第18章 电功率（提升卷）-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

单元素养训练（十二） 第18章 电功率（提升卷） 一、选择题（本大题共10小题。每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。） 1．表中为某品牌电冰箱和电热水壶铭牌上的部分信息。当它们都正常工作时，下列说法正确的是（　　） 电冰箱 额定电压 220V 电源频率50Hz 额定功率 140W 电热水壶 额定电压 220V 电源频率 50Hz 额定功率 1000W A．电冰箱消耗电能比电热水壶消耗电能快 B．通过电冰箱的电流比通过电热水壶的电流大 C．电冰箱正常工作1h，消耗的电能是0.14kW•h D．电热水壶正常工作1s，产生的热量是220J 2．如图甲所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等。如图乙所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析正确的是（　　） A．ab段两端的电压等于bc段两端的电压 B．bc段产生的热量小于cd段产生的热量 C．首先冒烟、燃烧的是ab段 D．通过ab段的电流小于通过cd段的电流 3．如图所示的电路中，电源电压恒定，R1：R2＝1：2。开关S闭合后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2；R1、R2的电功率分别为P1、P2；相同时间内通过R1、R2的电流做的功分别为W1、W2；相同时间内R1、R2产生的热量分别为Q1、Q2。则下列说法正确的是（　　） A．I1：I2＝1：2 B．P1：P2＝1：4 C．Q1：Q2＝4：1 D．W1：W2＝2：1 4．如图所示，分别用甲、乙两个电热水壶装相同质量、相同温度的水后接在220V恒定电压的电源上，并用同一个电能表测量它们消耗的电能，电能表的表盘如图丙所示，把壶内的水加热到90℃（不考虑此过程的物态变化），两壶所用的时间和电能表表盘转的圈数如表所示，甲、乙热水壶中水吸收的热量分别是Q1、Q2，消耗的电能分别是W1、W2，以下说法正确的是（　　） 热水壶 水加热到90℃所需要的时间t/s 电能表表盘转动的圈数n 甲 300 35 乙 350 38 A．Q1＝Q2 W1＜W2 B．Q1＜Q2 W1＜W2 C．Q1＝Q2 W1＞W2 D．Q1＜Q2 W1＞W2 5．某定值电阻两端的电压从10V升高到15V，通过它的电流变化了0.5A，则该电阻消耗的电功率变化了（　　） A．12.5W B．10W C．7.5W D．2.5W 6．灯泡L1、L2的额定电压均为6V，两灯的电流随电压变化图像如图所示。仅将L1、L2接入电路，保证所有元件安全的前提下，下列说法正确的是（　　） A．L1的额定功率为6W B．当L1、L2串联接入电路，电源电压为5V时，L1与L2的实际功率之比为3：7 C．当L1、L2并联接入电路，L1的实际功率更大 D．电路最大的总功率为9W 7．如图甲所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合时，灯泡L1、L2均正常发光。电流表a与b的指针的位置如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．流过L2电流是0.1A B．电路的总功率为6W C．L1的额定功率为1.8W D．此时L1灯更亮 8．（多选）如图所示，将灯L1、L2按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中，在甲图中灯L1的功率为9W，在乙图中灯L1的功率为16W。设灯丝电阻不变。下列说法中正确的是（　　） A．L1、L2两灯灯丝电阻之比是3：4 B．甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是3：4 C．甲图中灯L1、L2的功率之比是3：1 D．甲、乙两图电路消耗的总功率之比是3：16 9．（多选）如图甲中，电源电压为12V不变，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～15V，滑动变阻器铭牌标有“？Ω，1A”字样，虚线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡“6V，0.5A”。闭合开关，使滑片P移动范围最大，得到滑动变阻器的I﹣U图像如图乙所示。则以下说法正确的是（　　） A．虚线框内是小灯泡 B．电路的最大总功率为7.2W C．虚线框内元件和滑动变阻器的功率相等时，滑动变阻器的阻值为10Ω D．滑动变阻器铭牌上？处的数值为15 10．（多选）臭氧常用于对食品车间等进行无人密闭消毒，消毒30分钟后，最终分解为氧气，对食品不会有残留污染，但因其有强氧化作用，消毒时浓度不宜过高。某兴趣小组设计了一个简易臭氧检测仪（电压表模拟臭氧浓度显示），检测车间消毒时空气中臭氧的浓度，其电路原理如图甲。