学年沪科版九年级物理 第十六章 电流做功与电功率.docx

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学年沪科版九年级物理第十六章电流做功与电功率

2017-2018学年沪科版九年级物理第十六章电流做功与电功率

一、单选题

1.如图所示两个相同的烧瓶中各放置一段电阻丝（R甲＞R乙），在瓶中盛入等量煤油并插入温度计，通电一段时间后，甲瓶中温度计示数比乙瓶中温度计示数高．该现象说明了电流产生的热量与下列哪个因素有关？

（　　）

A. 通电时间                                 

B. 电流                                 

C. 电荷量                                 

D. 电阻

2.下列过程中电流做功，将电能转化为化学能的是（  ）

A. 电风扇转动                   

B. 电热水器烧水                   

C. 电解水的过程                   

D. 电池作为电源

3.小刚利用电能表测某家用电器的电功率．当电路中只有这个用电器工作时，测得在15min内，消耗电能0．3kW•h，这个用电器可能是（   ）

A. 日光灯                                

B. 电风扇                                

C. 收音机                                

D. 电饭煲

4.某物理兴趣小组设计了一种预防校园踩踏事故的压力传感报警装置，其工作电路如图甲所示．兴趣小组在进行模拟实验时，所有电源电压保持4.5V不变，报警器R0的阻值恒为10Ω，压敏电阻Rx随所受压力F的变化图象如图乙所示，当Rx所受压力达到10N，报警器R0开始发出报警信号，则报警器恰好报警时（  ）

A. 压敏电阻Rx的阻值为6Ω                                      B. 电流表的示数为0.2A

C. 报警器R0的实际功率为0.9W                              

D. 增大压敏电阻Rx所受的压力，电流表示数变小

5.如图所示，导体A和B等长，但A比B的横截面积大，当S闭合后，测量发现A和B电压相等．在相同时间下，下列叙述正确的是（　　）

​

A. A和B的材料相同，电流通过A、B所做的功相同

B. A和B的材料相同，电流通过A、B所做的功不相同

C. A和B的材料不相同，电流通过A、B所做的功相同

D. A和B的材料不相同，电流通过A、B所做的功不相同

6.某电热器上标有“220V 1000W”字样，对于这个电热器有以下四句说法，错误的是（  ）

A. 接在家庭电路中，它能正常工作                         

B. 正常工作时每秒钟耗电1000W

C. 正常工作时通过的电流约4.5A                            

D. 正常工作时它的电阻约48Ω

7.如图所示的电路中，甲、乙两灯泡串联，观察到甲灯泡比乙灯泡亮．则下列描述中错误的是（）

A. P甲＞P乙                            

B. U甲＞U乙                            

C. I甲＞I乙                            

D. R甲＞R乙

8.大道的“十字”路口上，安装着交通指示灯，每组指示灯是“红、黄、绿”三盏，每盏灯上都标有“220V　100W”字样，则每组灯正常工作时每小时耗电（   ）

A. 0.1度　                               

B. 0.2度　                               

C. 0.3度　                               

D. 0.4度

9.下列关于如图所示实验的说法中错误的是（　　）

A. 该实验研究的是电流的热效应

B. 实验中采用了控制变量法

C. 观察实验现象可知：

在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少

D. 实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少

10.如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1L2都能正常工作，甲、乙两个电表的示数之比是2：

3，此时灯L1L2的实际功率之比是（　　）

A. 2：

1                                   B. 1：

2                                   C. 3：

2                              D. 2：

3

二、多选题

11.如图所示的电路，电源电压恒为4.5V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻阻值为5Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω．闭合开关，移动滑片的过程中，下列说法正确的是（  ）

A. 若滑片P向右移动，电流表示数变小                    B. 滑动变阻器的阻值变化范围为2.5Ω～10Ω

C. 定值电阻的功率变化范围为0.45W～1.8W          

D. 电压表与电流表的示数比值不变

12.如图甲所示是小明设计的调光灯电路图，他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路，小灯泡的额定电压为6V．闭合开关S后，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示．设电阻丝AB的阻值不随温度变化，则下面说法中正确的是（  ）

