初中物理沪粤版（2024）九年级上册15.1 电能与电功巩固练习

这是一份初中物理沪粤版（2024）九年级上册15.1 电能与电功巩固练习，共32页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（每小题3分，共21分）
1．小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中，其两者的I-U关系图象如图乙所示，下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图象
B．当电源电压为4V时，电流表示数为0.5A
C．当电源电压为4V时，小灯泡L的实际功率为1.6W
D．如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端，电路消耗的总功率为2W
2．图甲所示的电路中，电源电压不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关，滑片P移动过程中，电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为5VB．R的最大阻值为20Ω
C．R=10Ω时，其功率最大D．R=15Ω时，电路消耗的功率为1.8W
3．现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
4．小林受穿戴式“智能体温计”（如图甲所示）的启发，设计了一个如图乙所示的体温计电路图，用电表示数大小反映温度高低，热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，定值电阻起保护电路的作用。下列分析正确的是（ ）
A．该电路中的电表是电流表B．温度变化时两端电压不变
C．温度升高时电路中电流变大D．温度降低时电路的总功率变大
5．如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P，由最右端移到最左端，得到两电表示数的U-I图像。有关说法正确的是（ ）
A．电源电压为4VB．R1的阻值30Ω
C．滑动变阻器R2的最大阻值20ΩD．电路总功率最大值1.2W
6．标有“110V 25W”“110V 40W”、“36V 40W”、“36V 60W”四种规格的灯泡，若都在正常工作，其中最暗的灯是（ ）
A．“36V 60W”B．“110V 40W”
C．“36V 40W”D．“110V 25W”
7．小明家半年前新装了一只电能表，现在表盘的示数如图，下列说法正确的是（ ）
A．该电能表的标定电流为20A
B．该电能表应接在50Hz的直流电路中使用
C．小明家每消耗1度电，铝盘转动3000转
D．小明家半年内的用电量是6335kW·h
二、填空题（每空2分，共28分）
8．如图甲所示电路中，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“6V 0.3A”字样，电流表量程0~0.6A、电压表量程0~3V。在保障电路安全的前提下，只闭合开关S、S1，滑片P位于最右端，小灯泡恰好正常发光，则小灯泡10s内消耗的电能为___________J，再移动滑片P，电流表示数与R2关系如图乙a所示，当断开S1闭合S、S2、S3时，电流表示数与R2的关系如图乙b所示，则I1=___________A（忽略小灯泡电阻变化）。
9．傍晚用电高峰时期，小何观察到家中一只标有“220V 48.4W”的白炽灯比正常时暗。他发现灯泡内壁发黑，根据所学知识他知道造成该现象的原因是：灯泡长时间使用后，灯丝升华变细，电阻变______，导致功率变小；另外，用电高峰期家中实际电压低于220V，实际功率低于额定功率。他想知道此时家中的实际电压，于是更换了一只同规格的新灯泡，关闭家中其它用电器，让该灯单独工作100s，电能表（如图）转盘转了4转，则家中实际电压为______V。
10．某饮水机上标有“220V制热550W”的字样，发热部件正常工作时的功率为________W。饮水机加热一段时间，插座线会变热，这是电流通过导体时产生的________效应。
11．某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
12．如图所示，物块在水平拉力（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中。已知物块在段和段分别以和的速度匀速运动，且在段、段所受摩擦力分别为和，则该物块通过段和段所用的时间之比为 ___________，拉力在段做功的功率为 ___________。
13．甲灯标有“6V 3W”的字样，乙灯标有“6V 6W”的字样（灯丝电阻不变），若将它们串联接入电路中，电源电压的最大值是 ___________V；若将它们并联接入电路中，两灯中较亮的是 ___________灯。
