还剩24页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
2020-2021学年第十三章 电功和电功率综合与测试单元测试课后练习题
展开
这是一份2020-2021学年第十三章 电功和电功率综合与测试单元测试课后练习题，共26页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
北师大版初中物理九年级全一册第十三单元《电功和电功率》单元测试卷
考试范围：第十三单元；考试时间：80分钟；总分80分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
1. 小明家一只家用电水壶连续正常工作约6 min，可使他家的电能表转动320 r，则他家电能表铭牌上的常数最接近于( )
A. 600 r/(kW·h) B. 160 r/(kW·h)
C. 3200 r/(kW·h) D. 320 r/(kW·h)
2. 如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是2：3，则相同时间内两灯消耗的电能之比是( )
A. 1：2
B. 2：1
C. 2：3
D. 3：2
3. 如题图甲所示电路，电源电压不变，分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接在A、B之间，调节电源电压，根据电流表和电压表示数计算并画出R1、R2的P−U图象，如图乙所示.下列说法正确的是( )
A. 图线①是R1的P−U图象
B. 图线②是R2的P−U图象
C. 若将R1和R2并联接在AB之间，A、B间电阻的P−U图象在Ⅰ区
D. 若将R1和R2串联接在AB之间，A、B间电阻的P−U图象在Ⅱ区
4. 如图甲所示是刘红同学设计的电路，闭合开关，滑动变阻器的滑片P滑动的过程中，得到电压表与电流表示数的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 电源电压是15V，R1阻值为20Ω
B. 当R的阻值为20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大
C. 滑动变阻器的最大电阻为60Ω
D. 当滑片P从右向左滑动过程中，电路中消耗的电功率越来越小
5. 为测定额定电压为2.5V小灯泡的电功率，提供如下器材：电压表(量程有“0～3V”和“0～15V”，电流表(量程有“0～0.6A”和“0～3A”)，滑动变阻器(规格分别为“10Ω1A”、“20Ω2A”、“50Ω1.5A”)，开关，电源(电压恒为为4V)和若干条导线。某同学连接完电路后闭合开关，把滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中，测量的数据如下表。若电源电压恒定不变，下列说法中正确的是( )
1
2
3
4
5
6
电压表示数U/V
3.5
3.1
2.5
2.3
1.9
1.5
电流表示数I/A
0.16
0.19
0.22
0.24
0.26
0.28
A. 该小灯泡的额定功率为0.55W
B. 该小灯泡两端的电压越高，实际功率越小
C. 该同学所选的滑动变阻器规格为“50Ω1.5A”
D. 该同学连接电路时，将电压表并联在小灯泡的两端
6. 已知小灯泡的额定电压，小明打算增加一个定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作开关来测量小灯泡的额定功率。以下是小明设计的四种不同方案的电路图。其中能够测出小灯泡额定功率的是( )
A. 甲和丙 B. 丙和丁 C. 乙和丙 D. 乙和丁
7. 图甲是小灯泡的电压--电流图象。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的电路中(如图乙)，闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，( )
A. 电流表的示数为0.2A
B. 滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω
C. 电路消耗的总功率为1.35W
D. 10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J
8. 用电热丝烧水，当电压为U时，t秒可将水烧开。如果电压降为原来的一半，则烧开同样的水所需时间为( )
A. t/2 B. 4t C. 2t D. t/4
9. 接线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电。但现在每当接线板的插头插入家庭电路中的插座，闭合接线板上的开关时，总出现“跳闸”(空气开关断开)现象。下列说法中错误的是( )