A. 电阻丝AB的阻值为9Ω                   

B. 小灯泡的最小功率为0.75W

C. 电路中的最大功率是3W                

D. 滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，电压表示数逐渐变大

三、填空题

13.20W高效节能灯的亮度相当于100W的白炽灯．一户居民家中的4只100W的白炽灯均换用该节能灯，若平均每天使用5小时，30天可以节电________ 度，可节约电费________ 元．（已知电费是0.5元/kW•h）

14.如图是宿迁市区一交通道路上使用的风光互补LED路灯外形图和电路原理图，该电路中两只LED灯是并联的，灯上标有“24V　60W”字样．则两个LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为________A；如果用这种路灯替换发光亮度相同的420W的传统路灯，那么500套风光互补路灯每天工作10小时可节约电能________J.

四、计算题

15.两灯泡分别标有“3V1W”和“6V3W”字样，若将两灯泡串联接入电路，其两端可加最大电压为多少？

五、解答题

16.0.2度（KW•h）的电能可使两只“220V﹣40W”的灯泡正常工作多长时间？

六、实验探究题

17.小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度．

​

（1）根据________ 法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量相等．实验中是如何使A、B瓶中的电流相同的________ 

（2）小红问小明：

“打开水龙头就可以得到水，干嘛不用水代替煤油？

”对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为最合理的是　________ 　．

A．因为煤油有颜色便于观察        B．因为煤油有比较大的热值

C．因为煤油有比较小的密度        D．因为煤油有比较小的比热容

（3）实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高的快．这表明：

在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越________ ，产生的热量越多．

（4）小红把实验装置作了一些改动：

在相同的烧瓶A、B中装满煤油，用细玻璃管代替温度计做实验，当煤油温度上升时，会看到细玻璃管内的液面明显上升．下列实验中也用到这种思想和方法的是　________ 　．

A．将不同的电阻丝分别接到同一电路中，通过比较电流的大小来比较电阻的大小

B．将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开显示音叉在振动

C．让不同的纸团从相同高度同时下落，通过落地的先后判断运动的快慢

D．将小铁屑均匀洒在磁体周围，通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况．

七、综合题

18.如图甲所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人．机器人通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘、杂物吸入集尘盒；其防滑轮皮采用凸凹材质制成；底部安装有塑料刷，用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体；前端装有感应器，通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物．当剩余电量减为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电．表一为某扫地机器人的部分参数．电池容量指放电电流与放电总时间的乘积．

表一：

额定工作电压

12V

额定功率

30W

电池容量

2500mAh

工作噪音

＜50dB

净重

4kg

最大集尘量

1kg

机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数，测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二．真空度指主机内部气压与外界的气压差．风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积．吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率．表二：

真空度（Pa）

400

450

500

550

600

风量（m3/s）

0.025

0.02

0.017

0.015

0.013

吸入功率（W）

10

9

8.5

7.8

（1）机器人工作时，主机内部的气压________（选填“大于”、“小于”或“等于”）大气压而产生吸力．若该机器人向障碍物垂直发射超声波，经过0.001s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离为________ cm．（设超声波在空气中的传播速度为340m/s）

（2）该机器人充满电后至下一次自动充电前，能够连续正常工作的最长时间为________ min．

（3）由表二数据可知，当风量为0.015m3/s时，吸尘电机吸入功率为________ W，若吸尘电机的输入功率为25W，此时其效率为________ %．

（4）光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件．图乙为某机器人中吸尘电机内部的光敏电阻的控制电路，两端总电压U0恒定（U0＜12V），RG为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的变化而变化，R0为定值电阻．当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时，电压表的示数分别为4.5V和2.25V，则R0=________Ω．