电源电压恒为3V，R0＝10Ω，臭氧检测传感器Rc的阻值随臭氧浓度μ的变化关系如图乙。车间消毒标准如下：μ≤1.5ppm为不合格，1.5ppm＜μ＜2.5ppm为合格，μ≥2.5ppm为超标。则下列说法正确的是（　　） A．当臭氧浓度为0时，电压表的示数为0.75V B．某次检测时，检测电路的总功率是0.72W，该次消毒是合格的 C．若更换R0＝15Ω后，则电压表上1V刻度对应为臭氧浓度为0的刻度 D．若更换R0＝15Ω后，则当臭氧浓度为0.75ppm时，R0的电功率是0.15W 二、填空题（本大题共6小题） 11．如图所示是我国“华为”公司研发的“无线快充”设备。当把手机放在底座上充电时，不到半小时就能把手机电池容量充至一半以上，极大地方便了人们的使用。充电过程中，手机电池相当于电路中________________（选填“电源”或“用电器”）；智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是减少了电池的输出___________（选填“电压、电流”）。 12．将学生电源、照明电路中的白炽灯（白炽灯的玻璃泡上半部分被去掉）、实验室的小灯泡和开关组成如图的电路。闭合开关小灯泡不发光，断开开关，将一杯低温的绝缘油倒入白炽灯的玻璃中，再次闭合开关，小灯泡发光，这是因为绝缘油使白炽灯的灯丝温度降低，电阻___________，小灯泡的功率变_____________。 13．某智能手机的锂电池上标有“3.7V 5000mA•h”字样，该手机搭配了5V超级快充功能。这块锂电池充满电可以储存______________J的电能；若给锂电池充入80%的电能，需要充电40min，此时手机的快充电流大小为_____________A。 14．2025年2月7日第九届亚冬会将在哈尔滨举行，某造雪机主要参数如表格所示，造雪时，风机、空压机和喷嘴同时工作，若连续造雪2h，消耗的电能是______________kW•h，通过风机和空压机的电流之比是_____________。 ×××牌造雪机 额定电压：380V 出水量：20﹣25m3/h 风机功率：15kW 造雪量：60﹣80m3/h 空压机功率：7.5kW 喷嘴加热：6kW 15．如图甲所示，电源电压不变，R1是定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中，R2消耗的电功率P与其两端U的关系图象如图乙所示。则滑动变阻器的最大阻值为___________Ω，电源电压为__________V。 16．阅读短文，回答问题。 固态电池 固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。固态电池有望解决液态锂电池面临的比能量低、循环寿命短及安全性能差的问题，是未来大容量电池的发展方向。 固态电池相比液态锂电池，改进的部分主要是用固态电解质替代电解液。根据液态电解质占电芯材料混合物的质量百分比分类，电池可细分为液态（25%）、半固态（5%～10%）、准固态（0%～5%）和全固态（0%）四大类，其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。 相比于液态锂电池，固态电池具备更高的能量密度。传统液态锂离子电池能量密度约为200～300Wh/kg,固态电池能量密度可达500Wh/kg以上。固态电池工作温度范围可扩展至-50～200℃，充电时间缩短至液态电池的。 （1）固态电池相比于液态锂电池的优点有__________________________（写出一条即可）。 （2）液态电解质占电芯材料混合物的质量分数为8%属于_________电池。电池在充电过程中相当于简单电路中的___________。 （3）若一块能量密度为200Wh/kg的液态锂电池的质量为500kg,存储相同电能的能量密度为500Wh/kg的固态电池可以减少的质量为__________kg。 三、实验探究题（本大题共2小题） 17．实验桌上有两个相同的空气盒，盒内密封着质量、初温均相同的空气，盒内还分别装有阻值为5Ω的电阻丝R1和10Ω的电阻丝R2。小亮利用该装置探究电流通过导体时产生热量的影响因素。 （1）他将两个空气盒按图中所示的方式连入电压不变的电源两端。 ①小亮探究的问题是电流通过导体时产生的热量与___________是否有关。 ②实验中，电流产生的热量无法直接测量，而是利用U形管两侧液面高度差来反映，这是采用了转换测量物理量的研究方法。在下列实例中，同样采用了此种方法的是___________。 A.借助电动机提升重物的高度反映电流做功多少 B.借助水压学习电压 C.研究电流与电阻的关系时，保持电阻两端电压一定 ③闭合开关，通电一段时间后，图中_________（选填“R1”或“R2”）所在空气盒连接U形管两侧液面高度差较大。 （2）小亮想继续用该装置探究“电流通过导体时产生的热量与电流大小的关系”。他的实验装置应如何改进____________。 A.保持R1、R2阻值不变，在空气盒外A、B间接入一个电阻 B.保持R1、R2阻值不变，在空气盒外C、D间接入一个电阻 C.