14．某品牌电热水杯如图甲所示，水杯容量为330mL，有高、中、低三个加热挡位，乙图为其工作电路简图，其中U恒为220V，R1＝200Ω，R2＝550Ω，则中温挡功率为______W；若该电热水杯加热效率为90%，则用高温挡将满杯水从20℃加热到98℃，需要______s。（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）
三、实验题（每空2分，共26分）
15．实验创新小组探究电流与电压的关系，实验电路如图甲所示。电源电压恒为6V，定值电阻R=10Ω，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”。
（1）请根据电路图，用笔画线表示导线，连接图乙所示的实物电路，要求滑片向左滑时，电流表示数变大；______
（2）连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑片，电压表的示数约为6V且保持不变，电流表的示数几乎为零，则电路的故障可能是______；
A．滑动变阻器短路
B．定值电阻断路
C．定值电阻短路
（3）排除故障后，多次改变定值电阻两端的电压（每次正确选择电压表的量程），测出每次对应的电流值，并将测得的数据记录在表格中，请根据表格中的数据分析得出实验结论：在电阻一定时，______；
（4）该小组同学又找到一个标有“2.5V”字样的小灯泡，用它来替换图中的定值电阻R，并测量小灯泡的额定功率，某时刻电压表的读数为2V，要测量小灯泡的额定功率，应该将滑片向______（选填“左”或“右”）调节，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W。
16．探究电流通过导体时产生热量的影响因素。
（1）两个透明容器中密封着质量相等的空气；
（2）图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系；
（3）接好甲电路，闭合开关，通电一段时间后，与右侧容器相连的U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间相同的情况下，______越大，所产生的热量越多；
（4）乙图的实验中，在相同的通电时间内______（左/右）侧U形管中液面上升的高度差大。
17．在“测量小灯泡的电功率”时，某同学选好实验器材开完成了部分连线，如图（a）所示电源电压可调，小灯泡的额定电压为4V、阻值约为9Ω，请协助该同学完成实验：
（1）请用笔画线代替导线将实物图连接完整_____；（要求导线不能交叉、考虑电流表量程的选择和滑动变阻器对电路的保护）
（2）连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P的位置，眼睛观察表并记录小灯泡在多个工作状态下的电压（U）、电流（I）；
（3）根据测量数据，绘出小灯泡的I-U图像如图（b）所示，发现图线是一条曲线，该同学由此得出结论灯丝电阻随两端的电压升高而增大，这是一个错误结论，请你分析结论错误的原因：______；
（4）I-U图像中，Ix为额定电压下小灯泡的工作电流，电流表的示数如图（c）所示，小灯泡的额定功率为______ W；
（5）该同学了解小灯泡消耗功率的变化特点后，联想到已学知识通过定值电阻的电流随两端电压变化的关系，于是拆下滑动变阻器，选用一个R0=7.5Ω的定值电阻与小灯泡串联，接入电路，再次进行实验，此时小灯泡和定值电阻功率同为______ W。
四、计算题（18题8分，19题8分，20题9分，共25分）
18．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻和为发热体，其中。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个档位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温档，额定功率为440W。求：
（1）的电阻；
（2）高温档正常工作100s，电流通过产生的电热；
（3）只有空气炸锅单独工作，表盘示数使用前后如图甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率（已知商用电费单价为0.75元/kW·h）。
19．如图所示，电源电压为18V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0~0.6A”，电压表量程为“0~15V”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V。
（1）求R0的阻值；
（2）求滑动变阻器的最大阻值；
（3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为P1；将电压表改接在R两端，电路消耗的最小功率为P2。求P1∶P2。
20．如图所示，电源电压恒定，R1=30Ω，当S闭合，S1断开时，电流表的示数为0.2A；当S、S1都闭合时，电流表的示数为0.5A。求
（1）电源电压；
（2）R2的阻值；