（5）若机器人1秒钟消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功．已知集尘盒空置时，机器人匀速运动时受到的摩擦阻力为16N，查阅资料显示摩擦力与压力成正比，则达到最大集尘量时机器人运动的速度为多少？

（写出必要计算步骤）

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】D

【解析】【解答】解：

已知：

R甲＞R乙，I甲=I乙，通电时间t相同，由Q=I2Rt可知，Q甲＞Q乙；又因为甲、乙两个完全相同的烧瓶里装有等质量的煤油，所以甲烧瓶内煤油温度升高的快的原因是因为该瓶内的电阻大；故本实验研究的是电流产生的热量与导体电阻的关系．故选D．

【分析】由图可知，甲、乙两个烧瓶中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，根据焦耳定律可知，电阻越大电流产生的热量越多；而A、B两个完全相同的烧瓶里装有等质量的煤油，吸收热量多的温度升高的快，据此判断．

2.【答案】C

【解析】【解答】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．电风扇转动是把电能转化为机械能；电热水器烧水是把电能转化为内能；电解水的过程是把电能转化为化学能；电池作为电源是把化学能转化为了电能．故A、B、D错误．

故选C．

【分析】做功总是伴随着能量的转化，用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，就是一个电流做功的过程．

3.【答案】D

【解析】【解答】这个用电器的电功率为P=W/t=0．3kW•h/0.25h=1.2kW。

与电饭煲的电功率最接近。

故选D

4.【答案】C

【解析】【解答】解：

由图可知，报警器R0与压敏电阻Rx串联，电流表测电路中的电流，A、由图乙可知，当Rx所受压力达到10N时，压敏电阻Rx的阻值为5Ω，故A错误；

B、由欧姆定律可得，报警器R0开始发出报警信号时的电流：

I=

=

=0.3A；故B错误；

C、报警器R0的实际功率：

P0=I2R0=（0.3A）2×10Ω=0.9W，故C正确；

D、增大压敏电阻Rx所受的压力，由图象可知Rx阻值减小，电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，电流变大，即电流表示数变大．故D错误．

故选C．

【分析】

（1）报警器R0与压敏电阻Rx串联，电路电流相等，当Rx所受压力达到10N，压敏电阻Rx为5Ω，根据I=

可求电流；根据公式P=I2R可求报警器R0的实际功率．

（2）根据图象分析压敏电阻Rx的阻值的变化，由欧姆定律可得电流表示数的变化．

5.【答案】C

【解析】【解答】解：

A与B的电压相等又因为串联电路中电流相等所以RA=RB但A与B的横截面积不等；所以A和B材料不同，故AB错误；根据W=UIt，由于电流、电压、通电时间均相等，所以电流通过AB所做的功相同；故C正确、D不正确．故选C．

【分析】由同种材料做成的导线，A和B等长，因为A比B的横截面积大，所以A的电阻小；由图可知A和B串联，可以根据串联电路的特点和电功公式分析．

6.【答案】B

【解析】【解答】解：

A、因为电热器的额定电压是220V，家庭电路电压220V，所以接在家庭电路中，它能正常工作，故A正确，不符合题意；B、电热器的额定功率是1000W，表示正常工作时1秒钟消耗的电能是1000J，故B错误，符合题意；

C、正常工作电流：

I=

 =

≈4.5A，故C正确，不符合题意；

D、R=

 =

 =48.4Ω≈48Ω，故D正确，不符合题意．

故选B．

【分析】

（1）用电器正常工作电压叫额定电压，用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率；

（2）电热器上标有“220V1000W”字样，说明电热器的额定电压是220V，额定功率是1000W，根据P=UI可求出正常工作电流，然后可求出电阻，再进行判断．

7.【答案】C

【解析】灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率；先根据亮度判断出实际功率的大小，再根据串联电路的特点判定电流的大小关系；再根据公式：