将R1换成阻值为10Ω的电阻丝，在空气盒外C、D间接入一个电阻 18．在“测量小灯泡的电功率”实验中，同学们连接了如图甲所示的电路。 （1）如图甲所示电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线补画出正确的连线。 （2）正确连接电路后，闭合开关，某同学发现小灯泡不发光，他判断一下，不确定电路是否有故障，接下来他应该进行的操作是_______________________，观察小灯泡是否发光。 （3）某次实验中，电压表和电流表的示数如图乙所示，此时小灯泡的电功率是__________W。 （4）实验后，某同学根据测量的多组电压、电流值画出小灯泡的I﹣U图像如图丙所示，发现I与U的关系不成正比，则原因是_______________________________________。 （5）在没有电流表的情况下，某同学设计了图丁所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率、已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下： ①闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑片P的位置，使电压表示数为U额； ②保持滑片P的位置不变，同时闭合开关S、S1、S2，记录电压表示数为U1； ③计算小灯泡的额定功率。 同组同学指出实验步骤②中存在错误，应该改为：保持滑片P的位置不变，____________________，记录电压表示数为U1改正错误后，可得小灯泡的额定功率表达式P额＝_______________。（用已知和测量的物理量的符号表示） 四、综合题（本大题共2小题）要求：（1）语言表述简练、准确；（2）写出必要的运算和推理过程；（3）带单位计算。 19．小蕊同学利用电压恒为10V的电源和两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路，已知R1＝20Ω、R2＝30Ω，求： （1）S2闭合，S1、S3断开时，电路中的电流； （2）S1断开，S3、S2，闭合时，通电5min电路消耗的电能； （3）该电路的最大功率和最小功率之比。 20．某品牌智能滚筒洗衣机等效电路如图所示，闭合开关S，旋钮开关旋至0挡位置时，洗衣机处于停止工作状态；旋钮开关旋至1挡位置时，旋钮开关位置恰好如图所示，洗衣机处于加热状态；旋至2挡位置时，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1＝22Ω，洗衣机正常使用时，加热功率是2400W。[，]。求： （1）电热丝R2的阻值是多少？ （2）某次洗衣时，洗衣机内注入40kg水，在额定电压下对水加热，水温由20℃上升到50℃，此时加热效率是84%，则这段时间洗衣机消耗的电能是多少J？ （3）某次只有洗衣机处于保温洗涤状态正常工作20min，标有“3000r/（kW•h）”的电能转盘转过500转，则洗衣机电动机正常工作时的电功率是多少W？ 【答案与解析】 一、选择题（本大题共10小题。每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。） 1．表中为某品牌电冰箱和电热水壶铭牌上的部分信息。当它们都正常工作时，下列说法正确的是（　　） 电冰箱 额定电压 220V 电源频率50Hz 额定功率 140W 电热水壶 额定电压 220V 电源频率 50Hz 额定功率 1000W A．电冰箱消耗电能比电热水壶消耗电能快 B．通过电冰箱的电流比通过电热水壶的电流大 C．电冰箱正常工作1h，消耗的电能是0.14kW•h D．电热水壶正常工作1s，产生的热量是220J C 【解析】由表中数据知，电冰箱额定功率140W，电热水壶额定功率1000W，所以电冰箱消耗电能比电热水壶消耗电能慢，故A错误；当它们都正常工作时电压相等，而电冰箱额定功率较小，由P＝UI知，通过电冰箱的电流较小，故B错误；电冰箱正常工作1h消耗的电能W电冰箱＝P电冰箱t＝140×10﹣3kW×1h＝0.14kW•h，故C正确；电热水壶正常工作1s产生热量Q＝W电热水壶＝P电热水壶t＝1000W×1s＝1000J，故D错误。 2．如图甲所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等。如图乙所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析正确的是（　　） A．ab段两端的电压等于bc段两端的电压 B．bc段产生的热量小于cd段产生的热量 C．首先冒烟、燃烧的是ab段 D．通过ab段的电流小于通过cd段的电流 C 【解析】依题意得，ab段、bc段、cd段的材料、长度相同，ab段的横截面积最小，cd段的横截面积最大，则Rab＞Rbc＞Rcd，由欧姆定律得，ab段两端的电压大于bc段两端的电压，故A错误；bc段与cd段的电流、通电时间相同，Rbc＞Rcd，由Q＝I2Rt得，bc段产生的热量大于cd段产生的热量，故B错误；由Q＝I2Rt得，通电相同时间，ab段产生的热量最多，则首先冒烟、燃烧的是ab段，故C正确；由图得，ab段、bc段、cd段串联，电流相等。