第六章 电功率 单元检测卷（解析版）教科版物理 九年级上册习题

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第六章  电功率单元检测卷（解析版）一、选择题（每小题3分，共27分）1.将规格分别为“6V、6W”和“6V、3W”的甲乙两只小灯泡串联后接到电压为6V的电源上，两灯均发光，忽略灯丝电阻的变化，则下列说法中正确的是（  ）。A．甲灯两端电压较大           B．通过乙灯的电流较大C．甲灯较亮              D．乙灯较亮【答案】D。【解析】AB．根据得，两灯的电阻分别为串联时电流处处相等，乙的电阻大，根据可知，乙灯两端的电压大，故AB错误；CD．根据可知，电流相等时，电阻大的功率也大，所以乙灯较亮，故C错误、D正确。故选D。2.有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1800W，乙的额定功率为1200W．两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是（  ）。A．甲电热水壶两端的电压较高      B．电流通过甲电热水壶做功较快C．通过两个电热水壶的电流相等   D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多【答案】B。【解析】A. 因为两个电热水壶的额定电压相同，且两个电热水壶都正常工作，即在额定电压下工作，所以甲、乙电热水壶两端的电压相等，故A错误；B. 都正常工作时，甲的额定功率大，所以电流通过甲电热水壶做功较快，故B正确；C. 都正常工作时，甲的额定功率大，根据，通过甲电热水壶的电流大，故C错误；D. 都正常工作时，甲的额定功率大，根据可知，相同时间内，甲电热水壶消耗的电能多，故D错误；故选B。3.如图所示是电阻甲和乙的U-I图像，下列说法中正确的是（  ）。A．电阻甲和乙都是阻值不变的电阻；B．当乙两端电压为2V时，R乙=5Ω；C．甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，源电压为2V；D．甲、乙并联在电路中，当电源电压为2V时，电路总功率为1.2W【答案】D。【解析】A．因为甲图象为正比例函数，因此图象中对应电压和电流值的比值不变，故甲为定值电阻；而乙图象中的电压和电流值的比值时刻在发生变化，故电阻乙不是定值电阻；B．从图象中可以看出，当乙电阻两端电压为2V时，对应的电流为0.2A，因此此时乙的阻值：R===10Ω；C．当通过甲、乙中的电流为0.2A时，从图形中可以看出，此时甲、乙两端的电压值分别为1V、2V，由于甲、乙为串联，因此电源电压为3V；D．当甲、乙两端的电压为2V时，从图象中可以看出，此时通过甲、乙的电流分别为0.4A、0.2A，由于甲、乙并联，因此电路总功率：P=UI=2V×（0.4A+0.2A）=1.2W。4.如图所示，将标有“12V、6W”的灯泡和“12V、3W”的灯泡接在12V的电路中，闭合开关，不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是（  ）。A．电路总功率等于9W         B．电路总功率大于9WC．灯泡和一样亮          D．灯泡比灯泡亮【答案】D。【解析】AB．根据可得，两灯泡的电阻分别为：，，由电路图可知，灯泡L1、L2串联接在12V的电路中，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：，则电路总功率：，故AB错误；CD．由于串联电路中电流处处相等，且，根据可知，灯泡的实际功率较大，则灯泡较亮，故C错误，D正确。5.如图甲所示，已知电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”。闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片P，得到电流表与电压表的示数关系如图乙所示。在保证电路安全的前提下，下列说法中正确的是（   ）。A．电源电压为9V；B．R1的阻值为20Ω；C．滑动变阻器的取值范围是2Ω~20Ω；D．电路总功率的变化范围是2W~3W【答案】C。【解析】AB．结合电路图和乙图可得：，联立解得，电源电压为；故AB错误；C．已知电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”，因为串联时电流相等，故电路最大电流为0.5A，此时电路总电阻为则滑动变阻器最小电阻为当滑动变阻器阻值变大时，分得电压增大，但电源电压为6V，小于电压表的量程，故滑动变阻器阻值可以调整到最大，即20Ω，则滑动变阻器接入电路的取值范围是2Ω~20Ω。故C正确；D．最小电流为；电路最小功率为；电路最大功率为；故D错误。故选C。6.如图所示，测量小灯泡电功率的电路图，电源电压恒为6V，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～3V，滑动变阻器规格“50Ω 1A”，小灯泡规格“2.5V 0.625W”，若不考虑小灯泡阻值随温度的变化，小灯泡两端电压不允许超过额定值，闭合开关，下列说法正确的是（　　）。