第十五章 电功和电热 跨学科实践-【拔尖特训】2025-2026学年九年级下册物理(苏科版·新教材)

跨学科 白基础进阶 1.某城市实施阶梯电价，具体方案如表所示，小 刚观察并记录了他家三个时刻的电能表示数 (如图)，则这一天中他家高峰期消耗电能 度，这一天共用去电费 元。 用电时段 时段范围 电价/（元·度 高峰期 早上8：00~晚上9：00 0.55 低谷期 晚上9：00~早上8：00 0.30 kW·h kW·h 06150 06210 电子式电能表 电子式电能表 220V10(40)AD: 220V10(40)AD 50z3200imp/&W.h) 50z3200imp/&w.h) 第一天早上8：00 第一天晚上9：00 kW·h 06240 电子式电能表 220V10(40)AD: 50Hz3200imp/kW·h) 第二天早上8：00 (第1题) 2.随着生活水平的不断提高，家用电 器的种类越来越多，电能的消耗也 逐渐增大。实践小组对家庭用电情 况产生了研究兴趣，并进行了调查研究。小组 成员对各自家庭2024年下半年的用电情况进 行了调研，并制作了所调查家庭下半年每月 平均电费统计表，表格如下（电费价格不变）： 月份 电费/元 7 90 6 80 9 50 10 76 11 68 12 86 (1)根据表中数据在图中绘制出“电费一月 份”的图像。分析图像可以获取的信息是 第十五章电功和电热 实践 “答案与解析”见P15 (写出一条即可)。 ↑电费/元 100 90 80 70 60 50 40 30- 20- 10 078910112月份 (第2题) (2)节约能源应从点滴做起，请你提出一条 节约用电的措施： (合 理即可)，并说明理由： (2025·湖北)为了解家中用电情况 并提出安全用电、节约用电的建议 某同学对家庭电器用电情况进行了 调查，结果如表所示，家庭电路电压为220V。 家庭电器用电情况调查表 时段18：00~19：00 房间家用电器功率/W数量使用时长/min 客厅 空调 2750 60 客厅 电水壶 1000 65 客厅 吊灯 80 1 60 客厅 筒灯 5 10 0 厨房 电饭煲 1000 1 30 厨房 灯 40 60 厨房 抽油烟机 100 1 18 卫生间 灯 30 10 (1)求客厅空调正常工作时的电流。 (2)求电水壶正常工作时的电阻。 (3)表中的厨房电器在调查时段内总共消耗 的电能为多少千瓦时？ (4)该同学利用掌握的电学知识，积极参与 街道安全用电、节约用电宣传工作，请帮他完 成如图所示的宣传栏中①或②的提示语。 25 拔尖特训·物理（苏科版）九年级下 景霸用电 m凳同行 E4 家中浸水时切 断总电源 不使用绝线皮 使用家用电婴 破湖的导线 注意节能 卫灯泡就先 人断电，用 开开 毕斯电 人支通用电 公园街道办事处宣 (第3题) 幻素能攀升 4.小强上网查阅资料得知：一般 kW-h 情况下空调制冷时调高2℃， 35120 单相电子式电能表 虽然人体并不会感觉很明显， 220V10(40)A50H 1200imp/(kW·h) 但可节省近10%的电能。为 了验证这种说法的真实性，小 (第4题) 强进行了测算。请你填写实验步骤中空缺的 内容：①关闭其他用电器；②打开空调，将制 冷温度设定为25℃，待其正常工作后，数出 如图所示的电能表的指示灯在1min内闪烁 了40次；③将制冷温度调高2℃，待其正常 工作后，数出电能表的指示灯在2min内闪 烁了75次。此次实验对比下来，将制冷温度 调高2℃，可以节省 %的电能。 5.家庭电路中用电器耗能情况 kW·h 的研究。 34152 单相电子式电能表 【前期准备】小明和小华收 220V10(40)A50Hz 3000imp/众kW.h)-o 集了小明家中部分用电器和 指示灯 (第5题) 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 26 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 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)小华按自已的方案进行操作，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。4.bc不发光解析：当闭合开关S 时，灯I不发光，则灯泡可能发生了 短路或电路存在断路，用测电笔分别 检测a、b、c三点时，只有a点和b点 可以使测电笔的氖管发光，说明电路 没有发生短路（否则保险丝熔断，火线 不带电)，则该电路可能存在断路故 障，则a点和b点与火线是相连的：c 点不能使测电笔的氖管发光，c与零 线相连，则该电路的故障是bc断路： 维修后闭合开关S,灯泡发光，用测电 笔检测b点时，因与零线连通，测电笔 的氖管不发光 5.C解析：若是插座处原来就短路， 则在没有插入台灯时，空气开关就已 经跳闸了，故A错误；若是台灯的插 头处短路，则在台灯插头插人插座时， 电路就会出现短路，而不会等到闭合 台灯开关时才跳闸，故B错误：若是 灯座发生了短路，则在台灯插头插人 插座，并且闭合台灯开关时，电路出现 短路，空气开关跳闸，故C正确：若是 开关发生了短路，则电路是接通的，对 正常工作的用电器没有影响，也不会 跳闸，故D错误 6.C解析：照明灯的开关接在了零 线与灯泡之间，不会引发空气开关跳 闸，只是容易发生触电事故，A不符合 题意：由电能表上的参数可得，电路可 以承载的最大功率P=UI=220V× 40A=8800W,正在使用的所有用电 器的总功率为6kW,其中电饭锅的 功率为1.5kW,将电饭锅插头从插座 中拔出，再将功率为1kW的电热水 壶插头接人插座中，电路中用电器的 总功率变小，B不符合题意；如果接人 电热水壶的插座短路，没有插入电热 水壶时，空气开关就应该会跳闸，所以 闭合电热水壶上的开关，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。 7.C解析：由于电路中只存在一处 断路故障，可以采用排除法。若熔丝 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：若P、M间某处断路，则M 点不再与火线相通，测电笔接触M点 时氖管不能发光，B不符合题意：若 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；若N、 Q间断路，则N点与火线相连，测电 笔氖管也应该发光，D不符合题意。 8.C解析：若灯泡断路，a处不与火 线相连，测电笔在a处不会发光，而此 时测电笔检测a处氖管发光，故A错 误；若b、c间断路，b处不与火线相 连，测电笔在b处不会发光，而此时测 电笔检测b处氖管发光，故B错误：若 a、d间断路，d处不与火线相连，测电 笔在d处不会发光，a处通过灯泡与 火线相连，b、c在火线上，a、b、c三处 氖管都发光，与题干描述现象一致，故 C正确；若进户线零线断路，d处会通 过a处、灯泡与火线相连，测电笔在d 处会发光，而此时测电笔检测d处氖 管不发光，故D错误。 9.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ab→三孔插座的右孔这一段 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→ 三孔插座的左孔这一段电路完好，故 为c、d间的导线断路。 10.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。 跨学科实践 1.64.2 2.(1)如图所示7月份消耗电能最 多(2)及时关灯电功率一定，减 少使用时间，根据W=P可知，可减 15 少电能的消耗 ↑电费/元 100 9 80 70 60 50 40 30 20 10 7 89101112月份 (第2题) 3.(1)由P=UI得客厅空调正常工 作时的电流I=元-20V P2750W =12.5A U (②)由P=R得电水壶正常工作时的 U2(220V)2 电阻R=p=1000W=48.40 (3)由W=P1得电饭煲消耗的电能 W1=1kW×0.5h=0.5kW·h,厨房 灯消耗的电能W2=0.04kW×1h= 0.04kW·h,抽油烟机消耗的电能 W3=0.1kWX0.3h=0.03kW·h, 厨房电器共消耗的电能W=W,十 W,+W3=0.5kW·h+0.04kW·h+ 0.03kW·h=0.57kW·h(4)①避 免大功率电器同时工作；②不用湿手 接触开关或用电器 4.6.25解析：电能表上的 1200imp/(kW·h)的物理意义是每 消耗1kW·h的电能，电能表的指示 灯闪烁1200次，升温前1min消耗的 40 imp 电能W前=1200imp/kw,hD kw·h,升温后1min消耗的电能 1 W后=2 75 imp X1200imp/kw·hD= 克W,所以1mm节约的电能 △W=W前 kw·h一 w后=0 立kwh=kWh故节省电能的 1 百分比为 40 kw.h 1 kw.h 一×100%=6.25%。 30 5.【前期准备】88003415.2 【课题一】(1)60(2)C(3)小华 (4)1075【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，故接人 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-】(1)电能 表指示灯闪烁了3次，该节能灯消耗 3 的电能W=3okw·h=0.001kw,h W 3600J,电流做功的功率P= t 3600J=60W。(2)因节能灯的功率 60s 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。(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，所以由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'= 300kw·h=3000×3.6×10°J= 1200J,此时节能灯的电功率P′= _1200J=10w:时间1内白炽灯 t 120s 消耗的电能W自炽灯=P白炽灯t= 40W×t,节能灯消耗的电能 W节能灯=P'1=10W×1,节约的电能 △W=W白炽灯一W节能灯=40WX1一 10W×t=30W×t,节能灯可以节约 电能的百分比刀一W台斯 △W ×100%= 30W×100%=75%.【课题=】指 40W×t 示灯闪烁了60次，电压力锅消耗的电 能W”=3000kW·h=0.02kw·h, 电压力锅连续工作0.1h,消耗的电能 W总=Pt”=1.2kW×0.1h= 0.12kW·h,因为W”<W总，所以电 压力锅是间歇工作的。 第十五章整合拔尖 [高频考点突破] 典例1D解析：电压表的示数 U1=U一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=152时，电路总电阻最 大，电路中的电流最小，Imm三 U 6V R,+R,15Q+50=0.3A,此时 U1=InR1=0.3AX152=4.5V, 故选项A错误：P2=IR2,所以P? 与电流I是二次函数关系，故选项C 错误：当R,'=0时，电流最大，Im= 是-器-L2A.Px=iR (1.2A)2×52=7.2W,电流最小为 0.3A,P2小=Imm2R2=(0.3A)2× 52=0.45W,故选项D正确 「跟踪训练]1.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V,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1是--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=R可知，小灯泡功率与电 流的图像不是一条直线，故B错误； 当滑动变阻器接人电路的电阻变小 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=R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U 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2D解析：先在题图甲中作出 电阻R。的I-U图像，如图所示。由 答图可知，当U短=1.8V时，I= 16 U题=1.8y=0.36A 0.24A,Im= 52 I=I1.+Io=0.24A+0.36A= 0.6A,D对；当U题'=1V时，I'= 02发- =0.2A, I'=Im',A错；据P=UI和图像可 知，当1V<U≤1.8V时，Pm> P1,B错；P总mx=UI=1.8VX 0.6A=1.08W<1.5W,C错 ↑I/A 0.43F3 0.3 0.2 0.1 00.61.21.82.40/V (典例2图) [跟踪训练]2.(1)0.625(2)2~ 25(3)6(4)0.57解析：(1)图 甲中L、R与④串联，①与R并联， U1.=U-UR =3 V-UR,UR=0.5 V时，U=U颜=2.5V,由图乙可知 I1额=0.25A,P1额=U1额I1颜= 2.5V×0.25A=0.625W。(2)图线 _U_2.5V a对应的过程中，R,=了一0.1A _业=Q.5Y=2n,R的调 250,R,-12-0.25A 节范围是2~252。(3)由图乙可知， 若将R替换成R。,则L工作时的阻 值R-U-L=3V-25Y=6n Io 0.125A (4)若将R替换为与L,相同的小灯 泡，则根据串联分压原理可知，每个小 灯泡两端电压为1.5V,由图乙可知， U=1.5V时，≈0.19A,则电路消 耗的总功率P总=UI'=3VX 0.19A=0.57W. 典例3C解析：由图甲可知，R、 R2串联，电压表测量R2两端的电 压，电流表测量电路中的电流；闭合开 关S,滑动变阻器的滑片P从a端移 至b端的过程中，由图乙可知，当滑动 变阻器R,的阻值为102，R,消耗的 电功率为3.6W,由P=R可知，此