上学期期末复习九年级物理的专项训练(六)电力和电力家庭电路与安全用电(含新人民教育版分析)

专项六

电功和电功率 家庭电路和安全用电
一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）
1．电能表的表盘如图所示，关于电能表下列说法正确的是
 
A．“50 Hz”表示这个电能表在50 Hz的交流电路中使用
B．“10（20） A”表示通过这个电能表的标定电流是20 A
C．“10（20） A”表示允许通过这个电能表的最大电流是10 A
D．“600 revs/（kW·h）”表示电能表上的转盘转过1转消耗的电能是600 kW·h
2．图中所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是
A．  电冰箱    B． 洗衣机
C． 电饭锅    D． 笔记本电脑
3．关于电功，下列说法中正确的是
A．用电器通电的时间越短，电流做的功一定越少
B．通过用电器的电流越大，电流做的功一定越多
C．用电器两端的电压越小，电流做的功一定越少
D．用电器消耗的电能越大，电流做的功一定越多
4．小明用自制的电路板错将两只额定电压相同的甲、乙两只白炽灯，串联后接入家庭电路，结果两只灯都不能正常发光，但甲灯比乙灯亮。则下列说法中正确的是
A．甲灯的额定功率和实际功率都比乙灯大
B．甲灯的额定功率大，实际功率小
C．甲灯的额定功率和实际功率都比乙灯小
D．甲灯的额定功率小，实际功率大
5．如图所示，电源电压为12 V不变，电阻R1=R2，若把标有“6 V  3 W”字样的小灯泡接到A、B两点间，那么灯的实际功率为
 
A．等于3 W        B．大于3 W
C．小于3 W        D．无法确定
6．几个同学在实验室中看到甲、乙两只外形相同的灯泡，铭牌标注如图所示。下面列出了他们在讨论中的几种说法，其中不正确的是
 
A．甲、乙两灯正常发光时，通过它们的电流相等
B．甲、乙两灯正常发光时，甲灯的电阻大于乙灯的电阻
C．两灯串联在9 V的电源上时，甲灯消耗的功率比较小
D．两灯并联在6 V的电源上时，乙灯消耗的功率比较大
7．如图是甲、乙两种电暖气及其铭牌，则下列说法正确的是
 
A．正常工作时，甲消耗的电能比乙多
B．正常工作时，甲消耗电能比乙快
C．电流通过甲做的功一定比乙的多
D．电流通过甲做的功一定比乙的快
8．如图甲电路中，电源电压保持不变，R1是定值电阻。当开关S闭合，滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端，两电表示数变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是
 
A．电源电压为14 V
B．R2的最大阻值是30 Ω
C．滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25 W
D．滑片P在a端时，2分钟内R2消耗的电能是144 J
9．关于家庭电路与安全用电的基本常识，下列说法中正确的是
A．控制用电器的开关一定要接在火线上
B．可用钢丝替代保险丝
C．洗衣机的外壳可以不用接地
D．使用测电笔时，手指不能触碰测电笔上端的金属帽
10．关于家庭用电及安全常识。下列说法正确的是
A．低于220 V的电压对人体是安全的
B．家庭电路中，各用电器都是串联在电路中的
C．控制用电器的开关应该接在该用电器和零线之间
D．外壳为金属的用电器，用三线插头是防止漏电而采取的安全措施
11．如图所示是家庭电路的部分示意图，图中的按钮开关就是家庭墙壁上常用的开关，熔断器是老式的保险丝。下列关于家庭电路的说法中，正确的是
 