A．滑片向右滑动，电流表示数变小，电压表示数变大；B．电流表的示数允许变化范围是0.1～0.25A；C．滑动变阻器的阻值允许调节的范围是24～50Ω；D．电路的最大电功率是2.5W【答案】B。【解析】由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流．A．当滑动变阻器滑片向右滑动，接入电路中的电阻变大时，根据欧姆定律可知电路中的电流变小，即电流表示数变小；根据U＝IR可知灯泡两端的电压变小，即电压表示数变小；故A错误；C．根据P＝UI可得，灯的额定电流：IL额＝＝＝0.25A，因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，所以，电路中的最大电流为Imax＝0.25A，由I＝可得，灯泡的电阻：RL＝＝＝10Ω，电路中的总电阻：Rmin＝＝＝24Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑min＝Rmin﹣RL＝24Ω﹣10Ω＝14Ω；故C错误；D．该电路的最大功率：Pmax＝UImax＝6V×0.25A＝1.5W，故D错误；B．当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，灯泡的功率最小，此时电路中的电流：Imin＝＝＝0.1A，则电流表示数的变化范围是0.1A～0.25A，故B正确。7.如图是一个油量表的示意图，滑动变阻器规格为“20Ω   1A”．闭合开关，当浮球最低时滑片P滑到a端，电流表示数为0.3A，当浮球最高时，滑片P滑到b端，电流表示数为0.5A．下列说法错误的是（   ）。A．电阻R1的阻值为30Ω；B．电源电压为15V；C．在加满油后，1min内电阻R1产生的热量为450J；D．电阻R1最小功率为7.5W【答案】D。【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流；当滑片位于a端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I=可得，电源的电压：U=Ia（R1+R2）=0.3A×（R1+20Ω），当滑片位于b端时，电路为R1的简单电路，则电源的电压：U=IbR1=0.5A×R1，因电源的电压不变，所以，0.3A×（R1+20Ω）=0.5A×R1，解得：R1=30Ω，故A正确；电源的电压U=IbR1=0.5A×30Ω=15V，故B正确；在加满油后，滑片位于b端，则1min内电阻R1产生的热量：Q1=Ib2R1t=（0.5A）2×30Ω×60s=450J，故C正确；当滑片位于a端时，电阻R1的功率最小，则P1=Ia2R1=（0.3A）2×30Ω=2.7W，故D错误；故应选D。8.如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置．三个密闭容器中的电阻如图，三个容器串联，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，通电后，观察三个U形管中液面高度的变化。实验现象表明（  ）。A．甲、乙、丙三容器串联，所以容器中电阻流过的电流相同；B．在通电相同时间下，三个容器中产热量之比为1：2：1；C．在乙、丙两容器可用来研究电流产热与电阻关系；D．在通电相同时间下，三个容器中产热量之比为4：8：1【答案】D。【解析】由图知道，丙容器中的电阻与容器外的电阻先并联然后再与甲、乙容器里的电阻串联，根据并联电路的电流特点知道，通过甲、乙的电流大于通过丙的电流，故A错误；根据并联电阻的特点知道，丙容器中的总电阻是：R丙=5Ω/2=2.5Ω，根据Q=I2Rt得在通电相同时间下，三个容器中产热量之比为4:8:1，故B错误，D正确；影响电流产生的热量的因素是电流、通电时间和电阻，所以研究电流产热与电阻关系，需要控制电流和时间，乙、丙两容器没有控制电流和电阻，所以C错误，故选D．9.如图所示电路，电源电压不变。闭合开关 S，当滑片 P 置于变阻器的 b 端时，电压表的示数为6V，当滑片 P 置于变阻器的中点时，电压表的示数变化了 2V，从 P 置于中点开始在 20s 内定值电 阻 R1 产生的热量为 64J，则下列判断正确的是（  ）。A．R1 的阻值为 10Ω；B．滑动变阻器 R 的最大阻值为 20Ω；C．电源电压为 10V；D．R1 先后两次消耗的电功率之比为 3：4【答案】B。【解析】由电路图可知，当滑片P置于变阻器的b端时，定值电阻R1与滑动变阻器的最大阻值串联；当滑片P置于变阻器的中点时，定值电阻R1与滑动变阻器阻值的一半串联。AB．根据串联电路的分压特点可知，当滑片P置于变阻器的中点时电压表的示数为:6V−2V=4V，∵串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和，∴根据欧姆定律可得：U=I1R1+6V，U=I2R1+4V，I1=，I2==，∵电源的电压不变，∴I1R1+6V= I2R1+4V即: R1+6V= R1+4V简化可得：R1=R，根据Q=I2Rt可得，P置于中点时，在20s内定值电阻R1产生的热量：Q1=I22 R1t=()2 R1×20s=×R×20s= ×20s=64J，解得：R=20Ω，即；R1=20Ω，故A不正确、B正确；C．