第十三章 电功和电功率 2026-2027学年北师大版物理九年级全一册

第十三章 电功和电功率 2026-2027学年北师大版物理九年级全一册 一、单选题 1．如图是创新小组设计的肺活量检测装置原理图。电源电压恒定，R0是滑动变阻器，R1、R2是定值电阻。检测时从吹气口向气球中吹气，气球膨胀通过可移动隔板带动滑片向上运动，此时显示仪的示数变大（显示仪由图中两电表之一改装而成）。在吹气过程中下列判断正确的是（　　） A．电路总电阻变大 B．电压表示数变大 C．显示仪由电流表改装而成 D．电路中消耗的总功率变小 2．下列关于安全用电的说法正确的是（   ） A．保险丝被烧断后可以更换成铜丝替代 B．使用验电笔时手不能接触验电笔尾金属帽 C．家庭电路中出现跳闸，说明一定有用电器发生短路现象 D．进户线依次经过电能表、总开关、保险装置再到用电器 3．下列家用电器中，可将电能转化为机械能是（　　） A．电视机 B．电风扇 C．电饭锅 D．电熨斗 4．关于电功率，下列说法正确的是（　　） A．电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量 B．电功率是表示用电器消耗电能多少的物理量 C．用电器消耗的电能越多，电功率就越大 D．用电器工作时间越长，电功率越大 5．图甲中，电源电压为12V、电流表量程为“0~0.6A”、电压表量程为“0~15V”、滑动变阻器标有“？Ω 1A”字样，虚线框内是一个定值电阻或是一个标有“6V 0.5A”字样的小灯泡。闭合开关，在元件安全的情况下，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。则以下结论正确的是（　　） A．虚线框内是小灯泡 B．电路的最小功率为6W 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．滑动变阻器最大阻值为50Ω 6．下列符合安全用电要求的是（　　） A．手机充电完毕后，不拔充电插头 B．多个大功率用电器同时接在一个插线板上工作 C．空气开关跳闸后，不排除故障就重新闭合通电 D．人离开时将电烤火炉及时断电 7．2024年3月，温州一女子在吹完头发后未将吹风机关闭，随手将其放在客厅桌子上，引发火灾。所幸及时拨打119火警电话，避免了人员伤亡。请完成下面小题：灾后若该女子要在新的家庭电路中加装断路器，下列安装位置正确的是（　　） A． B． C． D． 8．某同学家的电能表标有“220V  40A”，家中正在使用一台1000W的电磁炉和两盏40W的节能灯。当该同学将一个15W的台灯的插头插入插座时，干路中的空气开关跳闸。出现这一现象的原因可能是（　　） A．插座短路 B．台灯插头处短路 C．台灯开关的两线头相碰 D．用电器的总功率过大 二、填空题 9．如图，正确的使用试电笔方式是________（选填“甲”或“乙”）；电热毯的电阻丝断掉后不要将两个断头连接后继续使用，原因是接头处的电阻________（选填“变大”“变小”或“不变”），会导致接头处温度过高而产生安全隐患。 10．在如图所示的电路中，电源电压为3V，闭合开关S，电流表A1的示数为1.2A，电流表A2的示数为0.3A，则通过R1的电流是 ________ A，R2的阻值是 ________ Ω，电路消耗的总功率为 ________ W。 11．把一台电动机接入电压为220V的电路中，通过电动机的电流为5A，电动机线圈的电阻为4Ω，通电120s，电动机消耗的电能为_________J，产生的热量为_________J。 12．如图是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压恒为6V，电阻为2Ω。闭合开关S，电阻丝温度升高，3s内产生的热量为___ J。 13．已知电阻，若将串联在电路中，则相同时间内，电流通过所做的功=______；若将并联接入电路中，则相同时间内，电流通过所做的功=______。 14．发热纸是一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“特种纸”，用它可包装面包、香肠等小食品，通电后能使食品香热可口。发热纸的利用中发生的能量转化是______能转化为______能，在能量转化的过程中______能量守恒定律（选填“遵守”或“不遵守”）。 三、实验题 15．在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率实验中，电源是三节新干电池。 （1）请用笔画线代替导线，将图1的电路连接完整；______ （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 _____（选填“左”或“右”）端； （3）闭合开关，移动滑片，当电压表示数为2.5V时，灯泡正常发光，此时电流为0.25A，可求得额定功率__________； （4）继续移动滑片，电压表示数如图2所示，为 ________V，此时电流表示数为0.2A，小灯泡的实际功率为 _________W； （5）完成上述实验后，某小组设计了图3的电路，用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。方案如下： ①把定值电阻R0接入电路，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光； ②保持滑片位置不变，将电压表改接在R0两端，读出电压表示数； ③算出小灯泡的额定功率。 现有阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻，为了能测出小灯泡的额定功率，定值电阻R0应选 _____Ω的。 16．做“测量小灯泡额定功率”的实验（灯泡的额定电压，灯丝电阻阻值不变）。小月同学设计了一个电路，如图所示，测出了该小灯泡正常发光时的功率。其中定值电阻的阻值，正确操作步骤如下。 (1)只闭合开关S和__________，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为__________A； (2)闭合开关S和__________，断开开关__________，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出电流表的示数为； (3)小灯泡额定功率的表达式__________。（用物理量符号表示） 四、综合题 17．小明发现家中壁橱门开启后，壁橱内的红外线感应照明灯无论白天还是晚上，当有人从壁橱旁经过时照明灯均会亮起，造成用电浪费。所以小明在探究课堂中邀请小组同学共同设计改进红外线感应灯。 【项目名称】红外线感应灯的改进 【项目要求】方便、节能 【项目分解】1：了解红外线感应灯的原理及构造 2：改进红外线感应灯 【项目实施】 (1)了解红外线感应灯的原理及构造 a.经过查阅资料小组同学了解到：红外线感应灯内部安装了一个红外线传感器。红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。检测元件内有一个热敏电阻，热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。所以该过程中将内能转化为 _____ 能。 b.当有人靠近时，传感器会接收到人体辐射出的红外线，并触发灯具的开启。传感器相当于电路中的 _______ （填一种电学元件）。 c.红外线感应灯功率为10W，每天无效发光120s，30天会浪费 ____________ J的电能。 (2)改进红外线感应灯 a.为了让红外线感应灯只在光线较暗时发光，小组同学提议在红外线感应灯内加入一个光控开关如图甲所示。应将 _____ （填“A”或“B”）填入虚线框内。 b.小组讨论时同学提出在傍晚和深夜室内光线强度不同，感应灯发光时所需亮度不同。为了达到这一目的，可以在电路中增加一个光敏电阻。为了在室内光线越暗时感应灯亮度越强，可以选择阻值随光照强度减弱而 _______ 的光敏电阻接入电路中。 【项目拓展】 (3)小组同学发现在晚上小区的路灯从晚上5点常亮至晚上11点，会在无人经过时造成电能的浪费，所以小组同学和社区商议将其中一盏路灯换成改进过后的红外线感应灯并与一盏相邻路灯对比，得出小区内路灯浪费电能的情况。经过一周调研后，小组同学画出一天内红外线感应灯发光时功率与发光时间的图像，如图乙所示。若红外线感应灯每天的发光情况相同，则一周内一盏红外线感应灯与一盏20W每天发光时长为6h的路灯相比可以节约 _____________ J的电能。 18．实践小组参加为老屋改造项目提供电路改造计划的实践任务： 【项目提出】 随着生活水平的提高，新型家用电器不断涌现，实践小组根据家里的用电需求和前面的学习与研究，为家庭电路提出简单的设计方案并结合实际用电需求为节约用电提建议。 【项目分析】 (1)家庭电路中某一回路短路时，入户空气开关会因_________ 而跳闸，为了检修方便，照明和插座等，要有各自独立的电流路径。 (2)当用电器越多，干路中的电流越大，导线电阻一定时，相同时间产生的热量越多，因而为了安全，增加用电器时，干路需要更换更_____ （填“粗”或“细”）一些的导线。 【项目实施】 任务1：调查家庭用电需求 阅读各个用电器的铭牌或说明书，记录整理目前家中主要用电器的使用情况。 家用电器 功率P/kW 数量 家用电器 功率P/kW 数量 房间大灯 0.1 4盏 彩电 0.1 1台 筒灯 0.02 25盏 洗衣机 0.15 1台 电饭煲 0.8 1台 电风扇 0.1 1台 微波炉 0.6 1台 柜式空调 3 1台 电烤箱 1 1台 空调 1.5 3台 电冰箱 0.2 1台 电热水器 3 1台 任务2：合理规划配电分支回路 (3)仔细观察家中室内配电箱（如图所示），目前家中有_____ 条分支回路。 (4)根据任务1家中用电器的数量及电功率，设计若干支路，如插座分支回路、照明分支回路和大功率用电器分支回路等，并补充表中数据。 分支回路 用电器及数量 总功率P总/kW 照明分支 房间大灯4盏，筒灯25盏 0.9 插座分支回路1 电饭煲1台、微波炉1台、电烤箱1台、彩电1台 ①_____ 插座分支回路2 洗衣机1台、电冰箱1台 0.35 插座分支回路3 电风扇1台、电热水器1台 3.1 空调分支回路1 柜式空调 3 空调分支回路2 挂壁式空调 4.5 任务3：问题讨论 (5)布线时，还需要考虑布线成本，随后查阅资料得到如下数据，在空调分支回路1中，应该选择表中哪种导线最合适_____ 。（填导线种类） 导体种类 A B C 导线横截面积S/mm2 2.5 4 6 安全载流量I/A 28 37 47 每百米价格/元 100 150 240 【展示交流】 (6)“安全用电无小事，时时刻刻要牢记”。小组同学完成了作品展示，并进行了用电安全宣传。下列说法正确的是_____ 。 A．可以用湿手将吹风机插头插在插座上 B．更换灯泡时断开电源总开关 C．保险丝熔断后可以用铜丝临时代替 D．不能用手去拉触电的同伴 E．电水壶的电源线绝缘皮破损后应及时更换 F．可以在高压线附近可以放风筝 (7)某款无线家用吸尘器的电池铭牌信息如下表所示，该吸尘器充满一次电以低速挡工作最长可使用_________ h。（结果保留到小数点后两位） 可充电电池组 XJT﹣V8  Li﹣ion 额定容量 64.8W•h 充电输入 26.8V、780mA 输出电压 21.6V 输出功率 低速 35W 高速 50W 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D B A C D A B 1．C 【详解】ABC．如图，电路为与串联，然后与并联，电压表测电源电压，示数不发生变化；电流表在滑动变阻器所在支路，当从吹气口向气球中吹气，气球膨胀通过可移动隔板带动滑片向上运动时，滑动变阻器的电阻变小，由欧姆定律可知，此时该支路电流变大，即电流表示数变大，即显示仪为电流表改装而成；由并联电路电阻规律可知，此时电路中的总电阻变小，故AB错误，C正确； D．由并联电路中电流规律可知，滑动变阻器所在支路电流增大，通过电流不变，则干路电流增大，由可知，电源电压不变时，电路总功率变大，故D错误。 故选C。 2．D 【详解】A．保险丝的电阻较大、熔点低，能在电流过大时熔断，切断电路从而保护电器和线路。铜丝的熔点高，电流过大时不易熔断，会失去保护作用，容易引发火灾，故A错误； B．使用验电笔时，手必须接触笔尾金属帽（或金属夹），这样才能通过人体与大地构成回路，氖管才能发光显示是否带电，故B错误； C．跳闸（空气开关跳开）原因包括总功率过大、短路等，不一定只是短路，故C错误； D．这是标准的家庭电路安装顺序：进户线先接电能表→总开关→保险装置→用电器，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】电流做功的过程，实际上就是个能量转化的过程，从电能转化成其它形式的能。 A．电视机是把电能转化为声能和光能，故A不符合题意； B．电风扇是把电能转化为机械能，故B符合题意； C．电饭锅是把电能转化为内能，故C不符合题意； D．电熨斗是把电能转化为内能，故D不符合题意。 故选B。 4．A 【详解】A．电功率的物理意义就是表示用电器消耗电能的快慢，比如100瓦的灯泡比25瓦的灯泡消耗电能快，故A正确； B．表示用电器消耗电能多少的物理量是电功，不是电功率，故B错误； CD．电功率大小由电功和时间共同决定。仅电功多（消耗的电能多），若时间很长，电功率不一定大； 同理，仅工作时间长，若电功很小，电功率也不会大，电功率与工作时间长短没有直接的决定关系，故CD错误。 故选A。 5．