A. 接线板上的开关与指示灯串联
B. 接线板上的多个插座与指示灯并联
C. “跳闸”的原因是接线板上的插头处发生了短路
D. “跳闸”的原因是接线板中的电路发生了短路
10. 现在一般标准住宅户内配电系统都使用了空气开关、漏电保护器、三线插座等设备。有一配电系统如图所示，下列各个设备的特征叙述正确的是
A. 电能表上可以直接读出应该交的电费
B. 所选空气开关的断路电流应等于或略小于该电路允许通过的最大电流
C. 漏电保护器用于当灯泡的灯丝烧断时，将电流导入大地
D. 漏电保护器跳闸可能是因为其安装的位置湿度过大
11. 如图所示为某家庭卫生间电路，电灯在正常工作。在三线插座上刚插上洗衣机(开关未闭合)的插头时，所有用电器都停止工作；拔出洗衣机的插头后，用测电笔测试三线插座的左右两孔，氖管都发光。检查发现有一根熔丝熔断了。下列分析合理的是( )
A. 一定是火线上的熔丝熔断了
B. 断开S1、S2，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，氖管都发光
C. 只断开S1，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，氖管都发光
D. 只断开S2，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，氖管都发光
12. 一照明电路如下图所示。开关S闭合后，灯泡不亮。但用测电笔测试a点b点均见氖管发光。可能的原因是( )
A. 电厂停电 B. 灯丝断了
C. 供电线路某处火线断路 D. 供电线路某处零线断路
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
13. 如图是一块手机用锂电池的铭牌，它一次充满电后，储存的电能是_________kw⋅h，合_______ J。
14. “探究小灯泡电功率”的实验电路如图甲，实验中选择“2.5V”小灯泡，调节滑动变阻器滑片的过程发现灯亮度变化，这是由______变化引起的。实验得到灯的U−I图象如图乙，则小灯泡的额定功率是______W。
15. 如图所示，电源电压恒为12V，定值电阻R1=10Ω，R2=15Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为18Ω，则R1上每秒钟发热的最小值为______J，R3的电功率的最大值为______W。
16. 一般情况下，家庭电路电压______V；家庭电路中，电灯与控制它的开关之间是______(选填“串联”或“并联”)。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
17. 请将图中的“声控开关”、“光控开关”、灯泡正确连入电路，要求只有在夜间且有声音时灯泡才亮的楼道灯自动控制电路，同时安装一个不受开关控制的三孔插座。
18. 将电灯和开关连入电路，用开关控制电灯。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
19. 小华做“测量小灯泡电功率”实验。实验室有如下器材：电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω，1A”和R2“30Ω，0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)小华设计了甲图所示的电路，她应选用的滑动变阻器规格为______(选填“R1”或“R2”)。
(2)连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡______(选填“短路”或“断路”)。
(3)确定电路正确后，移动滑片P到某一点时，电压表示数为2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向______(选填“左”“右”)移动，使电压表的示数为2.5V。
(4)移动滑动变阻器滑片在不同位置，可描绘出小灯泡U−I图像如图乙所示，当小灯泡正常发光时，小灯泡的额定功率为______W。
(5)同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时，电压表损坏，小敏利用身边的器材设计了如图丙所示的电路(图中还缺一条导线连接完整)。已知小灯泡额定电压为2.5V，定值电阻阻值为R。
①闭合开关S和S2，断开S1，调节滑动变器的滑片，使电流表的示数为______；
②______，记录电流表的示数为I；
③小灯泡额定功率表达式为：P额=______(用已知量符号表示)。