电源的电压：U= I1R1+6V= R1+6V=×20Ω+6V=12V，故C不正确；D．根据P=I2R可得，R1先后两次消耗的电功率之比：P1:P′1=(I1)2 R1:(I2)2 R1=(I1)2: (I2)2=()2:()2=9:16，故D不正确。二、填空题（每空2分，共30分）10.如图所示，要使R1与R2组成并联电路，应闭合开关_______，若此时电流表A1和A2的示数之比为2∶5，则R1与R2的电阻之比为_______，R1与R2消耗的电功率之比为_______．【答案】S1和S3；3∶2；2∶3。【解析】如图所示的电路，当闭合开关S1、S3，断开S2时，R1与R2分别为两个支路，可以组成并联电路；电流表A1测量R1的电流，电流表A2测量干路电流，若此时电流表A1和A2的示数之比为2：5，即两电阻电流比为：，则R1与R2的电阻之比为：；R1与R2消耗的电功率之比为：。11.电阻R1=12Ω，R2=4Ω并联在同一电路中，则它们两端的电压之比为U1：U2=___，电流之比Il：I2=___，功率之比P1：P2=_____．【答案】1：1；1：3；1：3。【解析】R1、R2并联时，并联电路中各支路两端的电压相等，它们两端的电压之比U1：U2=1：1，根据欧姆定律可得，通过它们电流值比：====．根据P=UI得：===。12.如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S后，将滑片P从左端b移动到右端a的过程中，电流表的示数I与R2的阻值关系如图乙所示，电压表的示数U与R2的阻值关系如图丙所示。那么，R1的阻值为_____Ω，在滑片P移动过程中，滑动变阻器消耗的最大功率为_____W(两表均安全使用)。【答案】10；3.6。【解析】（1）乙图知，电流0.4A时滑动变阻器接入电路电阻20Ω，得电源电压可表示为：  ①丙图知，R1两端电压为3V时，滑动变阻器接入电路电阻30Ω，此时电路电流为：，电源电压可表示为：    ②联合①②式可得：解得R1为10Ω，（舍去）将R1代入①式得电源电压为：（2）两电阻串联，电路电流为：滑动变阻器的电功率为：由上式可知，当时，功率有最大值，即答案：(1)10；(2)3.6。13.在如图所示的电路中，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，电源电压保持不变，当开关S1、S3断开，S2闭合时，电流表的示数为0.2 A．当开关S1、S3闭合，S2断开时，电流表的示数为_____A，R2的电功率为_____W。为了保障电路安全，_____两个开关不能同时闭合．【答案】0.9；1.8；S1、S2。【解析】（1）由电路图可知，当开关S1、S3断开，S2闭合时，两电阻串联，电流表测电路中电流，由串联电路特点和可得电源电压：；当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电流表测干路电流，由并联电路特点和可得电流表示数：；R2的电功率；（2）为了保障电路安全，S1、S2两个开关不能同时闭合，会出现短路，烧坏电源和导线．故答案为(1)0.9；(2)1.8；(3)S1、S2。14.如图所示实验装置，可以用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与_____的关系，若通过R1的电流是1A，10s内电流通过电阻R2产生的热量是_____J。【答案】电流；12.5。【解析】(1)装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，根据串、并联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流等于通过左边容器中电阻的电流，即两容器中电阻的阻值相同（均为5Ω），但通过它们的电流不同，所以这是探究电流产生热量与电流的关系；(2)通过R1的电流是1A，也就是干路电流为1A，所以通过右侧容器中R2的电流为×1A＝0.5A，由焦耳定律可得，电流通过R2产生的热量：Q2＝I2R2t＝（0.5A）2×5Ω×10s＝12.5J。15.在如图所示电路中，定值电阻R0的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表A1、A2的示数分别为0.8A，0.3A，则该电路电源电压为_____V。1min内电路消耗的电能为_____J，1min内电流通过电动机产生的热量为_____J。【答案】6；288；30。【解析】由电路图可知，定值电阻R0与电动机M并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R0支路的电流,因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I=可知，电源的电压：U=I0R0=0.3A×20Ω=6V；1min内电路消耗的电能：W=UIt=6V×0.8A×60s=288J；因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过电动机的电流：IM=I﹣I0=0.8A﹣0.3A=0.5A，1min内电流通过电动机产生的热量：Q=IM2Rt=（0.5A）2×2Ω×60s=30J。