C 【详解】A．由电路图可知，定值电阻或小灯泡与滑动变阻器串联， 电流表测电路中的电流，电压表测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 或 由图乙可知，滑动变阻器的I-U关系为一次 函数关系，则虚线框内元件的阻值为一定值，而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； B．定值电阻的阻值 由图乙可知，电流最大时，变阻器电压为6V，则此时虚线框内定值电阻的电压为 电路中的最大电流为 则电路的最大功率为，故B错误； C．变阻器和定值电阻串联，电流相等，根据可知，虚线框内定值电阻和滑动变阻器的功率相等时，二者电阻相等，即此时滑动变阻器的阻值为10Ω，故C正确； D．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8V，通过电路的最小电流为0.4A，此时滑动变阻器阻值最大为，故D错误。 故选C。 6．D 【详解】A．手机充电完毕后，如果不拔充电插头，可能导致充电器过热，引发火灾，故A不符合题意； B．在一个插线板上长时间同时使用多个大功率用电器，很容易造成电路电流过大，引发火灾，故B不符合题意； C．空气开关跳闸可能是电路的总功率多大，可能是短路，不排除故障就重新闭合通电，可能会发生火灾，应该检查并排除故障后再通电，故C不符合题意； D．电烤火炉是高功率加热设备，长时间无人看管可能引发火灾，人离开时将电烤火炉及时断电，故D符合题意。 故选D。 7．A 【详解】ABC．断路器相当于保险丝，应该安装在干路中的火线上，故A正确，BC错误； D．图中断路器安装在支路的零线上，故D错误。 故选A。 8．B 【详解】A．若插座短路，则在将台灯的插头插入插座前，电路就已经发生短路，空气开关“跳闸”，故A不符合题意； B．若台灯插头处短路，则在将台灯的插头插入插座时，造成电路短路，空气开关“跳闸”，故B符合题意； C．若台灯开关的两线头相碰，则在将台灯的插头插入插座时，台灯立即发光，只是会使台灯开关失去控制作用，不会使空气开关“跳闸”，故C不符合题意； D．将台灯的插头插入插座时，家中正在工作的用电器的总功率为 由电能表参数可知，家庭电路允许的最大功率为 家中正在工作的用电器的总功率远小于电路允许的最大电功率，不会引起空气开关“跳闸”，故D不符合题意。 故选B。 9． 甲 变大 【详解】[1]正确测试火线时，手指要接触笔尾金属体（或金属笔卡），此时有电流通过试电笔和测试者的身体流向大地，氖管发光，故正确的使用试电笔方式是甲。 [2]将电阻丝的两个断头接上后，会因为接触面积较小导致电阻增大，由焦耳定律可知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，长时间使用存在安全隐患。 10． 0.9 10 3.6 【详解】[1][2]由图可知，两电阻并联，电流表A1测量干路电流，电流表A2测量R2的电流。干路电流I＝1.2A，通过R2的电流I2＝0.3A，则由并联电路的电流规律可得：通过R1的电流 由欧姆定律可得：R2的阻值 [3]电路消耗的总功率为 11． 132000 12000 【详解】[1]根据题意可得电动机消耗的电能 [2]根据焦耳定律，该过程中产生的热量 12．54 【详解】闭合开关S，通过电阻的电流 3s内电阻丝产生的热量为 13． 3:5 5:3 【详解】[1]当R1​、R2​串联时，通过它们的电流相等，通电时间相同。则相同时间内电流通过R1​、R2​所做的功之比 [2]当R1​、R2并联时，它们两端的电压相等，通电时间相同。则相同时间内电流通过R1​、R2所做的功之比 14． 电 内 遵守 【详解】[1][2][3]这种纸通电发热时，消耗电能，温度升高，内能增大，将电能转化为内能，任何一种能量转化都遵守能量守恒定律。 15． 左 0.625 2.2 0.44 5 【详解】（1）[1]灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一下一上连入电路中与灯串联，如图所示： （2）[2]闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处的左端； （3）[3]灯在额定电压下正常发光，闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数为0.25A，则小灯泡的额定功率为 （4）[4][5]继续移动滑片，电压表示数如图2所示，是小量程，读数为2.2V，此时电流表示数为0.2A，小灯泡的实际功率为 （5）[6]电源为3节新干电池组成，电源电压为4.5V，灯泡正常发光时电流为I＝0.25A，由串联电路的电压特点可知，定值电阻和滑动变阻器两端的总电压 由欧姆定律可知，定值电阻和滑动变阻器的总电阻 因此定值电阻R0应选5Ω，故R0＝5Ω能满足测量要求。 