D错误。 3．如图所示的电路中，电源电压恒定，R1：R2＝1：2。开关S闭合后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2；R1、R2的电功率分别为P1、P2；相同时间内通过R1、R2的电流做的功分别为W1、W2；相同时间内R1、R2产生的热量分别为Q1、Q2。则下列说法正确的是（　　） A．I1：I2＝1：2 B．P1：P2＝1：4 C．Q1：Q2＝4：1 D．W1：W2＝2：1 D 【解析】由图可知，开关S闭合，电阻R1与R2并联，所以R1与R2两端的电压相等，都等于电源电压U。由I＝可得，R1与R2的电流之比为：I1：I2＝：＝R2：R1＝2：1，故A错误；由P＝UI可得，R1与R2的电功率之比为：P1：P2＝UI1：UI2＝I1：I2＝2：1，故B错误；在相同时间内，根据Q＝W＝UIt可得，电流做功之比和产生的热量之比：Q1：Q2＝W1：W2＝UI1t：UI2t＝I1：I2＝2：1，故C错误、D正确。 4．如图所示，分别用甲、乙两个电热水壶装相同质量、相同温度的水后接在220V恒定电压的电源上，并用同一个电能表测量它们消耗的电能，电能表的表盘如图丙所示，把壶内的水加热到90℃（不考虑此过程的物态变化），两壶所用的时间和电能表表盘转的圈数如表所示，甲、乙热水壶中水吸收的热量分别是Q1、Q2，消耗的电能分别是W1、W2，以下说法正确的是（　　） 热水壶 水加热到90℃所需要的时间t/s 电能表表盘转动的圈数n 甲 300 35 乙 350 38 A．Q1＝Q2 W1＜W2 B．Q1＜Q2 W1＜W2 C．Q1＝Q2 W1＞W2 D．Q1＜Q2 W1＞W2 A 【解析】由题知，两壶水质量相同，初温、末温相同，所以两壶水升高温度Δt相同，由Q＝cmΔt判断两壶水吸收热量Q1＝Q2；两壶水接在220V恒定电压的电源上，并用同一个电能表测量它们消耗的电能，故电能表每转一圈消耗电能相等，由表中数据知，加热乙壶水使电能表表盘转动圈数较多，所以W1＜W2。 5．某定值电阻两端的电压从10V升高到15V，通过它的电流变化了0.5A，则该电阻消耗的电功率变化了（　　） A．12.5W B．10W C．7.5W D．2.5W A 【解析】电阻两端的电压变化量ΔU＝U2﹣U1＝15V﹣10V＝5V，由欧姆定律可知，电阻R的阻值：R＝＝＝10Ω；则当电压为10V时，电路中的电流：I1＝＝＝1A，此时电阻消耗的电功率：P1＝U1I1＝10V×1A＝10W，当电压为15V时，电路中的电流：I2＝＝＝1.5A，此时电阻消耗的电功率：P2＝U2I2＝15V×1.5A＝22.5W，则该电阻消耗的电功率的变化量：ΔP＝P2﹣P1＝22.5W﹣10W＝12.5W。 6．灯泡L1、L2的额定电压均为6V，两灯的电流随电压变化图像如图所示。仅将L1、L2接入电路，保证所有元件安全的前提下，下列说法正确的是（　　） A．L1的额定功率为6W B．当L1、L2串联接入电路，电源电压为5V时，L1与L2的实际功率之比为3：7 C．当L1、L2并联接入电路，L1的实际功率更大 D．电路最大的总功率为9W D 【解析】由图可知灯泡L1两端的电压等于额定电压6V时，通过灯泡的电流为0.5A，灯泡L1的额定功率为P1＝UI1＝6V×0.5A＝3W，故A错误；串联电路各处电流相等，当L1、L2串联接入电路，由图可知通过电路的电流为0.4A时，两灯泡两端的电压分别为3.5V和1.5V，串联电路总电压等于各部分等于之和，则电源电压为3.5V+1.5V＝5V，根据P＝UI可知L1与L2的实际功率之比P′1：P′2＝U′1：U′2＝3.5V：1.5V＝7：3，故B错误；当L1、L2并联接入电路，并联电路各支路两端电压相等，由图可知通过灯泡L2的电流较大，根据P＝UI可知L2的实际功率更大，故C错误；两灯泡并联时电源电压最大为6V，由图可知两灯泡并联接入电源电压为6V的电路，通过灯泡的电流分别为0.5A和1A，并联电路干路电流等于各支路电流之和，电路最大电功率P＝U（I1+I2）＝6V×（0.5A+1A）＝9W，故D正确。 7．如图甲所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合时，灯泡L1、L2均正常发光。电流表a与b的指针的位置如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．流过L2电流是0.1A B．电路的总功率为6W C．L1的额定功率为1.8W D．此时L1灯更亮 C 【解析】闭合开关，两灯泡并联，电流表b测量干路电流，电流表a测量通过L1的电流。根据并联电路的电流特点可知，a电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，b电流表选用大量程，分度值为0.1A，示数为1.2A，流过L2电流是I2＝I﹣I1＝1.2A﹣0.3A＝0.9A，根据P＝UI可知电路的总功率为P＝UI＝6V×1.2A＝7.2W，L1的额定功率为P1＝UI1＝6V×0.3A＝1.8W，因I1＜I2，根据P＝UI可知L1的实际功率较小，故L2较亮。