（3）S、S1都闭合时，通电1min电流通过R2做的功。
第十五章《电能与电功率》单元测试
试卷满分：100分 时间：90分钟
一、单选题（每小题3分，共21分）
1．小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中，其两者的I-U关系图象如图乙所示，下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图象
B．当电源电压为4V时，电流表示数为0.5A
C．当电源电压为4V时，小灯泡L的实际功率为1.6W
D．如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端，电路消耗的总功率为2W
【答案】D
【解析】A．通过定值电阻R的电流I与电压U成正比，故应为图乙中曲线B表示，故A错误；
B．如图所示，灯泡与电阻R并联，电流表测干路电流，当电源电压为4V时，灯泡与电阻R两端电压都为4V，由图乙可知，灯泡电流为0.3A，电阻R电流为0.1A，电流表示数为
故B错误；
C．当电源电压为4V时，灯泡电流为0.3A，小灯泡L的实际功率为
故C错误；
D．如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端，灯泡与电阻R电流相同，且两端电压之和为10V，从图乙可查得电流为0.2A时，灯泡两端电压为2V，电阻R两端电压为8V，电路消耗的总功率为
故D正确。
故选D。
2．图甲所示的电路中，电源电压不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关，滑片P移动过程中，电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为5VB．R的最大阻值为20Ω
C．R=10Ω时，其功率最大D．R=15Ω时，电路消耗的功率为1.8W
【答案】D
【解析】A．由图甲可知，滑动变阻器R和定值电阻R0串联，电压表测R两端的电压；由图乙可知，当变阻器阻值为5Ω时，其两端电压为3V；当变阻器两端电压为10Ω时，其两端电压为4V，由串联电路中的电压规律和电源电压不变可得
……①
……②
由①②解得
U=6V，R0=5Ω
故A错误；
B．由图乙可知，R的最大阻值应大于20Ω，故B错误；
C．R的功率
由上式可知，当
R=R0=5Ω
时，滑动变阻器有最大电功率。故C错误；
D．当R=15Ω时，电路消耗的功率为
故D正确。
故选D。
3．现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（ ）
A．通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B．通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C．两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D．两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
【答案】C
【解析】A．在额定电压下工作时，通电时间相同时，据W=Pt知，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡的少，但不是在额定电压下工作时，无法比较两灯消耗电能的多少，故A错误；
B．电功率是指电流做功快慢的物理量，在额定电压下工作时，电流通过甲灯做功一定比乙灯慢，但不是在额定电压下工作时，无法比较电流通过两灯做功的快慢，故B错误；
C．由题意知，两灯的额定电压分别为6V和12V，额定功率分别为3W和6W，据 知，两灯的电阻
，
即R甲R2，由可知，乙灯的实际功率大于甲灯泡的实际功率，所以乙灯亮。
14．某品牌电热水杯如图甲所示，水杯容量为330mL，有高、中、低三个加热挡位，乙图为其工作电路简图，其中U恒为220V，R1＝200Ω，R2＝550Ω，则中温挡功率为______W；若该电热水杯加热效率为90%，则用高温挡将满杯水从20℃加热到98℃，需要______s。（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）
【答案】 242 364
【解析】[1]只闭合S1时，电路中的电阻为R1＝200Ω工作，根据知，此时电路消耗的功率
只闭合S2时，电路中的电阻为R2＝550Ω工作，根据知，此时电路消耗的功率
同时闭合S1和S2时，R1＝200Ω与R2＝550Ω并联，根据和并联电路特点得，此时电路消耗的功率
综上分析得
所以，中温挡功率为242W。
[2]由题意知，满杯水的质量
满杯水吸收的热量
高温挡产生的热量
高温挡将满杯水从20℃加热到98℃，需要的时间
三、实验题（每空2分，共26分）
15．实验创新小组探究电流与电压的关系，实验电路如图甲所示。电源电压恒为6V，定值电阻R=10Ω，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”。
（1）请根据电路图，用笔画线表示导线，连接图乙所示的实物电路，要求滑片向左滑时，电流表示数变大；______
（2）连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑片，电压表的示数约为6V且保持不变，电流表的示数几乎为零，则电路的故障可能是______；
A．滑动变阻器短路
B．定值电阻断路
C．定值电阻短路
（3）排除故障后，多次改变定值电阻两端的电压（每次正确选择电压表的量程），测出每次对应的电流值，并将测得的数据记录在表格中，请根据表格中的数据分析得出实验结论：在电阻一定时，______；
（4）该小组同学又找到一个标有“2.5V”字样的小灯泡，用它来替换图中的定值电阻R，并测量小灯泡的额定功率，某时刻电压表的读数为2V，要测量小灯泡的额定功率，应该将滑片向______（选填“左”或“右”）调节，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W。
【答案】 B 通过导体的电流跟导体两端的电压成正比 左 0.75
【解析】（1）[1]根据题意可知，定值电阻R、滑动变阻器在电路中串联，电流表在干路上，测量电路中电流，由公式可知，当电路中电压一定时，电阻减小，电路中电流增大，即电流表示数变大。题中要求滑片向左滑时，电流表示数变大，因此需要滑片向左滑时，滑动变阻器的阻值变小，滑动变阻器连接需要按照一上一下的方式连接，且滑片靠近下端连接导线的接线柱时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，故应将电阻与滑动变阻器左端下接线柱相连，如下图所示：
（2）[2]根据题中电路图可知，电压表测量定值电阻R两端电压，电流表测量电路中电流，闭合开关，发现无论怎样移动滑片，电压表的示数约为6V且保持不变，接近电源电压，说明定值电阻以外的电路处于通路状态，故障存在于定值电阻部分，同时电流表的示数几乎为零，说明电路可能断路，综上可以判断电路故障为定值电阻断路。
故选B。
（3）[3]由表格数据可知，定值电阻两端的电压增大时，通过定值电阻的电流也增大，且每组实验定值电阻两端的电压与通过定值电阻的电流的比值都为10不变，由此可得出实验的结论：当电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
（4）[4]由题可知，电压表测量“2.5V”字样的小灯泡两端的电压，某时刻电压表的读数为2V，所以若要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压达到额定电压2.5V，所以此时应增加小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的分压原理，电阻越小分压越小，此时应减小滑动变阻器连入电路中的电阻，所以应将滑片P向左端移到合适位置，使电压表示数为2.5V。
[5]由图丙知，电流表选用0~0.6A量程，在0~0.2A间有10个小格，故分度值为0.02A，图丙中指针指在0.2A右侧的第5个小格，因此电流表示数为0.3A，即灯泡正常发光的电流为I=0.3A，则小灯泡的额定功率为
16．探究电流通过导体时产生热量的影响因素。
（1）两个透明容器中密封着质量相等的空气；
（2）图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系；
（3）接好甲电路，闭合开关，通电一段时间后，与右侧容器相连的U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间相同的情况下，______越大，所产生的热量越多；
（4）乙图的实验中，在相同的通电时间内______（左/右）侧U形管中液面上升的高度差大。
【答案】 电阻 电流 电阻 左
【解析】（2）[1]由图甲可知，两个容器内的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，电阻大小不同，研究的是当通过的电流和通电时间相同时，电流产生的热量与导体电阻大小的关系。
[2]图乙右侧两个相同的电阻并联，两个容器内电阻的阻值相同，由串并联电路电流的规律可知通过两个容器内电阻的电流大小不同，探究电流产生热量跟电流大小关系。
（3）[3]图甲中，两个电阻串联，串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；闭合开关，通电一段时间后，与右侧容器相连的U形管中液面高度变化大，说明右侧容器内电阻产生的热量较多，右侧容器内电阻的阻值较大，可以得到在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，所产生的热量越多。
（4）[4]乙装置中R1和R2大小相同，由串并联电路电流的规律可知通过R1电流较大，根据Q=I2Rt可知，相同时间内，电阻丝R1产生热量多，左侧U形管中液面上升的高度差大。