A．熔断器由电阻大、熔点高的材料制成
B．虽然按钮开关有塑料外壳，手湿时也不能进行操作
C．三孔插座也能按两孔插座进行安装
D．用同样亮度的LED灯代替白炽灯可以节能
12．将规格为“6 V  3 W”的灯L1和规格为“6 V  6 W”的灯L2串联在电压为6 V的电路中，忽略灯丝电阻变化，则下列说法正确的是
A．L1与L2灯丝电阻之比为1:2
B．L1灯与L2灯实际功率之比为1:2
C．两灯均不能正常发光，灯L2更亮些
D．两灯消耗的总功率为2 W
二、填空题（本题共6小题，每空1分，共18分）
13．家庭电路中，用来测量消耗电能的仪表是______表；电能是通过_____输电线路从发电站输向远处的（选填“高压”或“低压”）；标有“220 V  15 W”字样的节能灯正常工作时，其两端的电压为_____伏。
14．国际顶尖学术期刊杂志发布了2018年度影响世界的十大科学人物，我国年仅22岁的学者曹原位列榜首。他研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，就能改变电子性质，电子变慢了。更有趣的是，加入一定数量的电子，“魔角”层叠石墨烯的电阻突然消失，这就是_______现象，如果把这一技术应用于生产，它可以制作_______（选填“电炉”或“电脑”）的电子元件，进一步实现电子设备的微型化。
15．家庭电路中，用来测量消耗电能的仪表是______表；电能是通过_____输电线路从发电站输向远处的（选填“高压”或“低压”）；标有“220 V  15 W”字样的节能灯正常工作时，其两端的电压为_____伏。
16．小明家的电表如图所示，正常工作情况下他家的用电器总功率不能超过_____W；在使用过程中他感觉感到电能表的测量值可能不准确。为了验证自己的猜想，他把一个可信的“220 V  60 W”电灯单独接入该家庭电路。灯正常工作了200 s，电能表的转盘刚好转过11圈，电灯消耗电能为_____J。电能表的测量值_____（选填“准确”、“偏小或“偏大”）。
 
17．图甲中的A、B分别为小灯泡和定值电阻的I﹣U图象，小灯泡和电阻的连接情况如图乙所示，电源电压为8 V，定值电阻的阻值为___________Ω，灯泡的实际电功率为__________W。
 
18．小明在“测量小灯泡的电功率”实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为8 V，小灯泡L的额定电压为2.5 V，正常发光时电阻约为10 Ω，可供选用的滑动变阻器R1、R2和R3的最大阻值分别为5 Ω、20 Ω、50 Ω。
 
（1）为了保证元件安全，应选用的滑动变阻器是________（选填“R1”、“R2”或“R3”）。
（2）图乙是根据实验测得的数据绘制的I-U关系图像。由此可知，小灯泡的额定功率是______W，此时滑动变阻器消耗的电功率是________W。
（3）当滑片向左移动时，灯丝的电阻将_________，小灯泡的实际功率将__________。
三、作图题（本题共1小题，共4分）
19．如图所示，用笔画线代替导线将插座正确接入电路。
 
四、实验探究题（本题共2小题，每空1分，共16分）
20．（6分）（1）如图所示，小丽把完好的试电笔插入连接正确的有电的三孔插座中时，试电笔的氖管不发光。试电笔接触______了。
A．火线    B．零线    C．地线
 
（2）小丽家电脑的三脚插头如图所示．请判断插头的3号脚应接________________。
A．火线    B．零线    C．地线
（3）若小丽家中仅有两盏电灯在工作，当如图中的三脚插头刚插入三孔插座中，家中的两盏灯熄灭，空气开关断开，则电路中__________________________。
21．（10分）小华用图示器材，测量额定电压为2.5 V小灯泡L的额定功率。
 
（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物图连接完整。
（2）连好电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障可能是______________________________。
（3）排除故障后闭合开关，调节滑动变阻器滑片P到某一位置时电压表的示数为2 V，为能测出小灯泡的额定功率，应将滑片P向 __________（填“A”或“B”）端移动，直至电压表示数为________V，此时电流表示数为0.3 A，则小灯泡的额定功率是_____W。
（4）实验时小华发现电流表损坏，他在原有实验器材的基础上增加了电阻箱R和一个单刀双掷开关，设计了多种在不改变电路连接前提下，通过简单操作（开关S只接“a”“b”各一次）就能测出小灯泡额定功率的电路图，以下设计方案符合要求的有_______。
 
五、计算题（本题共2小题，共26分）
22．（13分）崇左市八大小区陆续交房入住，小华家安装的电热水器铭牌如表所示。
 
（1）为安全起见，电热水器应选用图中的________插座（选填“甲”或“乙”）。
 
（2）该电热水器正常工作时，电热丝的电阻多大？
（3）热水器装满水，正常工作时电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从20 ℃升高到70 ℃，需要加热多长时间？（已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），ρ水=1.0×103 kg/m3）
23．（13分）如图，电源电压恒定不变，R1＝30 Ω，滑动变阻器的最大阻值为20 Ω，灯泡额定电压为3 V（忽略灯泡电阻的变化），电压表量程为0~3 V。当S、S1、S2都闭合，滑动变阻器滑片移到最右端时，电流表示数为0.5 A；当闭合S，断开S1、S2，滑片P位于中点时，小灯泡恰好正常发光。求：
 