20. 小海和小珠结合所学电学知识，进行了下面的实验探究。
(1)小海利用图1所示电路探究“电流与电阻的关系”，正确连接后闭合开关，电流表和电压表均无示数，故障可能是______(选填“定值电阻”或“滑动变阻器”)断路。更换元件后，小海改变R的阻值，调节滑动变阻器滑片的位置，记录某次电流表示数如图2所示，为______A；多次实验，根据所得数据得到如图3的I−R关系图象，分析图象可知小海实验时控制定值电阻两端电压为______V，可得出结论：______。
(2)小珠连接了如图4所示的电路，仅用一个电压表测出了额定电压为U额的小灯泡的额定功率，R0为已知电阻，R1为滑动变阻器。请你帮助她完成实验步骤：
①请在虚框内填入电压表和开关S2的元件符号。
②只闭合开关S和S1，调节R1的滑片P，使电压表示数为______；
③只闭合开关S和S2，保持滑动变阻器滑片P的位置不变，读出电压表示数为U1；
④小灯泡的额定功率P额=______。(用U额、U1、R0表示)
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
21. 3月29日郑州环保局举办“郑州环保世纪行”活动，近百名市民参观荥阳荥锦垃圾发电厂，目前荥阳荥锦垃圾发电厂每天可“消化”1200吨左右的城市生活垃圾，约产出1.2万度电能。
(1)垃圾焚烧的过程是将______能转化为______能的过程。
(2)高铁行驶靠电能驱动，若某趟动车组正常运行时的电功率为6000KW，则该项目日发电量可供该动车组运行多长时间？
(3)若这些电能由热电厂用煤发电来替代，则需要消耗煤多少吨？(已知热电厂煤发电效率为30%，煤的热值为2.5×107J/kg)
(4)请你谈谈对城市建垃圾发电厂的看法，或你对生活中垃圾的收集有何建议。
22. 水果自动筛选装置能将质量小于一定标准的水果自动剔除，其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，水果对压敏电阻R的压力F等于水果的重力，当电压表示数小于3V时，如图甲，机械装置启动，将质量不达标的水果推出传送带，实现自动筛选功能．电源电压为12V，R0=20Ω，R的阻值随压力F变化关系如图乙，F=0时R的阻值为100Ω，g=10N/kg．
(1)当检测点没有水果时，电路中的电流是多大⋅
(2)当重量为5N的水果经过检测点时，电路的总功率是多大⋅
(3)经筛选后达标水果的最小质量是多少⋅
23. 如图甲所示电路，电源电压为6V，滑动变阻器R的阻值变化范围为0～30Ω，灯泡的“U−I”图象如乙图所示，闭合开关S，第一次将变阻器的滑片移到最左端，灯泡正常发光，此时电流表的示数为I1=1.2A；第二次将变阻器的滑片移至某处时，电流表的示数变为I2=0.8A；求：
(1)灯泡正常发光的电流IL；
(2)R0的阻值；
(3)第二次灯泡消耗的电功率。
24. 在如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电压不变，闭合开关S后，调节滑片P从a端移动到b端过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。求：
(1)电源电压和定值电阻R0；
(2)若电压表量程为0～15V，电流表量程为0～3A，为保证电表正常工作，定值电阻R0消耗的功率范围。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】略
2.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功公式的运用，关键是电压表类型的判断。
根据电路的连接，由灯L1、L2都能正常发光可确定两电表都为电压表，判断各表测量的电压，根据串联电路的规律求出灯L1、L2的电压之比；
根据W=UIt，在通电时间和电流相等的条件下，两灯消耗的电能之比等于电压之比求解。
【解答】
由电路图可知，开关S闭合后，如果乙为电流表将会造成电源短路；如果甲为电流表将会造成L2短路、L2不能工作；
因灯L1、L2都能正常发光，所以甲、乙都为电压表，此时灯L1、L2串联，电压表甲测量L2两端电压，电压表乙测量电源电压；
已知甲、乙两个电表的示数之比是2：3，设甲表示数为2k，乙表示数为3k，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，则L1的电压为：U1=3k−2k=k，
故灯L1、L2两端的电压之比为： U1U2=k2k=12-----①，
根据W=UIt，在通电时间和电流相等的条件下，两灯消耗的电能之比等于电压之比，结合①式可知，相同时间内两灯消耗的电能之比是1：2，只有A正确。
故选A。
3.【答案】C
【解析】