三、实验题（16分）16.（9分）某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率，待测小灯泡L的额定电压为3.8V，额定功率小于1W，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。（1）请你用笔线代替导线，在图甲中把电路连接完整___________。（2）正确连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数明显，仔细检查，连接无误，那么出现该状况的原因应该是____（选填“A”、“B”、“C”或“D”）A．电流表内部断路了  B．灯泡的灯丝断了C．灯座内部出现了短路    D．滑动变阻器的电阻线断了（3）排出故障后，通过正确操作，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，其值为_____A，小灯泡的额定功率为________W。（4）测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，应将滑动变阻器的滑片向_______（选填“左”或“右”）端滑动。（5）测量小灯泡的电功率________（选填“需要”或“不需要”）多次测量求平均值，原因是______________。（6）图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图，测量后他们对测量结果进行了误差分析，考虑电表本身对电路的影响，该电路主要是由于所测___（选填“电压”或“电流”）值偏大引起小灯跑电功率偏大的。【答案】如图；B；0.2；0.76；右；不需要；灯在不同电压下的功率不同；电流。【解析】(1)因为灯的额定电压是3.8V，所以电压表选用大量程且与灯并联，将变阻器的最大电阻连入电路中与灯和电流表串联，因为小灯泡L的额定电压为3.8V，额定功率小于1W，由P=UI知道，灯泡的额定电流约是I=所以电流表选用小量程，电路连接如下图：(2)A．因为是电流表与灯和变阻器是串联，若电流表内部断路了，则整个电路断路，两表都没有示数，故A不符合题意；B．若灯泡的灯丝断了，则灯不会亮，电流表也没有示数，此时电压表串联在电路中，电压表测电源电压，所以会有示数，故B符合题意；C．若灯座内部出现了短路，则电压表没有示数，电流表有示数，故C不符合题意；D．若滑动变阻器的电阻线断了，则整个电路断路，两表都没有示数，故D不符合题意。故选B。(3)由图乙知道，当灯泡正常发光时，由于电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流值是0.2A，所以小灯泡的额定功率是P=UI=3.8V×0.2A=0.76W(4)测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，就要增大灯电压，而减小变阻器的电压，由分压原理知道，应将滑动变阻器的滑片向右端滑动。(5)因为灯在不同电压下的功率不同，所以不需要多次测量求平均值。(6)由并联电路电流的规律知道，电流表示数等于通过灯的电流与通过电压表电流之和，所以该电路所测电流值偏大而引起小灯跑电功率偏大的。17.（7分）小明用如图中的装置“探究影响电流产生的热量的因素”．a、b、c、d四个密闭容器中装有等量的空气，分别将导线1、2和3、4接到电源两端．请回答下列问题：（1）在如图甲中，这个装置可探究电流产生的热量与__________的关系。通电一段时间，容器________中电流产生的热量较多（选填“a”或“b”）。 （2）该实验是通过观察U型管中液面___________的变化，来比较电流通过电阻丝产生的热量多少。这应用的物理方法是________（填字母）。A．等效替代     B．放大法     C．转换法    D．控制变量法（3）如图乙是探究电流产生的热量和某因素的关系的实验装置，该探究中的自变量是___________，因变量是___________，控制变量是_______________ ．【答案】电阻；b；高度差；C；电流；电流产生的热量；电阻和通电时间。【解析】（1）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；通过一段时间，b容器中电流产生的热量较多，该容器的电阻大；（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；（3）图乙装置中一个10Ω的电阻与两个10Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个10Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是10Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系；通过一段时间，c容器中电流产生的热量多．探究中的自变量是电流，因变量是电流产生的热量，控制变量是电阻和通电时间．