（1）电源电压；
（2）小灯泡的额定功率。

答案与解析
1．【答案】A
【解析】50 Hz表示该电能表在频率为50 Hz的交流电电路中使用，故A正确；“10（20）A”表示电能表的标定电流是10 A，最大瞬间电流是20 A，故B、C错误；600 revs/（kW·h），表示每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转600转，故D错误。故选A。
2．【答案】C
【解析】A、电冰箱是利用电动机来带动它工作，因此它是利用了电流的磁效应，故A错误；B、洗衣机是利用电动机来带动它工作，把电能转化为机械能，因此它是利用了电流的磁效应，故B错误；C、电饭锅工作时电能转化成内能，电饭锅是利用电流的热效应工作的，故C正确；D、笔记本电脑主要把电能转化为光能和声能，不是利用电热效应工作的，故D错误。故选C。
3．【答案】D
【解析】由W=UIt知道，决定电功的因素是：电压、电流和通电时间；若用电器通电时间短，但是电压，电流的大小不一定，则无法确定电功的大小，故A错误；若通过用电器的电流大，但是时间和电压的不确定，则电流做的功不一定多，故B错误；用电器两端的电压小，但电流不一定小，时间也可能长，则电流做的功不一定少，故C错误；电能是由电流做功转化来的，所以消耗的电能越大，则电流做功一定多，故D正确，故选D。
4．【答案】D
【解析】由题，甲、乙两灯泡串联后接入家庭电路，因为串联电路各处的电流相等，所以通过两灯泡的电流相等。又因为灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，且甲灯比乙灯亮，所以甲灯泡的实际功率比乙大；根据P=I2R可知，甲灯泡的电阻比乙大。已知两灯泡的额定电压相等，根据P=U2/R可知，甲灯泡的额定功率比乙小；故选D。
5．【答案】C
【解析】电源电压为12 V不变，电阻R1＝R2，根据串联电路的分压规律可知：两个电阻平分电压，若把标有“6 V  3 W”字样的小灯泡接到A、B两点间，灯泡与R2并联，并联以后的电阻变小，所以它们两端的电压会变小，小于6 V，所以灯的实际功率将小于3 W。
6．【答案】C
【解析】A、两灯泡正常工作时，通过的电流分别为： ， ，可见，两灯泡正常发光时的电流相等，故A正确；B、两灯泡正常发光时的电阻分别为： ， ，可见甲、乙两灯正常发光时，甲灯的电阻大于乙灯的电阻，故B正确；C、两灯串联在9 V电源上时，流过它们的电流I相等，由P=I2R知，R越大，P越大，因为R甲＞R乙，所以甲灯消耗的功率比较大，故C错误。D、两灯泡并联在6 V的电源上时，两灯的电压相等，由 可知，R越小，P越大，因为R甲＞R乙，所以此时乙灯消耗的功率比较大，故D正确；故选：C。
7．【答案】B
【解析】AC、不知道两只电暖器的工作时间，所以无法比较它们做功的多少和消耗电能的多少，故AC错误；BD、电功率是表示电流做功快慢的物理量，甲的额定功率为1 500 W，乙的额定功率为1 000 W，正常工作时，实际功率等于额定功率，所以甲的功率大于乙的功率，说明正常工作时，电暖器甲消耗电能比乙快，故B正确，D错误。故选B。
8．【答案】BCD
【解析】由电路图知道，当滑片在b端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0 Ω，为R的简单电路，电压表测量的是电源的电压，此时电路中的电阻最小，电流最大，I=0.5 A，由图象乙知道，电源的电压是：U=U1=10 V，故A错误；由欧姆定律知道，R1的阻值是：R1=U/I=10 V/0.5 A=20 Ω；当滑片位于a端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电压表V的示数最小，由图象知道，此时U1\’=4 V，电路中电流I\’=0.2 A，所以此时R2的电压是：U2=U−U1′=10 V-4 V=6 V，由欧姆定律可知，R2的最大阻值是：R2=U2/I′=6 V/0.2 A=30 Ω，故B正确；当P由a向b恰好移动三分之一长度时，则R2的2/3接入电路中，此时电路中电流是： ，所以R1的电功率是：P1=I″2R1=（0.25 A）2×20 Ω=1.25 W，故C正确；因为当P在a端时，电路中电流是I\’=0.2 A，U1\’=4 V，所以2分钟内R2消耗的电能是：W2=U2I\’t=6 V×0.2 A×120 s=144 J，故D正确，综上所述应选BCD。
9．【答案】A
