第2章 专题拓展 电能知识的实际应用（上册）-【拓展与培优】2026-2027学年九年级全一册科学同步练习（浙教版·新教材 浙江专版）

(© 九年级 专题拓展 电能 1.甲车两侧远光灯的规格均为“12V60W” 供电的蓄电池电压为12V,最大容量为60Ah.某天 晚上，该车熄火时忘记关闭远光灯，则车上蓄电池 最多能供两个远光灯正常工作 h第二天由 于蓄电池的电能耗尽，甲车无法启动，需要借用乙车 的蓄电池“搭电”启动，如图所示.“搭电”时，先用电线 将甲车蓄电池的正极与乙车蓄电池的 极相 连，再将另两个电极用电线连通（如果误接，蓄电池 会被短路)。 2.电动自行车已成为大众化的一种交通工具， 小明对家里的电动自行车进行了测试，他骑车在平 直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度 和牵引力F随时间t变化的关系图象.已知匀速 行驶时，电动机输入电压48V,输入电流5A,由图 可知，0~2s电动自行车受到的摩擦力为 N;电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的 效率为 v/(m-s) A FN 135 35 12/s 01 12t/s 3.如图所示为“Pad”的充电 器，参数标有5V2.1A,表示充电 电压是5V,最大输出电流2.1A, 电板充满电所储存的电能是 113400J.若“iPad”充电时以最大 输出电流充电，要将空电板充满 电需要 小时，小明觉得充电时间太长了， 他想为什么苹果公司在设计时不把最大输出电流 提高呢？这样可以实现快速充电，于是他请教了科 学老师，老师告诉了他一个信息，影响锂电池寿命 的最大杀手是电板发热，小明恍然大悟，请你解释 其中的原因 4.如图所示为“无人机”（多功能飞行器），它具 有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调 查、无人配送等方面具有广阔的前景 全一册 知识的实际应用 旋翼 电动机 相机 (1)起飞时，塔大四个旋翼的转速，使吹向下方 的风量塔加，无人机就会上升，这是因为力的作用 是 .在空中飞行时，只要增加 侧两 个旋翼的转速，就能使无人机右侧抬升，向左倾斜 飞行. (2)若该机在30s内匀速竖直上升120m进行 空中拍摄，则它飞行的速度是多少？ (3)该机一个旋翼的电动机额定功率为30W, 额定电压为15V,电动机正常工作时，通过的电流 为多少？ (4)该机所需的能量是由一块输出电压为 15V,容量为5000mA·h的电池提供，若电能的 80%用于飞行，飞行时的实际功率为100W,则该机 最多能飞行多少时间？ 5.电灯是一项伟大的发明，没有人能独享这份 荣耀，它经历着如下的“进化史” 1879年，托马斯·爱迪生发明碳丝灯，通电后 碳丝温度高达2000℃左右，进入白炽状态而发光， 所以也称“白炽灯” 1910年，美国通用电气实验室发现用钨丝制造 的灯既便宜又明亮. 1934年，欧文·米兰尔进一步改进，将灯丝烧 成螺旋形，使发出的光更明亮 20世纪30年代，人们研制出了荧光灯，利用发 光气体发出的光使灯里的涂膜发亮，它比普通灯温 ● 度低并省电. ● 最近，人们还发明了大功率LED灯，它更省电， 寿命更长 MRAARBAC 101 科 请回答： (1)为了安全用电，控制灯的开关必须接在家 庭电路的 线上. (2)如图，灯丝烧成螺旋形的原因是 (填“增加”或“减少”)散热。 (3)5瓦的LED灯与100瓦的白炽灯正常发光 时的亮度相当.若用1只5瓦的LED灯代替100瓦 的白炽灯使用4万小时，请通过计算说明选择哪种 灯比较经济？ 注：目前电费0.53元/千瓦时，其他数据如表. 灯的种类 额定功率 使用寿命 市场价格 白炽灯 100瓦 1万小时 3元/只 LED灯 5瓦 4万小时 20元/只 6.图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V, 它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段 的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙 为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S 是自动控制开关.将电饭煲接入220V电路中，在电 饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化 的图象如图丙所示求： P/W 660 40 220Vo 51015202530tmin 丙 (1)030min,电饭煲产生的总热量， (2)S和S均闭合，电路中的总电流. (3)在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第 一次自动断开产生的热量相同用电高峰期，当实际 电压为198V时，使用该电饭煲，从开始工作到S 第一次自动断开需要多长时间. @ 7.为创建全国“环保节能模范城市”，新建的小 区将普遍安装太阳能酪灯，如图甲所示是某型号太 阳能路灯，图乙是它的结构示意图，图丙是该太阳 能路灯的技术参数. 