17．在“测量小灯泡的电功率”时，某同学选好实验器材开完成了部分连线，如图（a）所示电源电压可调，小灯泡的额定电压为4V、阻值约为9Ω，请协助该同学完成实验：
（1）请用笔画线代替导线将实物图连接完整_____；（要求导线不能交叉、考虑电流表量程的选择和滑动变阻器对电路的保护）
（2）连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P的位置，眼睛观察表并记录小灯泡在多个工作状态下的电压（U）、电流（I）；
（3）根据测量数据，绘出小灯泡的I-U图像如图（b）所示，发现图线是一条曲线，该同学由此得出结论灯丝电阻随两端的电压升高而增大，这是一个错误结论，请你分析结论错误的原因：______；
（4）I-U图像中，Ix为额定电压下小灯泡的工作电流，电流表的示数如图（c）所示，小灯泡的额定功率为______ W；
（5）该同学了解小灯泡消耗功率的变化特点后，联想到已学知识通过定值电阻的电流随两端电压变化的关系，于是拆下滑动变阻器，选用一个R0=7.5Ω的定值电阻与小灯泡串联，接入电路，再次进行实验，此时小灯泡和定值电阻功率同为______ W。
【答案】 见解析 1.44 0.768
【解析】（1）[1]测量小灯泡电功率时，应将电压表并联在小灯泡两端，电流表串联在电路中，闭合开关前，将滑动变阻器的最大值接入电路中，小灯泡的额定电压为4V、阻值约为9Ω，小灯泡的电流
所以电流表的量程选择0~0.6A，电路连接如图所示：
（3）[2]该同学的实验具有偶然性，不能得出普遍规律，所以实验结论是错误的，应该换不同规格的灯泡，多次实验，得出结论。
（4）[3]由图（c）可知，电流表的示数为0.36A，则小灯泡的额定功率
P=UI=4V×0.36A=1.44W
（5）[4]由图（b）可知，当小灯泡两端电压为2.4V时，流过小灯泡的电流为0.32A，此时小灯泡的电功率
P'=U'I'=2.4V×0.32A=0.768W
此时小灯泡的电阻
所以定值电阻的电功率为0.768W。
四、计算题（18题8分，19题8分，20题9分，共25分）
18．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻和为发热体，其中。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个档位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温档，额定功率为440W。求：
（1）的电阻；
（2）高温档正常工作100s，电流通过产生的电热；
（3）只有空气炸锅单独工作，表盘示数使用前后如图甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率（已知商用电费单价为0.75元/kW·h）。
【答案】（1）110Ω；（2）1.21×105J；（3）320W
【解析】解：（1）当开关S1、S3闭合、S2断开时，两电阻并联，总电阻最小，根据可知，此时总功率最大，为高温挡；只闭合S3时，电路为R2的简单电路，总电阻较小，根据可知，此时总功率较大，为中温档；当开关S1、S3断开、S2闭合时，两电阻串联，总电阻最大，根据可知此时总功率最小，为低温挡。则R2的电阻
（2）高温挡时R1功率为
电流通过R1产生的电热
Q1=W1=P1t1=1210W×100s=1.21×105J
（3）空气炸锅消耗的电能
空气炸锅工作的时间
t=9∶25-9∶10=15min=0.25h
空气炸锅的电功率
答：（1） R2 的电阻为110Ω；
（2）高温档正常工作100s，电流通过 R1 产生的电热为1.21×105J；
（3）空气炸锅消耗的电功率为320W。
19．如图所示，电源电压为18V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0~0.6A”，电压表量程为“0~15V”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V。
（1）求R0的阻值；
（2）求滑动变阻器的最大阻值；
（3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为P1；将电压表改接在R两端，电路消耗的最小功率为P2。求P1∶P2。
【答案】（1）10Ω；（2）80Ω；（3）2∶1
【解析】解：由电路图可知，R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）闭合开关S，移动滑片至中点时，电流表的示数为0.36A，电压表的示数为3.6V，所以R0的阻值为
（2）当电压表示数为3.6V时，滑动变阻器R两端的电压为
UR=U-U0=18V-3.6V=14.4V
此时滑动变阻器接入电路的阻值为
由于电压表示数为3.6V时，滑片移至滑动变阻器中点，接入电阻为总电阻的一半，所以滑动变阻器的最大阻值为
R总=2R=2×40Ω=80Ω
（3）由于电流表量程为“0~0.6A”，所以电路中的最大电流为0.6A，此时R0两端的电压
U0大=I大R0=0.6A×10Ω=6V