P=I2R即可确定电阻大小的关系；最后据串联分压的特点即可确定电压的大小关系．

【解答】∵甲灯泡比乙灯泡亮；

∴甲的实际功率大于乙灯的实际功率，即P甲＞P乙，故A正确．

又∵两灯是串联关系；

∴I甲=I乙，故C答案错误．

由P=I2R可得：

R甲＞R乙，故D答案正确．

根据串联分压的特点：

＝

，故U甲＞U乙，故B正确．

故选C．

【点评】解决本题的关键是掌握决定灯泡亮度的因素实际功率，然后从实际功率入手，再根据功率公式逐一分析即可．

8.【答案】A

【解析】

【解答】∵P=100W=0.1kW，t=1h，

∴消耗的电能为：

W=Pt=0.1kw×1h=0.1kW•h．

故选A．

【分析】由于“红、黄、绿”三盏电灯不会同时工作，由并联电路的特点知，三个电灯是并联，已知每盏灯的额定功率和工作时间，根据公式W=Pt可求消耗的电能．

9.【答案】C

【解析】【解答】解：

A、该实验探究的是电流产生热量多少的影响因素，探究的是电流的热效应．此选项正确；

B、电流产生热量的多少，与电阻大小、电流大小和通电时间有关，研究其中一个因素对产生热量的影响关系时，需要保持另外两个物理量不变．采用的是控制变量法．此选项正确；

C、由公式Q=I2Rt知：

在电流和通电时间一定时，发热丝产生的热量与电阻成正比，电阻越大，产生的热量越多．此选项错误；

D、实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少，采用的是转换法．此选项正确．

故选C．

【分析】

（1）由于导体存在电阻，当电流通过时，导体会发热，这叫电流的热效应；

（2）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．

（3）在串联电路中，电热丝产生的热量用公式Q=I2Rt比较；

（4）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法．

10.【答案】B

【解析】【解答】解：

如果甲乙任何一个为电流表，将会形成短路，因此甲乙都为电压表，此时灯L1、L2串联连接，电压表甲测量L2两端电压，电压表乙测量电源电压；

因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，并且甲、乙两个电表的示数之比是2：

3，所以灯L1、L2两端电压之比：

U1：

U2=（3﹣2）：

2=1：

2；

又因为串联电路电流相等，即I1=I2；

由I=

可得，

=1：

2．

此时灯L1、L2的实际功率之比

​

故选B．

【分析】根据电压表并联在电路中，电流表串联在电路中确定甲乙仪表的种类，然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出两灯泡的电阻之比．然后根据P=I2R可求得实际功率之比．

二、多选题

11.【答案】ABC

【解析】【解答】解：

由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流．

（1）若滑片P向右移动，接入电路中的电流变大，电路中的总电阻变大，

由I=

可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小，故A正确；

（2）当电流表的示数I大=0.6A时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，定值电阻的功率最大，

此时电路中的总电阻：

R总=

=

=7.5Ω，

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滑小=R总﹣R=7.5Ω﹣5Ω=2.5Ω，

定值电阻消耗的最大功率：

PR大=I大2R=（0.6A）2×5Ω=1.8W；

当电压表的示数U滑=3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，定值电阻的电功率最小，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，R两端的电压：

UR=U﹣U滑=4.5V﹣3V=1.5V，

因串联电路中各处的电流相等，

所以，电路中的电流：

I小=

=

=0.3A，

滑动变阻器接入电路中的最大阻值：

R滑大=

=

=10Ω，

则滑动变阻器的阻值变化范围为2.5Ω～10Ω，故B正确；

R消耗的最小功率：

PR小=URI小=1.5V×0.3A=0.45W，

则定值电阻的功率变化范围为0.45W～1.8W，故C正确；（3）由R=

可知，电压表与电流表的示数比值等于滑动变阻器接入电路中电阻，

则滑片移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻发生变化，电压表与电流表的示数比值变化，故D错误．