故C正确、ABD错误。 8．（多选）如图所示，将灯L1、L2按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中，在甲图中灯L1的功率为9W，在乙图中灯L1的功率为16W。设灯丝电阻不变。下列说法中正确的是（　　） A．L1、L2两灯灯丝电阻之比是3：4 B．甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是3：4 C．甲图中灯L1、L2的功率之比是3：1 D．甲、乙两图电路消耗的总功率之比是3：16 BCD 【解析】根据P＝UI＝可得U＝，已知在甲图中灯L1的功率为9W，在乙图中灯L1的功率为16W，则甲、乙两图中L1灯两端的电压之比为：＝＝＝，因并联电路各支路电压相等，所以U1′即为电源电压U，在甲图中，L1的电压是电源电压的，根据串联电路电压的规律，L2的电压是电源电压的， 所以，在甲图中，L1的电压是L2的电压的3倍，由串联分压原理可知，L1的电阻是L2的电阻的3倍，即RL1＝3RL2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， 即L1、L2两灯丝电阻之比为3：1，故A错误，B正确；甲图中串联电路各处的电流相等， 根据P＝I2R可知甲图中灯L1、L2的功率之比：＝＝；故C正确；根据串联电阻的规律和并联电阻的规律可得，甲电路的总电阻：R串联＝RL1+RL2＝3RL2+RL2＝4RL2，乙电路的总电阻：R并联＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， 将①代入②得：R并联＝RL2，已知两电路的电源电压均为U，根据P＝UI＝可知甲、乙两图电路消耗的总功率之比为：＝＝＝，故D正确。 9．（多选）如图甲中，电源电压为12V不变，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～15V，滑动变阻器铭牌标有“？Ω，1A”字样，虚线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡“6V，0.5A”。闭合开关，使滑片P移动范围最大，得到滑动变阻器的I﹣U图像如图乙所示。则以下说法正确的是（　　） A．虚线框内是小灯泡 B．电路的最大总功率为7.2W C．虚线框内元件和滑动变阻器的功率相等时，滑动变阻器的阻值为10Ω D．滑动变阻器铭牌上？处的数值为15 BC 【解析】由电路图可知，定值电阻或小灯泡与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压。根据欧姆定律可得，滑动变阻器的I﹣U关系式为：根据U滑＝U﹣IR知，由图乙可知，滑动变阻器的I﹣U关系为一次函数关系，则虚线框内的元件阻值为一定值，由于小灯泡的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值，所以虚线框内是定值电阻，不是小灯泡，故A错误；由于电压表最大量程大于电源电压，故滑动变阻器的滑片可以移动到最大阻值处，由图乙可知，滑动变阻器两端的电压最大为Umax＝8V，通过电路的最小电流为Imin＝0.4A，则滑动变阻器的最大阻值为Rmax＝＝＝20Ω，故D错误；此时定值电阻两端的电压为U定＝U电﹣Umax＝12V﹣8V＝4V，定值电阻的阻值为R定＝＝＝10Ω，当滑动变阻器两端的电压最小时，电路中的电流最大，此时定值电阻两端的电压为U′定＝U电﹣Umin＝12V﹣6V＝6V，电路中的最大电流为Imax＝I′定＝＝＝0.6A，电路的最大功率为Pmax＝U电Imax＝12V×0.6A＝7.2W，故B正确；串联电路各处电流相等，当P定＝P滑时，由P＝UI＝I2R可知，定值电阻与滑动变阻器两端的电压相等，根据串联电路的分压原理可知，滑动变阻器接入电路的阻值与定值电阻的阻值相等，为10Ω，故C正确。 10．（多选）臭氧常用于对食品车间等进行无人密闭消毒，消毒30分钟后，最终分解为氧气，对食品不会有残留污染，但因其有强氧化作用，消毒时浓度不宜过高。某兴趣小组设计了一个简易臭氧检测仪（电压表模拟臭氧浓度显示），检测车间消毒时空气中臭氧的浓度，其电路原理如图甲。电源电压恒为3V，R0＝10Ω，臭氧检测传感器Rc的阻值随臭氧浓度μ的变化关系如图乙。车间消毒标准如下：μ≤1.5ppm为不合格，1.5ppm＜μ＜2.5ppm为合格，μ≥2.5ppm为超标。则下列说法正确的是（　　） A．当臭氧浓度为0时，电压表的示数为0.75V B．某次检测时，检测电路的总功率是0.72W，该次消毒是合格的 C．若更换R0＝15Ω后，则电压表上1V刻度对应为臭氧浓度为0的刻度 D．若更换R0＝15Ω后，则当臭氧浓度为0.75ppm时，R0的电功率是0.15W ACD 【解析】闭合开关，R0、Rc串联，电压表测量R0两端的电压。当臭氧浓度为0时，从图乙中可知臭氧检测传感器Rc的阻值为30Ω，电路的总电阻R＝R0+Rc＝10Ω+30Ω＝40Ω；电路中的电流I＝＝＝0.075A，电压表的示数为R0＝IR0＝0.075A×10Ω＝0.75V，故A正确；当检测电路的总功率是0.72W时，根据P＝UI知，电路中的电流：I'＝＝＝0.24A；根据I＝可得电路中的总电阻：R'＝＝＝12.5Ω；此时Rc的阻值：R'c＝R'﹣R0＝12.5Ω﹣10Ω＝2.5Ω；从图乙中可知臭氧浓度为3ppm≥2.5ppm，则该次消毒为超标，故B错误；若更换R0＝15Ω后，电压表的示数为1V，根据欧姆定律可知电路中的电流I″＝＝＝A，根据串联电路的电压特点可知Rc两端的电压Uc″＝U﹣UV＝3V﹣1V＝2V，臭氧检测传感器Rc的阻值Rc″＝＝＝30Ω，从图乙中可知臭氧浓度为0ppm，所以，电压表上1V刻度对应为臭氧浓度为0的刻度，故C正确；若更换R0＝15Ω后，当臭氧浓度为0.75ppm时，从图乙中可知臭氧检测传感器Rc的阻值为15Ω，则电路的总电阻R总＝R′0+Rc1＝15Ω+15Ω＝30Ω； 电路中的电流：I1＝＝＝0.1A；R0的电功率：P0＝R′0＝（0.1A）2×15Ω＝0.15W，故D正确。 二、填空题（本大题共6小题） 11．如图所示是我国“华为”公司研发的“无线快充”设备。当把手机放在底座上充电时，不到半小时就能把手机电池容量充至一半以上，极大地方便了人们的使用。充电过程中，手机电池相当于电路中________________（选填“电源”或“用电器”）；智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是减少了电池的输出___________（选填“电压、电流”）。 用电器 电流 【解析】给手机电池充电的过程中，手机电池消耗电能，手机电池相当于电路中的用电器。 手机电池储存的电能是一定的，由公式W＝Pt可知，要延长手机工作时间，需要减小输出功率，而手机工作电压是不变的，由P＝UI可知，在省电模式下，应减小电池的输出电流。 12．将学生电源、照明电路中的白炽灯（白炽灯的玻璃泡上半部分被去掉）、实验室的小灯泡和开关组成如图的电路。闭合开关小灯泡不发光，断开开关，将一杯低温的绝缘油倒入白炽灯的玻璃中，再次闭合开关，小灯泡发光，这是因为绝缘油使白炽灯的灯丝温度降低，电阻___________，小灯泡的功率变_____________。 变小 大 【解析】绝缘油使白炽灯的灯丝温度降低，小灯泡的电阻就会变小，根据P＝可知，电阻变小，电功率变大。 13．某智能手机的锂电池上标有“3.7V 5000mA•h”字样，该手机搭配了5V超级快充功能。这块锂电池充满电可以储存______________J的电能；若给锂电池充入80%的电能，需要充电40min，此时手机的快充电流大小为_____________A。 6.66×104 4.44 【解析】这块锂电池充满电可以储存的电能为：W＝UIt＝3.7V×5000×10﹣3A×3600s＝6.66×104J，若给锂电池快充入80%的电能，则充入的电能为：W′＝80%W＝80%×6.66×104J＝5.328×104J，由W＝UIt可知，此时手机的快充电流大小为：I′＝＝＝4.44A。 14．2025年2月7日第九届亚冬会将在哈尔滨举行，某造雪机主要参数如表格所示，造雪时，风机、空压机和喷嘴同时工作，若连续造雪2h，消耗的电能是______________kW•h，通过风机和空压机的电流之比是_____________。 ×××牌造雪机 额定电压：380V 出水量：20﹣25m3/h 风机功率：15kW 造雪量：60﹣80m3/h 空压机功率：7.5kW 喷嘴加热：6kW 57 2：1 【解析】风机、空压机和喷嘴同时工作时的总功率：P＝P风机+P空压机+P喷嘴＝ 15kW+7.5kW+6kW＝28.5kW，若连续造雪t＝2h，消耗的电能是：W＝Pt＝ 28.5kW×2h＝57kW•h；由P＝UI可得，通过风机和空压机的电流之比：＝＝＝＝。 15．如图甲所示，电源电压不变，R1是定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中，R2消耗的电功率P与其两端U的关系图象如图乙所示。则滑动变阻器的最大阻值为___________Ω，电源电压为__________V。 50 6 【解析】由图可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；根据串联分压规律可知，当滑动变阻器接入电路阻值最大时分得的电压最大，由R2消耗的电功率P与其两端U的关系图像可知，当变阻器两端电压最大为5V时，滑动变阻器全部接入电路中，其电阻最大，根据P＝UI得此时电流最小为：，由欧姆定律得滑动变阻器的最大阻值为：；当滑动变阻器消耗的功率为0.8W时，其两端电压为2V，此时电路中的电流为：，电源的电压：U＝I2R1+U2＝0.4A×R1+2V，当滑动变阻器消耗的功率为0.5W时，其两端电压为5V，此时电路中的电流为I1＝0.1A，由欧姆定律及串联电路的电压规律可得，电源的电压：U＝I1R1+U2＝0.1A×R1+5V，电源电压不变，则0.4A×R1+2V＝0.1A×R1+5V，解得R1＝10Ω；电源电压为U＝6V。 