16．(1) 0.1 (2) (3) 【详解】（1）[1][2]由图可知，只闭合开关S和S2时，灯泡和定值电阻并联后再与滑动变阻器串联，电流表测量通过定值电阻的电流，灯泡和定值电阻两端电压相等，要使灯泡正常发光，应使灯泡两端电压为其额定电压，此时定值电阻两端也为2.5V，故应调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为 （2）[1][2]然后闭合开关S和S1，断开开关S2，此时灯泡和定值电阻仍然并联后再与滑动变阻器串联，但电流表测量通过定值电阻和灯泡的总电流，保持滑动变阻器滑片位置不动，此时灯泡和定值电阻两端电压不变，读出电流表的示数为，则通过灯泡的电流为 （3）小灯泡的额定功率为 17．(1) 电 开关 3.6×104 (2) A 减小 (3)2.604×106 【详解】（1）[1]热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，内能增大，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出，所以该过程中将内能转化为电能。 [2]当有人靠近时，传感器会接收到人体辐射出的红外线，使灯具发光，电路通路，由此判断传感器相当于电路中的开关。 [3]30天会浪费 （2）[1]光控开关和红外线传感器串联时，相互影响，光控开关在光线较暗时闭合，红外线传感器开始工作，电路才能通路，若光控开关和红外线传感器并联时，互不影响，有无光控开关，感应灯同样都会发光，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 [2]光线越暗时感应灯亮度越强，说明电阻越小，所以光敏电阻的阻值随光照强度减弱而减小。 （3）由图乙，红外线感应灯一天内消耗的电能 一周内消耗的电能 20W的路灯每天发光时长为6h，一周消耗的电能 可以节约的电能 18．(1)电流过大 (2)粗 (3)8 (4)2.5 (5)A (6)BDE (7)1.85 【分析】（1）回忆家庭电路短路的特点，短路时电路中电流会过大，结合空气开关的工作原理判断跳闸原因。 （2）根据焦耳定律，因为干路电流变大时，要减少导线产生的热量，所以结合影响电阻大小的因素，判断导线横截面积的选择。 （3）观察配电箱的分支标注，逐个统计除总开关外的分支回路数量。 （4）因为支路总功率等于该支路所有用电器功率之和，所以将插座分支回路1对应的用电器功率相加即可。 （5）首先根据计算空调分支回路1的额定电流，因为所选导线的安全载流量需要大于该额定电流，同时兼顾成本，所以对比表格中导线参数选择合适的类型。 （6）结合安全用电的原则，逐一判断每个选项的说法是否符合安全用电要求。 （7）因为电池储存的电能等于额定容量，工作时间等于总电能除以低速挡的输出功率，所以利用t的变形式计算工作时长。 【详解】（1） 家庭电路发生短路时，电路总电阻很小，电源电压不变，根据可知，电路电流会过大，触发空气开关跳闸。 （2）材料、长度相同时，导线越粗，电阻越小，根据焦耳定律，电流和通电时间相同时，粗导线产生热量更少，更安全，因此增加用电器时需要更换更粗的干路导线。 （3）由题图标注可知，有一个入户总开关，一个带有漏电保护开关的照明支路，还有共用一个漏电保护开关的7个插座支路，共有8个独立的分支回路。 （4）回路总功率为所有用电器功率之和 （5）柜式空调功率，家庭电路电压，工作电流 需要选择满足载流量要求，且成本最低的导线，A导线安全载流量，满足要求且价格最低。 故选A。 （6）A．水是导体，湿手插插头易引发触电，故A错误； B．更换灯泡前断开总开关，不带电操作，可避免触电，故B正确； C．铜丝电阻较小，熔点高，电流过大时很难熔断，不能代替保险丝，故C错误； D．人体是导体，直接拉触电的同伴会导致施救者也触电，故D正确； E．绝缘皮破损后易漏电，易引发触电事故，需要及时更换，故E正确； F．要远离高压，高压线附近放风筝易引发高压触电，故F错误。 故选BDE。 （7） 由表格数据可知，电池总电能，低速挡功率，由得，工作时间 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $