2025沪科版九年级物理全一册
第十六章 电流做功与电功率
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.小明同学依据教材中“想想议议”栏目的内容编写了一道习题:某工厂上半年共节电5 000 kW·h,其中“kW·h”是 的单位(填物理量名称).
2.夏天,人们常用电热驱蚊器驱蚊(如图),它是利用电流的 来工作的.
3.根据你在生活中的观察,电子手表、电灯、电熨斗这些常用电器中,电功率最大的是 .
4.节能灯工作时几乎不发热,某节能灯的功率为9 W,从能量转化的角度分析,“9 W”表示的物理意义是 .
5.小明在一次野炊活动中,由于没带火柴,他将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸(可看作导体)接在干电池正、负两极上,如图所示,锡箔纸较窄处就会先燃烧起来.这是因为较窄处 较大,在相同时间内产生的热量较多.
6.如图所示电路,电源电压恒为6 V,闭合开关S,滑动变阻器R接入电路的阻值为10 Ω时,电流表的示数为1.6 A,此时R0的功率为 W.
7.学校的路灯经常烧坏,更换十分不便,电工师傅用“挑担灯”解决了这个问题,即将“220 V 100 W”和“220 V 60 W”的甲、乙两盏白炽灯串联接入照明电路,两灯工作时,较亮的是 (选填“甲”或“乙”)灯.
8.如图是一款分拣快递的智能机器人“小黄人”,它能自动识别二维码、自己定位和认路,将快递运输到对应的出口.某款“小黄人”铭牌上标有电池容量“2 000 mA·h”,工作电压15 V,若充电一次可供“小黄人”正常工作10 h,则该“小黄人”正常工作时的电功率为 W.
9.如图甲,电源电压恒为8 V,灯泡L1和L2的额定电压均为6 V,L1和L2的I-U 关系如图乙所示.当开关S闭合时,通电1 min整个电路消耗的电能为 J.
10.如图所示是张华家的电能表,张华为了能比较准确地测得家里电热水器的电功率,关闭其他用电器,只让电热水器工作,在测量中他发现该电能表的指示灯在4 min内闪烁320次,则该电热水器的实际功率是 W.
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.下列家用电器中,将电能转化为机械能的是 ( )
A.电饭煲 B.电烙铁 C.电热水壶 D.电风扇
12.如图所示,手电筒电路中的电流为0.5 A,电源为三节新干电池,则该手电筒中小灯泡的电功率为 ( )
A.0.25 W B.0.75 W C.2.25 W D.9 W
13.频繁使用智能手机会导致它的电池的电能消耗变快.当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来适当延长使用时间,这其实是 ( )
A.增大了电池电压 B.增加了电池电量
C.减小了手机功率 D.降低了散热能力
14.如图甲所示,将R1、R2两电阻串联在电源两端,R1>R2;将R3、R4两电阻并联在相同电源的两端,如图乙所示.R3=R1、R4=R2,两电路开关闭合后,相同时间内消耗电能最多的电阻是( )
A.R1 B.R2 C.R3 D.R4
15.汽车尾气分析仪用于检测汽车尾气中有害气体的浓度,其简化电路如图所示.其中电源电压恒定,R2为定值电阻,R1是气体浓度传感器,其阻值随尾气中有害气体浓度的增大而减小.下列说法正确的是( )
A.浓度表是由电压表改装成的 B.有害气体的浓度越小,浓度表的示数越小
C.有害气体的浓度越大,R2两端的电压越小 D.有害气体的浓度越大,电路的总功率越小
16.如图所示,从甲地通过两条输电线向乙地用户供电,若甲地电源电压恒为U,输电线的总电阻为r,当乙地用户用电时,下列说法正确的是 ( )
A.用户使用的用电器两端的电压为U
B.输电线上的电功率为
C.当用户使用的用电器增多时,用电器两端的电压升高
D.当用户使用的用电器增多时,输电线上因发热而损失的功率增大
17.如图甲所示的电路,电源电压保持不变,R0为定值电阻,闭合开关S,滑动变阻器R的滑片P从a端滑到b端的过程中,电流表和电压表示数变化的规律如图乙所示.下列说法正确的是 ( )
A.电源电压为8 V B.定值电阻R0的阻值为20 Ω
C.整个电路的最大功率为2.5 W D.整个电路的最小功率为0.6 W
三、实验题(第18小题10分,第19小题8分,共18分)
18.在“测小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压U额=2.5 V,电阻约为10 Ω.
(1)小星正确连接电路后闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表的示数如图乙所示,此时灯泡亮度与正常发光时相比 (选填“较亮”或“较暗”).
(2)移动滑片P,记下多组对应电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I-U图像,可计算出小灯泡的额定功率是 W.
(3)小星认为不用电压表也可以测量小灯泡的额定功率,他向老师要了一个阻值R=25 Ω的电阻,并设计了如图丁所示的电路图.请你帮他完成正确的操作过程:
①只闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I1= A.