16．阅读短文，回答问题。 固态电池 固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。固态电池有望解决液态锂电池面临的比能量低、循环寿命短及安全性能差的问题，是未来大容量电池的发展方向。 固态电池相比液态锂电池，改进的部分主要是用固态电解质替代电解液。根据液态电解质占电芯材料混合物的质量百分比分类，电池可细分为液态（25%）、半固态（5%～10%）、准固态（0%～5%）和全固态（0%）四大类，其中半固态、准固态和全固态三种统称为固态电池。 相比于液态锂电池，固态电池具备更高的能量密度。传统液态锂离子电池能量密度约为200～300Wh/kg,固态电池能量密度可达500Wh/kg以上。固态电池工作温度范围可扩展至-50～200℃，充电时间缩短至液态电池的。 （1）固态电池相比于液态锂电池的优点有__________________________（写出一条即可）。 （2）液态电解质占电芯材料混合物的质量分数为8%属于_________电池。电池在充电过程中相当于简单电路中的___________。 （3）若一块能量密度为200Wh/kg的液态锂电池的质量为500kg,存储相同电能的能量密度为500Wh/kg的固态电池可以减少的质量为__________kg。 （1）安全性能好 （2）半固态 用电器 （3）300 【解析】（1）根据材料内容可知，固态电池有望解决液态锂电池面临的比能量低、循环寿命短及安全性能差的问题，所以固态电池相比于液态锂电池的优点有：循环寿命长及安全性能好的特点； （2）根据材料可知，液态电解质占电芯材料混合物的质量分数为8%属于半固态电池； 电池在充电过程中把电能转化为化学能储存起来，是消耗电能的装置，所以它相当于简单电路中的用电器； （3）质量为500kg、能量密度为200Wh/kg的液态锂电池储存的电能：W=200Wh/kg×500kg=1×105Wh, 则存储相同电能的能量密度为500Wh/kg的固态电池的质量m2==200kg, 则减少的质量：Δm=m1-m2=500kg-200kg=300kg。 三、实验探究题（本大题共2小题） 17．实验桌上有两个相同的空气盒，盒内密封着质量、初温均相同的空气，盒内还分别装有阻值为5Ω的电阻丝R1和10Ω的电阻丝R2。小亮利用该装置探究电流通过导体时产生热量的影响因素。 （1）他将两个空气盒按图中所示的方式连入电压不变的电源两端。 ①小亮探究的问题是电流通过导体时产生的热量与___________是否有关。 ②实验中，电流产生的热量无法直接测量，而是利用U形管两侧液面高度差来反映，这是采用了转换测量物理量的研究方法。在下列实例中，同样采用了此种方法的是___________。 A.借助电动机提升重物的高度反映电流做功多少 B.借助水压学习电压 C.研究电流与电阻的关系时，保持电阻两端电压一定 ③闭合开关，通电一段时间后，图中_________（选填“R1”或“R2”）所在空气盒连接U形管两侧液面高度差较大。 （2）小亮想继续用该装置探究“电流通过导体时产生的热量与电流大小的关系”。他的实验装置应如何改进____________。 A.保持R1、R2阻值不变，在空气盒外A、B间接入一个电阻 B.保持R1、R2阻值不变，在空气盒外C、D间接入一个电阻 C.将R1换成阻值为10Ω的电阻丝，在空气盒外C、D间接入一个电阻 （1）①电阻 ②A ③R2 （2）C 【解析】（1）①串联电路各处电流相等，电阻不同，小亮探究的问题是电流通过导体时产生的热量与电阻的关系； ②电流产生的热量不能直接观察，实验中通过温度计示数的变化来测量产生热量的多少，这种方法是转换法； A、借助木块被推动的距离判断动能的多少，采用的是转换法；借助水压学习电压，采用的是类比法；研究电流与电阻的关系时，保持电阻两端电压一定，采用的是控制变量法； A； ③10Ω＞5Ω，因通过两电阻的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知10Ω电阻丝产生热量多，即R2所在空气盒连接U形管两侧液面高度差较大； （2）要探究“电流通过导体时产生的热量与电流大小的关系”，需控制电阻不变，改变电流，故需要将R1换成阻值为10Ω的电阻丝，在空气盒外C、D间接入一个电阻，故选C。 18．在“测量小灯泡的电功率”实验中，同学们连接了如图甲所示的电路。 （1）如图甲所示电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线补画出正确的连线。 （2）正确连接电路后，闭合开关，某同学发现小灯泡不发光，他判断一下，不确定电路是否有故障，接下来他应该进行的操作是_______________________，观察小灯泡是否发光。 （3）某次实验中，电压表和电流表的示数如图乙所示，此时小灯泡的电功率是__________W。 （4）实验后，某同学根据测量的多组电压、电流值画出小灯泡的I﹣U图像如图丙所示，发现I与U的关系不成正比，则原因是_______________________________________。 （5）在没有电流表的情况下，某同学设计了图丁所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率、已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下： ①闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑片P的位置，使电压表示数为U额； ②保持滑片P的位置不变，同时闭合开关S、S1、S2，记录电压表示数为U1； ③计算小灯泡的额定功率。 同组同学指出实验步骤②中存在错误，应该改为：保持滑片P的位置不变，____________________，记录电压表示数为U1改正错误后，可得小灯泡的额定功率表达式P额＝_______________。（用已知和测量的物理量的符号表示） （1）如图所示： （2）移动滑动变阻器滑片 （3）0.85 （4）灯丝的电阻随着温度的升高而增大 （5）③闭合开关S、S2 【解析】（1）根据实验要求，电路中灯泡、滑动变阻器、电流表串联，电压表测量灯泡电压，改正电路图，如果所示：； （2）正确连接电路后，闭合开关，如果发现小灯泡不发光，不能确定电路一定有故障，接下来他应该进行的操作是移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，进行判断，如果来回移动滑片仍然不能发光，说明有故障，因为小灯泡亮度和实际电功率有关，有可能是实际电功率太小，不足以支持小灯泡发光导致的； （3）电压表和电流表的示数如图乙所示，电压表为2.5V，电流表为0.34A，所以小灯泡的电功率是：P＝UI＝2.5V×0.34A＝0.85W； （4）根据测量的多组电压、电流值画出小灯泡的I﹣U图像如图丙所示，发现I与U的关系不成正比，则原因是温度会影响灯丝电阻，灯丝电阻随着温度的升高而增大； （5）①闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑片P的位置，使电压表示数为U额；②保持滑片P的位置不变，同时闭合开关S、S2，记录电压表示数为U1，此时电压表测量灯泡和定值电阻R的总电压，根据以上两个步骤能够知道R两端的电压为：UR＝U1﹣U额，电路中的电流为：，所以小灯泡的额定功率为：P额＝。 四、综合题（本大题共2小题）要求：（1）语言表述简练、准确；（2）写出必要的运算和推理过程；（3）带单位计算。 19．小蕊同学利用电压恒为10V的电源和两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路，已知R1＝20Ω、R2＝30Ω，求： （1）S2闭合，S1、S3断开时，电路中的电流； （2）S1断开，S3、S2，闭合时，通电5min电路消耗的电能； （3）该电路的最大功率和最小功率之比。 解：（1）当S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，则总电阻：R串＝R1+R2＝20Ω+30Ω＝50Ω； 所以，电路中的电流：I＝＝＝0.2A； （2）S1断开，S3、S2，闭合时，电阻R2短路，只有R1连入电路，则通电5min电路消耗的电能：W2＝t＝×5×60s＝1500J； （3）当S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，此时电路的总电阻最大，根据P＝可知此时总功率最小，所以，P最小＝＝＝2W， 当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，此时电路中的总电阻最小，根据P＝可知此时总功率最大，P最大＝＝W， 则：＝＝。 20．某品牌智能滚筒洗衣机等效电路如图所示，闭合开关S，旋钮开关旋至0挡位置时，洗衣机处于停止工作状态；旋钮开关旋至1挡位置时，旋钮开关位置恰好如图所示，洗衣机处于加热状态；旋至2挡位置时，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1＝22Ω，洗衣机正常使用时，加热功率是2400W。[，]。求： （1）电热丝R2的阻值是多少？ （2）某次洗衣时，洗衣机内注入40kg水，在额定电压下对水加热，水温由20℃上升到50℃，此时加热效率是84%，则这段时间洗衣机消耗的电能是多少J？ （3）某次只有洗衣机处于保温洗涤状态正常工作20min，标有“3000r/（kW•h）”的电能转盘转过500转，则洗衣机电动机正常工作时的电功率是多少W？ 解：（1）由图可知，闭合开关S，旋钮开关旋至1挡位置时，R1、R2并联，此时洗衣机处于加热状态； R1的电功率：； 根据并联电路的特点可知，R2的电功率为：P2＝P加热﹣P1＝2400W﹣2200W＝200W； 由可知，R2的阻值为：； （2）水吸收的热量为： ； 则洗衣机消耗的电能为：； （3）洗衣机消耗的电能为：； 洗衣机保温洗涤状态时的功率为：； 由图可知，洗衣机处于保温洗涤状态时，R2与电动机并联，所以电动机的电功率为：P动＝P保温﹣P2＝500W﹣200W＝300W. 学科网（北京）股份有限公司 $