【分析】
首先根据乙图的图象利用P=U2R分析①②对应的电阻的大小，结合已知R1和R2的大小关系即可判断；
然后根据电阻串并联的特点判断串并联后的总电阻变化，据此得出P−U图象所在的区域。
本题考查了电功率公式和欧姆定律的应用，同时也考查了串并联电路的特点，有一定难度。
【解答】
当两电阻分别接入A、B之间后，调节电源电压，使它们两端电压相同时，根据乙图中①②图象可知，①中的功率大于②中的功率，即：P①>P②；
根据P=U2R可知，①对应的电阻小于②对应的电阻，
已知R1>R2，则可知图象①对应的电阻是R2，图象②对应的电阻是R1；故AB错误；
如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验，根据并联电路的电阻特点可知，并联之后A、B间的总电阻小于R2，同时也小于R1，
同理，根据功率公式P=U2R可知，在A、B间电压相同时，两电阻并联后总电阻最小，那么此时的功率应该最大，则图象应该在①的上方，即：图象所在的区域应在Ⅰ区域，故C正确；
如果把R1和R2串联后接入A、B之间进行实验，根据串联电路的电阻特点可知，串联之后A、B间的总电阻大于R2，同时也大于R1，
同理，根据功率公式P=U2R可知，在A、B间电压相同时，两电阻串联后总电阻最大，那么此时的功率应该最小，则图象应该在②的上方，即：图象所在的区域应在Ⅲ区域，故D错误。
故选：C。
4.【答案】B
【解析】解：闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压。
A、当电路中的电流为0.6A时，滑动变阻器两端的电压为6V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压U=U1+U滑=0.6A×R1+6V......①，
当电路中的电流为0.2A时，滑动变阻器两端的电压为14V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压U=U1′+U滑′=0.2A×R1+14V.....②，
联立①②可知：U=18V，R1=20Ω，故A错误；
C、当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，总电阻最大，电源电压不变，根据欧姆定律可知电路中的电流最小。从图中可知，电路中的电流最小为0.2A，此时滑动变阻器两端的电压为14V，根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值R=U滑′I′=14V0.2A=70Ω，故C错误；
B、根据欧姆定律可知电路中的电流I=UR+R1，根据P=I2R可知滑动变阻器的电功率P=I2R=(UR+R1)2R=U2R(R−R1)2+4RR1=U2(R−R1)2R+4R1，
当R=R1=20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，故B正确；
D、当滑片P从右向左滑动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变小，总电阻变小，电源电压不变，根据P=U2R可知电路中消耗的电功率越来越大，故D错误。
故选：B。
闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压。
A、当电路中的电流为0.6A时，滑动变阻器两端的电压为6V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压的表达式；当电路中的电流为0.2A时，滑动变阻器两端的电压为14V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压的表达式。联立两式可知电源电压和R1的阻值；
C、当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，总电阻最大，电源电压不变，根据欧姆定律可知电路中的电流最小。从图中可知，电路中的最小电流和此时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值；
B、根据欧姆定律可知电路中的电流，根据P=I2R可知滑动变阻器的电功率的表达式，分析可得出滑动变阻器消耗的电功率最大时，滑动变阻器接入电路的阻值；
D、当滑片P从右向左滑动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变小，总电阻变小，电源电压不变，根据P=U2R可知电路中消耗的电功率的变化情况。
本题考查串联电路的特点、欧姆定律的应用和电功率的计算，关键是从图中得出有用信息。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本题学生一般容易出错，电压表的使用和滑动变阻器规格的确定都是难点，考查了学生知识的综合运用和分析的能力。
【解答】
D.由表格数据知：电流表示数随电压表示数的减小而增大，说明电路电阻减小时，电压表并联部分电阻是减小的，即电压表与滑动变阻器并联，并且选择0～15V量程，故D错误；
A.灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压U滑=U−UL额=4V−2.5V=1.5V，
有表格可知，灯泡的额定电流IL额=0.28A，
灯泡的额定功率PL额=UL额IL额=2.5V×0.28A=0.7W，故A错误；
C.由表格数据可知，当滑动变阻器两端的电压为U1=3.5V时，电路中的电流I1=0.16A，
滑动变阻器接入电路的阻值R滑=U1I1=3.5V0.16A=21.875Ω>20Ω，
故滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”，故C正确；
B.小灯泡两端的电压越高，电路中的电流越大，根据P=UI实际功率越大，故B错误。
故选C。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查在特殊条件下测量小灯泡的额定功率的方案的评估，综合性较强。
甲乙：在只有电压表的情况下，首先通过开关的转换，电压表能测灯的电压。但是甲图中，无法通过电压表示数判断小灯泡是否正常发光，故甲图不符合题意；乙图中，可以先用电压测量小灯泡两端的电压，然后根据串联电路的规律和欧姆定律可求出灯的额定电流，根据P=UI求出灯泡额定功率；
丙：分析电路的连接，在只有电流表的情况下，定值电阻和电流表可起到测量电压的作用，通过开关的转换，测算出灯的额定电流，根据P=UI求出灯泡额定功率；
丁、图中只有电流表，通过开关的转换，定值电阻与灯分别与变阻器串联，无法确定灯是否正常发光。
【解答】
甲：定值电阻与灯串联，电路中只有电压表，只闭合S2，电表测定值电阻的电压；当只闭合S1时，电压表测灯与定值电阻的电压。由于无法判断小灯泡是否正常发光，故甲选项不可行；
乙：只闭合S2，移动变阻器的滑片，使电压表示数为U额，则灯正常发光；
保持滑片位置不动，闭合S1，断开合S2，记下电压表的示数U1，此时电压表测R0与灯的电压，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，灯仍正常发光，由串联电路电压的规律，R0的电压U0=U1−U额，通过R0的电流，即灯的额定电流：I=U1−U额R0，根据P=UI可求灯的额定功率；故乙选项可以；
丙：将S2往右上方打，灯与R0并联，电流表测通过R0的电流，移动滑片使电流表示数为I=U额R0，根据并联电路电压的规律，则灯的电压一定为U额，灯正常发光；保持滑片位置不动，将S2往左下方打，记下电流表示数I′，即为灯与定值的总电流，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，通过灯与定值电阻的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流IL=I′−I=I′−U额R0，根据P=UI可求灯的额定功率；故丙选项可以；
丁：图中只有电流表，通过开关的转换，定值电阻与灯分别与变阻器串联，无法确定灯是否正常发光，故丁选项不可行；
故选C。
7.【答案】C
【解析】
【分析】
A.根据图甲，由P=UI确定当小灯泡的功率为0.75W时，灯的电压和通过的电流；
B.根据串联电路电压的规律，由欧姆定律可求变阻器连入电路中的电阻；
C.根据P=UI求电路消耗的总功率；
D.根据Q=W=U滑It求10s内滑动变阻器R产生的热量。
本题考查串联电路的规律、电功率公式和电热公式和欧姆定律的运用，关键是确定当小灯泡的功率为0.75W时，灯的电压和通过的电流。
【解答】
A.当小灯泡的功率为0.75W时，根据图甲可知，灯泡L两端的电压为2.5V，通过灯泡的电流为I=0.3A，即电流表的示数为0.3A，故A错误；
B.根据串联电路电压的规律，变阻器两端的电压：U滑=U−UL=4.5V−2.5V=2V，
由I=UR可得，滑动变阻器R接入电路中的电阻： R滑=U滑I=2V0.3A≈6.7Ω，故B错误；
C.电路消耗的总功率：P总=U总I=4.5V×0.3A=1.35W，故C正确；
D.变阻器R在10s内产生的热量：Q=W滑=U滑It=2V×0.3A×10s=6J，故D错误。
故选C。
8.【答案】B
【解析】
【分析】
烧开相同一壶水时，电热丝产生的热量相等，根据Q=I2Rt=U2Rt得出等式即可得出答案。
本题考查了焦耳定律变形公式的灵活应用，知道烧开相同一壶水时电热丝产生的热量相等是关键。
【解答】
∵烧开相同一壶水时，电热丝产生的热量相等，
∴根据Q=I2Rt=U2Rt可得：U2Rt=U′2Rt′=(12U)2Rt′′，
解得：t′=4t。
故选B。
烧开相同一壶水时，电热丝产生的热量相等，根据Q=I2Rt=U2Rt得出等式即可得出答案．
本题考查了焦耳定律变形公式的灵活应用，知道烧开相同一壶水时电热丝产生的热量相等是关键．
9.【答案】C
【解析】解：
A、由题意可知，开关可以控制指示灯，因此它们应该是串联的，故A正确；
B、由题意可知，如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明插座与指示灯互不影响，因此它们之间是并联的，故B正确；
CD、“跳闸”的原因是电路中电流过大；由题可知，只有闭合接线板上的开关时，才发生短路，所以是接线板中的电路发生了短路，而不是接线板上的插头处发生了短路，故C错误、D正确。
故选：C。
明确以下知识，可对选项中的描述做出判断：(1)并联电路中各用电器互不影响，串联电路中各用电器互相影响；插座与指示灯是并联的；
(2)当电路中发生短路或用电器总功率过大导致电流过大时，空气开关会自动断开，切断电路。
本题主要考查了电路的基本连接情况的判断，以及“跳闸”原因的分析，知道短路和断路的区别，是判断的关键。
10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查漏电保护器、空气开关的特点及应用，要注意二者工作原理的不同。同时了解电路中的几种情况的不同表现：一是短路，二是用电器总功率过大，三是用电器漏电或有人触电等。
(1)电能表是测量用电器消耗的电能的仪表，但不能直接读出应该交的电费；
(2)空气开关在电路过载或短路时，即通过电流过大时起到保护作用；
(3)漏电保护器原理是当火线电流比零线电流大太多的话就说明电路的某个地方可能接地漏电，此时漏电保护器会自动断开电路；
(4)水是导体，能将电流导入大地，因此湿度大可能造成漏电，引起漏电保护器跳闸
【解答】
A.电能表是测量用电器消耗的电能的仪表，但不能直接读出应该交的电费，故A错误；
B.空气开关与保险丝的作用相同，因此所选空气开关的断路电流应等于或稍大于该电路允许通过的最大电流，否则会因经常跳闸而影响正常用电；故B错误；
C.漏电保护器只有在电路发生漏电或有人触电时才会切断电源，而灯泡断路时，没有电流，此时漏电保护器不会起到保护的作用，故C错误。
D.因通常情况下水是导体，能将电流导入大地，因此湿度大可能造成漏电，引起漏电保护器跳闸，故D正确。
故选D。
11.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了用测电笔检测电路的故障。在正常情况下，测电笔测火线应亮，测零线应不亮。
(1)保险丝熔断是因为电流过大，电流过大的原因是短路或用电器的总功率过大；
(2)在插上洗衣机(开关未闭合)的插头前，电灯和电热器都在正常工作，在插上洗衣机(开关未闭合)的插头，所有用电器都停止工作，说明电路中干路上有断路，测电笔测试插座的两孔，氖管都发光，说明两孔与火线是连通的，故只可能是零线断了。
【解答】
(1)在插上洗衣机(开关未闭合)的插头前，电灯和电热器都在正常工作，在插上洗衣机(开关未闭合)的插头，所有用电器都停止工作，说明电路中干路上有断路，测电笔测试插座的两孔，氖管都发光，说明两孔与火线是连通的，故只可能是零线断了，故A不合理；
(2)断开S1、S2，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，只有右孔与火线相连，氖管发光，左孔与火线不相连，氖管不会发光，故B不合理；
(3)只断开S1，用测电笔检测三线插座的左右两孔，只有右孔与火线相连，氖管发光，左孔与火线不相连，氖管不会发光，故C不合理；
(4)只断开S2，开关S1的上下接线柱都与火线相连，测电笔的氖管发光，故D合理。
故选D。
12.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查家庭电路中故障的排斥，属于常见题目。
测电笔测量火线时氖管发光，测量零线时氖管不发光。
【解答】
闭合开关，灯不亮，说明电路中没有电流，接触ab氖管发光说明：电路通电且ab均和火线能接通，故ABC错误，D正确。
故选D。
13.【答案】3.6×10−3 1.296×104
【解析】
【分析】
由电池铭牌，根据Q=It计算电池容量，再根据W=QU计算它一次充满电后储存的电能。
本题考查电能的计算，关键是公式的应用，要学会认识用电器的铭牌，解题过程中要注意单位的换算。
【解答】
已知该电池的电压为3.6V，电量为Q=1000mA⋅h=1A×3600s=3600C，
