所示电路，可控制变量 相等，验证 对电流做功多少的影响； (2)对于“电流做功多少与通电时间的关系”，是否必需通过实验去验证？ （选填“不必”或者“必须”）简要说明你的观点 。 33．在“探究电流与电压关系”的实验中，使用两节新的干电池、阻值为10Ω的定值电阻和滑动变阻器（标有“20Ω 2A”字样）等器材，连接电路如图甲所示。 (1)闭合开关，电流表有示数、电压表无示数，产生该现象的原因可能是 ； (2)排除故障后，闭合开关，多次调节滑片位置，依次得到A到E点的数据，并绘制I-U图像如图乙。分析可知， 点的数据是编造的，利用现有器材无法得到。根据图像可得出结论：在导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成 ； (3)调节滑动变阻器使电阻R两端电压为2.0V时，用时9s完成电流表的读数，这9s内，电阻R消耗的电能是 J； (4)为使实验结论更具普遍性，将电阻R更换为阻值为15Ω的定值电阻，重复上述实验，则根据新的实验数据绘制的图像在图乙中的区域 （选填“I”或“II”）。 34．随着智能手机的普及，人们越来越关注智能手机的使用感受，如性能、屏幕亮度、续航等。现在主流的手机屏幕采用OLED屏幕取代之前的LCD屏幕，小明想知道这两种屏幕哪个更省电，请你帮小明设计实验完成探究。 实验器材：相同尺寸且最大亮度相同的OLED屏幕和LCD屏幕、秒表、两台相同的手机。 (1)实验步骤: 。 (2)实验现象及结论： 。 35．小明的妈妈每天骑电动车上下班，夏天一周充一次电，而入冬后两天就需要充电。小明产生了疑问，夏天和冬天走的路程基本相同，为什么区别会这么大呢？小明通过查阅资料发现，电池的额定容量是指电池在25℃环境下的容量。于是他提出下列两个猜想： 猜想一：电池的实际容量与电池的新旧程度有关； 猜想二：电池的实际容量与环境温度有关。 (1)为了验证猜想一，小明进行的实验如下：将家里新旧程度不同的两部不同品牌的手机，在相同的环境温度下充满电，然后同时开始播放同一部电影，2h后较新手机的剩余电量为80%，较旧手机的剩余电量为30%，于是小明得出电池实际容量与电池的新旧程度有关。这一结论。你认为小明的实验 （选填“合理”或“不合理”），请说明理由： ； (2)小明用强光手电筒上，标有“3.7V，5000mA•h”字样的充电电池进行实验，将充电电池分别放在25℃、5℃、﹣5℃、﹣15℃的环境下充满电并利用手电筒放电（充电电池的充电、放电功率始终不变），得到如下表所示的实验数据。小明通过 来反映不同温度下电池的实际容量； 温度/℃ 充满电所需时间/h 满电放电时间/h 25 1.55 6.66 5 1.29 5.67 ﹣5 1.16 5.07 ﹣15 1.03 4.48 (3)分析表中数据可以得出结论：同一个电池，环境温度越高，电池容量越 ； (4)小明反思实验过程，发现整个实验最大的问题是 。要优化这个问题应选用一个电池容量 （选填“小一些”或“大一些”）的充电电池进行实验； (5)通过以上探究，小明进行合理推测，纯电动汽车更适合在我国 （选填“南”或“北”）方使用。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$