【解析】A、从安全用电的角度来分析，开关必须串联在火线和用电器之间。故A正确；B、钢丝的电阻小、熔点高，在电流过大时，产生的热量不容易达到熔点，因此钢丝不会熔断，起不到保险的作用。故B错；C、为了防止因漏电而发生触电事故，有金属外壳的家用电器，外壳一定要接地。故C错；D、用测电笔辨别火线、零线时，手指一定要接触测电笔上端的金属帽。故D错。
10．【答案】D
【解析】A、不高于36 V的电压为安全电压，低于220 V的电压远远超出了安全电压的范围，故A错误；B、家庭电路中各用电器要能互不影响，独立工作，所以都是并联的，故B错误；C、开关应接在用电器和火线之间，这样在断开开关时，用电器与火线断开，更安全，故C错误；D、外壳为金属的用电器使用三线插头是为了防止漏电而采取的安全措施，即用电器漏电时，电流通过地线导入大地，保证使用人员的安全，故D正确。故选D。
11．【答案】BD
【解析】保险丝采用电阻率大、熔点低的铅锑合金制成，在电流过大时能自动切断电源，故A错误；虽然按钮开关有塑料外壳，手湿时也不能进行操作，因为水是导体，故B正确；使用三孔插座时，能把金属外壳接地，即使金属外壳的用电器漏电，人体被接地的导线短路，不会对人体造成伤害，所以，三孔插座不能按两孔插座进行安装，故C错误；由于LED发光时把电能转化为光能的效率更高，所以，用同样亮度的LED灯代替白炽灯可以节能，故D正确，故选BD。
12．【答案】D
【解析】由P＝ 可得，两灯泡的电阻之比 ，故A错误；L1灯与L2灯实际功率之比 ，故B错误；两灯串联时，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P＝I2R可知，L1的电阻较大，实际功率较大，灯泡较亮，故C错误；两灯串联，电阻为两灯泡电阻之和，则R总＝12 Ω+6 Ω＝18 Ω，则两灯消耗的总功率P总＝ ＝2 W，故D正确。故选D。
13．【答案】电能  高压  220
【解析】电能表是家庭电路中常用来测量电能的仪表，又称电度表；发电厂发出的电要输送到远处，把电压升高，用高压输电线把电能输送到远处的。标有“220 V  15 W”字样的节能灯正常工作时，说明此灯的额定电压是220 V，即此灯的额定两端的电压是220 V。
14．【答案】超导  电脑
【解析】当电阻突然消失，这就是超导现象，这一技术应用于生产，它可以制作电脑，不能用来制作电炉，因为其电阻为零，电流通过的时候不能产生热量。
15．【答案】电能  高压  220
【解析】电能表是家庭电路中常用来测量电能的仪表，又称电度表；发电厂发出的电要输送到远处，把电压升高，用高压输电线把电能输送到远处的。标有“220 V  15 W”字样的节能灯正常工作时，说明此灯的额定电压是220 V，即此灯的额定两端的电压是220 V。
16．【答案】8 800  1.32×104  偏大
【解析】由电能表参数10（40）A可知，平时工作允许通过的最大电流为40 A，则正常工作情况下他家用电器的最大总功率：P=UI=220 V×40 A=8 800 W；电能表的表盘转过11 r，灯泡消耗的电能： ；电灯规格为“220 V  60 W”，理论上200 s消耗的电能：W′=Pt=60 W×200 s=1.2×104 J，因为W>W′，所以电能表的测量值不准确，偏大。
17．【答案】20  0.6
【解析】由电路图可知，灯泡与定值电阻串联，电流表测电路中的电流。因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，所以，由图象可知，当电路中的电流I=0.3 A，UR=6 V，UL=2 V时，定值电阻R的阻值 ；由 可得，灯泡的实际功率 。
18．【答案】（1）R3   （2）0.75  1.65  （3）变大  变大
【解析】（1） 灯泡正常工作时，IL＝ ＝0.25 A，滑动变阻器电压为：UR＝U−UL＝8 V−2.5 V＝5.5 V，滑动变阻器电阻为：R＝ ＝22 Ω，故选择滑动变阻器R3；
（2）由图象找到灯泡2. 5 V的电流为0.3 A，故灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W，此时滑动变阻器两端的电压为UR＝U–UL＝8 V–2.5 V＝5.5 V，电流为0.3 A，此时滑动变阻器消耗的电功率是PR＝URI＝5.5 V×0.3 A＝1.65 W。
（3）左移滑片，滑动变阻器电阻减小，总电阻减小，电流增大，灯泡电压增大，灯丝温度升高，电阻变大，由P＝I2R知小灯泡的实际功率将变大。
19．【答案】
【解析】安装三孔插座的方法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线。火线先接开关，零线接灯泡。如图所示。
 
20．【答案】（1）B  （2）A  （3）有短路
【解析】（1）读图可知，测电笔的使用方法正确，但当试电笔插入插座时，氖管不会亮，说明接触的是零线，故选B；
（2）三孔插座的左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线，故插头的3号脚应接火线，故选A；
（3）室内电灯全部熄灭，表明干路上的保险丝被熔断，是由于电路中的电流过大造成的。而产生电流过大的原因有两个：一是用电器的总功率过大，另一个是发生短路。由仅有两盏电灯在工作可知，因此造成保险丝熔断的原因是短路。
21．【答案】（1）   （2）灯泡断路  （3）B  2.5  0.75  A、D
【解析】（1）测小灯泡的电功率实验中电流表、滑动变阻器、灯泡应串联，且滑动变阻器一上一下接，2.5 V小灯泡正常工作电流应小于0.6 A，所以电流表使用0~0.6A量程，如图所示。
 
（2）灯泡不亮，电流表无示数，说明某处发生了断路，电压表示数接近电源电压，说明与电压表并联的灯泡出现了断路。
（3）排除故障后闭合开关，调节滑动变阻器滑片P到某一位置时电压表的示数为2 V，为能测出小灯泡的额定功率，应将滑片P向B端移动，直至电压表示数为2.5 V，此时电流表示数为0.3 A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W。
（4）分析A图可知，开关S先接a，调节滑动变阻器使电压表示数为2.5 V，再将开关S先接b，调节电阻箱使电压表示数仍为2.5 V，此时变阻箱等效替代小灯泡，由此求出电阻箱的电流即为灯泡的电流，故A设计方案符合要求；B．开关S先接a，电压表测电阻箱的电压，再将开关S先接b，电压表测电阻箱和灯泡的总电压，不能测使小灯泡正常发光的电压，故B设计方案不符合要求；C．开关S先接b，再将开关S先接a，电压表反偏，故C设计方案不符合要求；D．开关S先接a，调节滑动变阻器使电压表示数为2.5 V，再将开关S先接b，测出电阻箱和灯泡的总电压，从而求出电阻箱的电压，根据欧姆定律即可求出电路中的电流，故D设计方案符合要求。故选AD。
22．【答案】（1）乙  （2）24.2 Ω  （3）87.5 min
【解析】（1）因为电热水器是金属外壳，所以必须接地线，而三孔插座接地线，故选乙；（2分）
（2）由P＝ 得电热丝的电阻R＝ ＝24.2 Ω；（2分）
（3）水的体积V＝40 L＝40 dm3＝4 10−2 m3，（1分）
由ρ＝ 可得，水的质量m＝ρV＝1.0 103 kg/m3 4 10−2 m3＝40 kg，（2分）
水吸收的热量Q吸＝cm（t−t0）＝4.2 103 J/（kg⋅℃） 40 kg （70 ℃−20 ℃）＝8.4 106 J，（2分）
由η＝ 得消耗的电能W＝ ＝1.05 107 J，（2分）
由P＝ 可得加热器工作的时间t＝ ＝5 250 s＝87.5 min。（2分）
23．【答案】（1）6 V  （2）0.9 W
【解析】（1）S、S1、S2都闭合，滑动变阻器滑片移到最右端时，R1与R2并联，滑动变阻器的阻值为20 Ω，电流表示数为0.5 A；（2分）
R1与R2的总电阻 （3分）
电源电压U=IR总=0.5 A×12 Ω=6 V。（2分）
（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡L与R2串联接入电路，小灯泡正常发光灯泡两端的电压为3 V，此时R2两端电压U2=U–UL=6 V-3 V=3 V，（2分）
滑片P位于中点时，接入电路的阻值R′=10 Ω，电路中的电流 ；（3分）
灯泡的额定功率PL=ULIL=3 V×0.3 A=0.9 W。（2分）