②断开开关S2,闭合开关S和S1,保持 ,读出电流表示数为I2.
③小灯泡的额定功率表达式为P额= (用上述物理量符号表示).
19.如图所示,甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝,且R甲>R乙,瓶中插入温度计a、b.
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,在两瓶中加入质量、初温都相同的煤油.
①闭合开关,通电一段时间后,小希发现甲瓶中温度计的示数大,表明其他条件相同时, .
②本实验使用了控制变量的科学方法:通过将两电阻丝串联的方式,控制 和通电时间相同.本实验还使用了转换的科学方法:把 转换为温度升高的多少.
(2)小希想把装置改成探究物质吸热能力的实验装置,在甲、乙两瓶中加入质量、初温都相同的不同液体,将两瓶中的电阻丝换成阻值相等的电阻丝.一段时间后,小希观察到乙瓶内液体温度高一些,据此判断“乙瓶内液体吸收的热量多”,他的判断是 (选填“正确”或“错误”)的.
四、计算与推导题(第20小题6分,第21小题6分,第22小题6分,共18分;解答要有必要的公式和过程)
20.实验桌上有一个电学器件,该器件由两个定值电阻R1、R2串联组成,且被封闭在一个透明的有机玻璃壳内,如图甲所示,a、b是该器件的两个外露接线柱,电阻R1的阻值为2 Ω,电阻R2的额定电流为1.5 A.科技小组同学测得通过该器件的电流I和其两端电压U的数值,并绘制成如图乙所示的图像.求:
(1)电阻R2的阻值.
(2)电阻R2的额定功率.
21.图甲为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的挂烫机,它的额定电压为220 V,其内部电路如图乙所示,它有大、小两个加热挡位,只闭合开关S1时为小功率挡,同时闭合S1、S2时为大功率挡,电热丝的阻值R1=R2=88 Ω.当挂烫机正常工作时,求:
(1)使用小功率挡时,挂烫机的工作电流;
(2)大功率挡的额定功率;
(3)若加热效率为90%,使用大功率挡将水箱中0.2 kg的水从10 ℃加热到100 ℃所需的时间.[c水=4.2×103 J/(kg·℃),结果保留整数]
甲 乙
第十六章 电流做功与电功率
11 12 13 14 15 16 17
D C C D B D D
1.电能(或电功)
2.热效应
3.电熨斗
【解析】电子手表的功率约为1×10-5 W,电灯的功率一般为8 W~100 W,电熨斗的功率约为500 W,由此可见,电功率最大的是电熨斗.
4.1 s内电流做的功为9 J
【解析】节能灯工作时,将电能转化为光能,“9 W”表示1 s内电流做功为9 J.
5.电阻
【解析】在材料和长度一定时,较窄处的横截面积小,电阻大,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,在相同时间内较窄处产生的热量也多.
6.6
由题图可知,R和R0并联,电流表A测干路电流
↓
通过R的电流I===0.6 A
通过R0的电流为I0=I总-I=1.6 A-0.6 A=1 A
↓
R0的功率P0=U0I0=6 V×1 A=6 W
7.乙
【解析】由P=得,灯丝的电阻R=,额定功率越大的灯泡其电阻越小,即乙灯的电阻较大;两灯串联时,通过两灯的电流相等,则由P=I2R可得,乙灯的实际功率要大,故乙灯较亮.
8.3
【解析】2 000 mA=2 A,1 h=3 600 s,该电池充满电储存的电能W=UIt=15 V×2 A×3 600 s=1.08×105 J.正常工作时的电功率P===3 W.
9.240
【解析】由题图甲知两个灯泡串联,由题图乙知,当电路中的电流I=I1=I2=0.5 A时,U1=2 V,U2=6 V,电源电压U=U1+U2=8 V,通电1 min整个电路消耗的电能W=UIt=8 V×0.5 A×60 s=240 J.
10.1 500
【解析】指示灯闪烁320次,则电热水器消耗的电能W= kW·h=0.1 kW·h,电热水器的实际功率P===1.5 kW=1 500 W.
11.D 电饭煲、电烙铁、电热水壶工作时主要是把电能转化为内能.
12.C 电源电压U=1.5 V×3=4.5 V,则小灯泡的电功率P=UI=
【隐含条件】一节新干电池的电压是1.5 V.
4.5 V×0.5 A=2.25 W,故选C.
13.C 当手机“电量”所剩无几时,由P=可得,t=,当W一定时,要延长使用时间t,可以减小功率P,因此手机的“省电模式”是通过减小手机功率的方式来延长使用时间的,故应选C.
14.D 由题图甲可知,闭合开关,R1、R2串联,且R1>R2,根据W=UIt=I2Rt,可得相同时间内R1消耗的电能较多;由题图乙可知,闭合开关,R3、R4两电阻并联在电路中,因为R3=R1、R4=R2,所以R3>R4,根据W=UIt=t,可得相同时间内R4消耗的电能较多.由题意可知,两电路的电源电压相等,所以R1两端的电压小于R4两端的电压,又因为R1>R4,所以根据W=t可知,相同时间内R4消耗的电能较多.故选D.
15.B 浓度表是串联在电路中的,故浓度表是由电流表改装而成的,A错误;由于有害气体的浓度越小,R1的阻值越大,电路中的总电阻越大,由欧姆定律可知,电路中的电流越小,即浓度表的示数越小,B正确;有害气体的浓度越大,R1的阻值越小,电路中总电阻越小,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,由U=IR可知R2两端的电压越大,由P=UI可知,电路的总功率越大,C错误,D错误.
16.D 该电路可简化为用户与输电线的串联电路,因为U=U电线+U用户,因此U≠U用户,A错误;输电线的电功率P电线=,而U≠U电线,B错误;当用户使用的用电器增多时,电路总功率增大,根据I总=可知,U不变,P总变大,I总变大,输电线两端的电压也增大,输电线因发热而损失的功率增大,由于U=U电线+U用户,故用电器两端的电压减小,C错误,D正确.故选D.
17.D
选项 分析 结论
A、B 由电路图可知,当滑片P位于a端时,电路为R的简单电路,电流表测电路中的电流,且此时电路中的电流最大;由图像可知,电路中的最大电流为0.6 A时,根据欧姆定律可知,电源电压U=0.6 A×R0①,当滑片P位于b端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电路中的电流最小,由图像可知,电路中的最小电流为0.1 A,电压表示数为5 V,根据串联电路电压特点和欧姆定律可知,电源电压U=0.1 A×R0+5 V②,联立①②可得R0=10 Ω,U=6 V A、B 错误
C 由于电路的最大电流为0.6 A,所以电路的最大功率Pmax=UImax=6 V×0.6 A=3.6 W C错误
D 电路的最小功率Pmin=UImin=6 V×0.1 A=0.6 W D正确
18.(1)较暗 (2)0.5 (3)①0.1 ②滑动变阻器滑片位置不变
③U额(I2-I1)
【解析】(2)灯泡两端电压等于额定电压2.5 V时,灯泡正常发光,由图像知,此时通过灯泡的电流为0.2 A,所以灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.2 A=0.5 W.(3)①只闭合开关S和S2,此时R与灯泡并联,电流表测通过R的电流,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数I1===0.1 A,此时灯泡正常发光;②断开开关S2,闭合开关S和S1,保持滑动变阻器滑片位置不变,此时R与灯泡仍并联,且灯泡仍正常发光,电流表测通过R和灯泡的总电流,读出电流表示数为I2,由并联电路的电流特点可得,灯泡正常发光时的电流 I=I2-IR=I2-I1;③小灯泡的额定功率表达式为P额=U额I=U额(I2-I1).
19.(1)①导体的电阻越大,产生的热量越多 ②通过电阻丝的电流 电流通过电阻丝产生热量的多少 (2)错误
【解析】(2)他的判断是错误的,因为两电阻丝的阻值相同,加热相同的时间,放出的热量相同,所以两瓶中的液体吸收的热量相等.
20.(1)由图像可知,当a、b两端电压U=6 V时,通过电阻R1和R2的电流I=1 A
电路的总电阻R===6 Ω (2分)
所以R2=R-R1=6 Ω-2 Ω=4 Ω (2分)
(2)电阻R2的额定功率P=I2R2=(1.5 A)2×4 Ω=9 W (2分)
21.(1)使用小功率挡时,挂烫机的工作电流
I= ==2.5 A (1分)
(2)根据电路图可知,同时闭合S1、S2时,R1、R2并联,根据P=UI,I=可得,R1的电功率
P1===550 W
R2的电功率P2===550 W
大功率挡的额定功率P=P1+P2=550 W+550 W=1 100 W (2分)
(3)水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(100 ℃-10 ℃)=7.56×104 J (1分)
由η=×100%可得,W===8.4×104 J (1分)
由P=可得,t==≈76 s (1分)
22.(1)由图乙可知,当灯泡L正常发光时,通过它的电流为0.5 A (1分)
则灯泡正常发光时的电阻RL===12 Ω (1分)
(2)开关S、S1和S2都闭合时,L与R2并联,A1测通过L的电流,A测干路电流,由于灯泡L正常发光,故U2=UL=6 V,IL=0.5 A,
又由于两表偏转角度相同,故I总=5IL=5×0.5 A=2.5 A
I2=I总-IL=2.5 A-0.5 A=2 A (1分)
R2===3 Ω (1分)
(3)由P=UI可知,当U最大,I也最大时,功率最大.由图甲可知,开关S和S1闭合、S2断开时,电路为R2的简单电路,此时R2两端电压最大,为6 V,又由于允许通过R2的最大电流为3 A,故R2的功率的最大值Pmax=UImax=6 V×3 A=18 W (2分)
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