它充足电后所储存的电能是W=QU=3600C×3.6V=1.296×104J=3.6×10−3kW⋅h。
故答案为：3.6×10−3；1.296×104。
14.【答案】灯泡的实际功率 0.75
【解析】解：(1)甲图中，灯与变阻器串联，调节滑动变阻器滑片的过程中，电路中的电流变化，根据P=I2R，灯的实际功率变化，灯的亮度发生变化；
(2)由图乙知，当灯的电压为2.5V时，电流大小为0.3A，小灯泡的额定功率是：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
故答案为：灯泡实际功率；0.75。
(1)甲图中，灯与变阻器串联，调节滑动变阻器滑片的过程中，电路中的电流变化，根据P=I2R分析灯的实际功率变化，灯的亮度由灯的实际功率决定；
(2)由图乙找出当灯的电压为2.5V时电流大小，根据P=UI求小灯泡的额定功率。
本题考查灯的亮度的决定因素及额定功率的计算。为基础题。
15.【答案】0.9 6
【解析】解：
(1)由图知，R1与R2并联后与变阻器R3串联，根据串联电路的分压原理知，当变阻器连入阻值最大时，并联部分两电阻分得电压最小，此时R1上每秒钟发热最少，
并联部分的总电阻：R=R1R2R1+R2=10Ω×15Ω10Ω+15Ω=6Ω，
由串联电路特点和欧姆定律有：U并R=U滑R3最大，
则：U并U滑=RR3最大=6Ω18Ω=13，
又因为：U并+U滑=U=12V，
所以U1=U并=14U=14×12V=3V，
则R1上每秒钟发热的最小值：Q1最小=W1最小=U12R1t=(3V)210Ω=0.9J；
(2)由串联电路特点和欧姆定律可得，电路中的电流：I=UR并+R3，
滑动变阻器消耗的电功率：P3=I2R3=(UR并+R3)2R3=U2(R并−R3)2+4R并R3⋅R3，
所以，当R3=R并=6Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大为：
P3最大=U2(R并−R3)2+4R并R3⋅R3=U24R并=(12V)24×6Ω=6W。
故答案为：0.9；6。
(1)由图知，R1与R2并联后与变阻器串联，当变阻器连入阻值最大时，R1上每秒钟发热最少，由电路特点和欧姆定律计算此时R1的电压，从而计算其每秒钟发热的最小值；
(2)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电路中的电流，根据P=I2R表示出滑动变阻器消耗的电功率，根据数据知识判断滑动变阻器消耗功率最大时R2的阻值，进一步求出滑动变阻器消耗的最大功率。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是会数学变形判断出滑动变阻器消耗功率最大时接入电路中的电阻。
16.【答案】220；串联
【解析】
【分析】
本题考查对常见电源电压的了解，对家庭电路的了解，难度较小。
我国家庭电路电压是220V，各家用电器之间都是并联的，开关控制用电器时，开关和用电器之间是串联的。
【解答】
我国家庭电路电压是220V；
开关控制电灯时，开关和灯泡之间是串联的。
故答案为：220；串联。
17.【答案】解：灯泡与两个开关串联，且火线要先过开关，再与灯泡串联；三孔插座与灯泡并联，其接法为：左零右火上接地，作图如下：
【解析】(1)由题意知，只有当“光控开关”、“声控开关”都闭合了灯才能亮，故这两个开关与灯串联，且灯接在零线与开关之间。
(2)三孔插座的接线方法是要求“左零右火上接地”。
本题考查了声、光控灯和三孔插座的接线方法。接地线是为了把有金属外壳的用电器的外壳接地。
18.【答案】解：零线直接连接灯泡的螺旋套，火线进入开关，再进入灯泡顶端的螺旋套。如下图所示：
【解析】电灯的连接方法：火线首先过开关，然后进入灯泡顶端的金属块，零线直接进入螺旋套。
本题考查了家庭电路中的电灯、开关、插座的连接。带保险丝的插座的保险丝应连接在火线上。
19.【答案】(1)R2；(2)短路；(3)左；(4)0.625；(5)如图所示；①2.5VR；②闭合开关S和S1，保持滑片的位置不变；③2.5V×(I−2.5VR)。
【解析】
【分析】
(1)由欧姆定律求出灯的额定电流，根据串联电路的规律及欧姆定律求出灯正常发光时变阻器连入电路的最小电阻，从而确定变阻器的规格；
(2)电流表有示数，可能是电路为短路；电压表无示数，可能是与电压表并联的小灯泡短路或者电压表短路；
(3)根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；
(4)由乙图图像根据小灯泡的额定电压找到小灯泡正常发光时的电流，利用P额=U额I额求小灯泡的额定功率；