故答案为：(1)电阻；(2)b；(3)高度差；(4)C；(5)电流；(6)电流产生的热量；(7)电阻和通电时间。四、计算题（27分）18.（9分）图甲是一种家用电暖器，有“低温”、“中温”、“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率未知），图乙为其简化电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒时，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S1为“低温”挡。请完成下列问题：(1)“低温”挡正常工作时的电阻是多少？(2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少？(3)若某房间内空气质量为60 kg，空气温度为10 ℃，设空气的比热容为1.1×103 J/（kg·℃）且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20 min，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少？【答案】(1)88 Ω；(2)7.5 A；(3)15 ℃。【解析】(1)根据题意知道，当闭合S1 时为“低温”档，此时R1单独接入电路，由P=U2/R知道，“低温”档正常工作时的电阻是：R1 =U2/P低=(220V）2/550W=88Ω；(2)由电路图知道，只闭合S1 为“低温”档，只闭合S2 为“中温”档，当同时闭合S1 、S2为高温档，此时R1、R2 并联，电路的总功率是：P高温 =P低温+P中温=550W+1100W=1650W，由P=UI知道，此时正常工作的电流是：I=P高/U=1650W/220V=7.5A，(3)若电暖器的“高温”档正常工作20分钟，则放出的热量是：W=P高温t=1650W×20×60s=1.98×106 J；根据题意知道，空气吸收的热量是：Q吸=ηW=50%×1.98×106 J=0.99×106 J；由Q吸=cm△t可知，房间内的空气升高的温度是：△t=Q吸/cm=0.99×106J/1.1×103J/（kg•℃）×60kg=15℃。19. （9分）如图甲所示，L上标有“6V 3W”字样，电流表量程为0～0．6A，电压表量程为0～15V，变阻器R的最大电阻为100Ω。只闭合开关S1，滑片置于a点时，变阻器连入电路中的电阻为R0，电流表示数为Ia；只闭合开关S2，移动滑片P，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图19乙所示，当滑片P置于b点时，电压表示数Ub＝8V，电流表示数为Ib．已知Ra：R0＝12：5，Ia：Ib＝3：5（设灯丝电阻不随温度变化）。求：（1）小灯泡的电阻；（2）定值电阻R0和电源电压U；（3）只闭合开关S1时，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，电路消耗的功率范围．【答案】（1）12Ω；（2）R0=20Ω，U=18V；（3）4．5W~9W。【解析】（1）由小灯泡的规格可得小灯泡的电阻为RL=UL额2/PL额=（6V）2/3W=12Ω；（2）设电源电压为U，由题意可知，当闭合S1，滑片置于a点时，Ia=U/（12+R0），当闭合S2，滑片置于b点时，Ib=U/（16+R0），而Ib=Ub/R=8V/16Ω=0．5A，又Ra：R0＝12：5，Ia：Ib＝3：5，解得R0=20Ω，U=18V；（3）当闭合S1，灯泡正常工作时，电路中电流最大，Imax=PL额/UL额=3W/6V=0．5A，P总max=UImax=18V×0．5A=9W；若电压表示数为15V，电路中电流最小Imin=（U-Umin）/RL=0．25A，电路消耗的功率量小P总min=UImin=18V×0．25A=4．5W，所以电路消耗的功率范围为4．5W~9W。20. （9分）图为电热水器的简化电路，它有加热和保温功能． R1和R2是两根电热丝，S为温控开关，1、2为开关的两个触点，当水温低于某个下限温度或高于某个上限温度时，S在两个触点间自动切换，使水温维持在设定的范围．已知热水器的加热功率为400W，保温功率为100W，忽略温度对电阻的影响。（1）开关与触点1连通时，热水器处于_______状态；与触点2连通时，处于______状态。（填“加热”或“保温”）（2）R1=______Ω，R2=_______Ω。（3）在使用过程中，若热水器10min消耗电能1.2×105J，请通过计算具体说明：在这段时间内热水器处于何种工作状态，并求出相应状态下的工作时间_________。【答案】加热；保温；121；363；加热200s，保温400s。【解析】（1）如图电路，开关与触点1连通时，只有R1接入电路工作，电阻较小，根据知，此时功率较大，热水器处于加热状态；与触点2连通时，两电阻串联，电阻较大，功率较小，处于保温状态．（2）加热功率为400W，根据得，R1的阻值为：；保温功率为100W，根据得，总电阻为：则R2的阻值为：．（3）热水器10min即600s消耗电能1.2×105J，根据得：解得：，则保温时间为：；即加热时间为200s，保温时间为400s。