太阳能 电池板 铅酸 蓄电池 甲 ××太阳能路灯 太阳能电池：输出功率40W 铅酸蓄电池：12V 电灯：“12V10wm“高效节能灯1盏” 照明时间：10h/天，最多连续阴天4晚上 备注：配有太阳能路灯专用控制器（过充及过放保护，光控、 声控均可) 丙 ()太阳能路灯专用控制器实质上是一个由光、 声音和时间控制的单刀多掷开关如图乙中的S晚上 要让电灯发光，控制器将控制开关S与 触 点接触；铅酸蓄电池在充电过度或放电过度的情况 下均会缩短使用寿命，为了避免铅酸蓄电池过充或 过放，控制开关S与 触点接触即可， (2)铅酸蓄电池最多能储存多少千瓦时的电能？ (3)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为 1000J/(s·m)(每一秒钟辐射在每1平方米上的 光能为1000J),太阳能电池光电转换率为8%，则 太阳能电池板的面积为多大？ 九年级 8.如图是风光互补路灯系统，该系统既可以通 过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池中，也可 以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池中；在 风、光都具备时可以同时发电.某种型号的风光互补 路灯技术参数如下： 能电 机 风力发 风力发 风力发 太阳能电 路灯额 路灯额 电额定 电额定 电机启 池板平均 定电压 定功率 功率 风速 动风速 输出功率 260W 8 m/s 3 m/s 24V 60W 100W (1)假设路灯每晚工作10h,求路灯正常工作 时的电流和每晚消耗的电能 (2)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为 800J/(s·m)(1s辐射在1m上的光能为800J), 若太阳能电池板的面积为1.25m,太阳能电池光 电转换效率为多大？ (3)在平均风速为8/s的晚上，风力发电机除 了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如 果风力发电机一晚上工作时间为8h,则在这段时 间内蓄电池储存电能是多少？ (4)已知风力发电机的输出电功率P与风速 的平方成正比.我市沿海风速不低于5m/s的时间 每年不少于4000h,试估算这台风光互补路灯系统 利用风能的最小年发电量是多少？ 全一册 M国 9.如图甲是一台落地电风扇，电风扇的参数见 下表；乙图是电风扇的尺寸示意图，由于电风扇的 质量分布不均匀，它的重力作用点在P点；电风扇 内部的电路图可简化为丙图，图中的①代表电动 机，R1,R2是限流电阻. 风速挡位 3挡 扇叶直径 50 cm 单台净重 6.0kg 电动机线圈电阻 202 额定电压 220V 高挡时 60W 电动 机功 中挡时 40W 率 低挡时 20W 线 B220V 8零线 地线 甲 公 (1)小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电 风扇被碰倾倒时能自动断开电路.此开关应该安装 在丙图中的 (填“A”“B”或“C”)处. (2)将电风扇调到最高挡（最大风速），H调到 最大值，此时H=120cm,它的放置状态如图乙所 示，在水平方向扇叶受到空气对它向左的作用力 F=16N,重力作用点P离电风扇底座中轴线横向距 离a=15cm,P点离地面的距离b=40cm,底座半 径r为17cm.当电风扇的风速达到最大时，它会翻 倒吗？请用杠杆平衡原理计算说明.(g=10N/kg) (3)电风扇在额定电压下工作，当旋转开关调 到2位置时，风速挡位是（填“低挡”“中挡” 或“高挡”)；此时，电动机两端的电压为100V,求 R,的阻值及电动机的输出功率， 103 科 10.小明的妈妈为了改善早餐的营养，买了一 台全自动豆浆机，如图甲所示.图乙所示是豆浆机的 主要结构：中间部位是一个带电动刀头的电动机， 用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形 状的电热管，负责对液体加热煮沸.下表是这个豆浆 机的主要技术参数；图丙所示是豆浆机正常工作做 一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的 “P-t”图象 P/W 1210 120 02 4 681012i/min 丙 型号 2YL-624 额定电压 220V 额定频率 50 Hz 电机功率 120W 加热功率 1210W 容量 1000ml 请解答下列问题： (1)豆浆机正常工作时的最大电流是多大？ (2)豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的 电能是多少？ (3)在一次豆浆机工作的时候，小明将家里的 其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作 时，家里标有“2400r/kW·h”字样的电能表转盘在 2min内转过了80转.此时电路的实际电压是多大？ 104 @ 11.某电蒸锅的发热体是用一种叫PTC的半 导体元件制成的，它的发热特性使其具有自动保温 的功能，其电阻Rr随温度t的变化曲线如图1所 示.图2是它的简化工作电路图，电源电压为220V, R。是阻值可调但不受温度的影响的调控电阻.则： 4R/2 200 160 120 PTC元件调控电阻 80 40 R 020406080100120140t/℃ o220V。 图1 图2 (1)当温度达到100℃时，此时电蒸锅的总功 率为880W,求此时调控电阻R。的阻值. (2)电蒸锅的温度达到120℃时，将R。的阻值 调节为102，此时电蒸锅的总功率是多少？ (3)请分析，电蒸锅为什么能自动维持在一定 的温度？R1=R1',即：220V U2 U'2 ×10min=(210V)× R R t1',解得：t1'≈11min. C组 17.(1)由题意可知电梯高6m,电梯与地面夹角 为30°，电梯的运行速度为1m/s,可以计算出电梯的长 sn0一12m,根据速度公式可以计算扶梯将行 度s=6m s=12m=128 人从底端运送到顶端的时间t一。一1ms (2)最大电流下扶梯输送能力为2人/秒：W:= mgh=50kg×10N/kg×2×6m=6000J.电动机输 出的机械功：W电=W言=7500J,P电=7500w. 0.8 (3)P我=Pa-P电=U-P电=2000W,R=P监= 12 3.22. 专题拓展电能知识的实际应用 1.6正 2.3587.5% 3.3由于电流热效应，充电电流越大，单位时 间电池产生的热越多，锂电池寿命越短 4.1)相互的右(2)它飞行的速度是：0=产 120m-=4m/s(3)电动机的额定电压是15V,额定 308 P 30 W 功率为30W,故额定电流：1=元-15V2A (4)W电=15V×5000mA·h=2.7×10J,t= w电-2.7×10JX80%=2160s. P 100W 5.(1)火(2)减少(3)一只白炽灯的使用寿命 为1万小时，则工作4万小时需要4只白炽灯，4只白 炽灯需要的费用：4只×3元/只=12元，白炽灯的功 率P=100W=0.1kW,白炽灯消耗的电能：W=Pt= 0.1kW×40000h=4000kW·h=4000千瓦时，则电 费：0.53元/千瓦时×4000千瓦时=2120元，使用白 炽灯共需要支付费用：12元十2120元=2132元： LED灯的功率P'=5W=0.005kW,LED灯消耗的 电能：W'=P't=0.005kW×40000h=200kW·h= 200千瓦时，则电费：0.53元/千瓦时×200千瓦时= 106元，使用IED灯共需要支付费用：20元+106元 =126元<2132元：故选择LED灯比较经济 6.(1)9.9×10J(2)3A(3)740.7s 7.(1)cb(2)每天10小时，最多连续阴天4 晚，W=Pt=0.01kW×10×4h=0.4kW·h.(3)太 阳能电池板1s产生的电能为：W=Pt1=40W×1s= 40】因为W=P1t1S,所以太阳能电池板的面积S= W 40J P1t1'71000J/(s·m)×1s×0.08 =0.5m. _P=60W=2.5A,w=P1=60W× 8.(1)1==24V 10X3600s=2.16×10J(或0.6kW·h).(2)太阳 能电池板接收到的总功率Pa=800J/(s·m)× 1.25m=1000W,太阳能电池板平均输出功率P出= 100W,所以光电转换效率为：7-P:=100W P出=100W 10%.(3)蓄电池可储存的电能W=(P领一P灯)t= (260×10-3kW-60×10-3kW)×8h=1.6kW·h. ,P氢=Va (4)根据题意有：p=,当风速为5m/s时风力 发电机输出功率P= V金P数，所以最小年发电量约 5 为W=PY=TP'=8×260X103kw× 4000h=406.25kW·h 9.(1)A(2)以底座最左端与地面接触位置为 支点，力矩均为19.2N·m,故不会翻倒.(3)中挡 R1=3002,P箱出=36.8W. 10.(1)已知最大功率P,=1210W,所以正常工 P11210W 作时的最大电流：1-元-220V=5.5A.（2)由 图象可知，豆浆机正常工作一次电热管工作时间t1= 9min,电动机工作时间t2=2min,豆浆机正常工作做 一次豆浆消耗的电能：W=P1t1+P:t2=1210W× 9×60s+120W×2×60s=667800J.(3)豆浆机 1 1min内消耗的电能W去=2400kw·h×0= 0kW·h=6X10J,豆浆机实际功率：P W多 t 6×10J=1000W,电热管电阻：R=p=1210W U(220V) 60s 402,电路实际电压：U=√PR= /1000W×402=200V. 11.(1)在100℃时，Rr=400,由R=p 2202V 880w=552,R,=R-Rr=552-402=152. (2)在120℃时，R,=1002,电蒸锅的总功率：P= =0Q=440W.3)低于100℃时，Rr的阻值 随温度升高而减小，发热功率会变大，电蒸锅的温度 会升高，超过100℃后，Rr的阻值随温度升高而墙大， 发热功率会变小，电蒸锅的温度会降低，从而实现自 动保温在100℃左右. 第4节核能 例B ·13·