故选ABC．

【分析】由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流．

（1）根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化；

（2）当电流表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，定值电阻的功率最大，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用P=I2R求出定值电阻消耗的最大功率；当电压表的示数最大时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，定值电阻的电功率最小，根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻，利用P=UI求出R消耗的最小功率，然后得出答案；（3）根据欧姆定律结合滑动变阻器的阻值确定电压表与电流表的示数比值的变化．

12.【答案】AB

【解析】【解答】解：

（1）由甲乙图知，当滑片位于B端时，电路为灯泡的简单电路，此时电路中电流最大，由乙图可知，电源的电压U=6V，电路中的电流I=1A，

电路中最大功率，即灯泡的最大电功率：

Pmax=UI=6V×1A=6W，故C错误；

（2）当滑片位于A端时，灯泡与AB电阻丝串联，电压表测AB电阻丝两端的电压，电流表测电路中的电流；

根据串联电路的分压特点可知，灯泡两端的电压最小，

由小灯泡的I﹣U关系图象可知，UL=1.5V，I=0.5A，

串联电路的总电压等于各分电压之和，

所以：

UAB=U﹣UL=6V﹣1.5V=4.5V，

根据欧姆定律可得：

RAB=

=9Ω，故A正确；

此时灯泡有最小电功率：

ULmin=1.5V×0.5A=0.75W，故B正确；（3）滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小；

根据I=

可知，电路中的电流变大，

根据U=IR可知，灯泡两端的电压变大，

根据串联电路总电压等于各分电压之和可知，滑动变阻器两端的电压变小，即电压表的示数变小，故D不正确．

故选AB．

【分析】

（1）当滑片位于B端时，电路为灯泡的简单电路，由乙图读出通过灯泡的电流和电压即电源的电压，根据P=UI求出灯泡的最大电功率．

（2）当滑片位于A端时，灯泡与AB电阻丝串联，电压表测AB电阻丝两端的电压，电流表测电路中的电流，根据串联电路的分压特点可知，此时电路中电流最小，灯泡的电功率最小；由图乙读出灯泡两端的电压和电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出电阻丝AB两端的电压，根据欧姆定律求出AB电阻丝的阻值，根据P=UI求出灯泡消耗的最小功率．（3）根据滑片确定接入电路电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化，根据串联电路额电压特点可知电压表示数的变化．

三、填空题

13.【答案】48；24

【解析】【解答】一只一小时节约电能△W=（P1﹣P2）t=（0.1kW﹣0.02kW）×1h=0.08kW•h，

4只每天使用5小时，30天可以节电W=0.08kw•h×4×5×30=48kW•h，

可节约电费48kW•h×0.5元/kW•h=24元．

故答案为48；24．

【分析】已知节能灯和白炽灯的功率，根据公式W=Pt可求一只一小时节约的电能，进一步求出4只每天使用5小时，30天可以节约的电能．再根据电费的单价算出可节约电费．

14.【答案】5；5.4×109

【解析】【解答】

（1）两个LED灯并联且正常发光时的功率和额定功率相等，通过每个LED灯的电流

：

因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过光控开关S的电流I总=I+I=2.5A+2.5A=5A；

（2）500套风光互补路灯每天工作10小时可节约电能W=nPt=500×（420-60×2）×10-3kW×10h=1500kW•h=1500×3.6×106J=5.4×109J.

故答案为：

5；5.4×109.【分析】

（1）根据公式I=

计算出通过没盏灯泡的电流，并联电路干路电流等于各支路电流之和，从而可得总电流；

（2）计算出LED灯的功率，得出与普通路灯的功率之差，由W=Pt便可得出节约的电能.

四、计算题

15.【答案】解：

由P=UI可得，两灯泡的额定电流分别为：

I1=

=

=

A，I2=

=

=0.5A，

由I=

可得，两灯泡的电阻分别为：

R1=

=

=9Ω，R2=

=

=12Ω；

因串联电路中各处的电流相等，

所以，两灯泡串联时，