(5)要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R起到电压表的测量作用，故先将R与电流表串联，再与灯并联，据此连接电路；
①通过调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为2.5VR，由并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，正常发光；
②保持滑片的位置不变。通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流；
③因为电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光，根据并联电路电流的规律，求出灯的额定电流，然后再根据P=UI写出额定功率的表达式。
本题是测量小灯泡的电功率实验，考查了器材的选择，电路故障分析，额定功率的计算，在没有电压表的情况下设计实验方案测电功率的能力，充分考查了学生分析问题的能力，难度很大。
【解答】
(1)小灯泡的额定电压约为2.5V，灯丝的电阻约为10Ω，由欧姆定律可得，灯泡的额定电流约为I=U额RL=2.5V10Ω=0.25A；
灯正常发光时，根据串联电路的规律及欧姆定律可得，变阻器连入电路的电阻约为：R滑=U−U额I=6V−2.5V0.25A=14Ω>10Ω，故选R2“30Ω，0.5A”的滑动变阻器；
(2)电流表有示数，可能是电路为短路；电压表无示数，可能是与电压表并联的小灯泡短路或者电压表短路；
(3)电压表示数为2V，小于灯泡额定电压，要测灯泡额定功率，由电路图可知，应向左端移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，减小滑动变阻器分压，增大灯泡两端电压，使电压表示数等于灯泡额定电压；
(4)由乙图图像可知，当小灯泡两端电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.25A，所以小灯泡的额定电功率：P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W；
(5)要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R起到电压表的测量作用，故先用电流表测通过R的电流，再用电流表测通过R和灯泡的电流，因此应将开关S1的右接线柱与定值电阻R的右接线柱相连，如图所示：
①要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，故先闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为2.5VR，由并联电路电压的规律和欧姆定律，此时灯的电压为2.5V，正常发光；
②闭合开关S和S1，保持滑片的位置不变。通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流，因为电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光；
③根据并联电路电流的规律，则灯的额定电流为I−2.5VR，小灯泡额定功率表达式为：P额=U额I额=2.5V×(I−2.5VR)。
故答案为：(1)R2；(2)短路；(3)左；(4)0.625；(5)如图所示；①2.5VR；②闭合开关S和S1，保持滑片的位置不变；③2.5V×(I−2.5VR)。
20.【答案】滑动变阻器 0.1 2.5 电压一定时，电流与电阻成反比 U额 U额·U1−U额R0
【解析】【详解】
(1)若定值电阻断路，电流表没有示数，电压表串联在电路中测电源电压，故电压表有示数，不符合题意；若滑动变阻器断路，整个电路断路，两表都没有示数，符合题意，故障可能是滑动变阻器断路。
电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.1A。
根据如图3的I−R关系图象知，电流与电阻之积为2.5V，故小海实验时控制定值电阻两端电压为2.5V，图像为反比例图像，可得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比。
(2)根据分析，电压表与灯并联，右边圈内为电压表，左边圈内为开关S2，如下所示。
只闭合开关S和S1，调节R1的滑片P，使电压表示数为U额，灯泡正常发光。
只闭合开关S和S2，保持滑动变阻器滑片P的位置不变，读出电压表示数为U1；在③中，电压表测灯与定值电阻的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压
U0=U1−U额
由欧姆定律，灯的额定电流
IL=U1−U额R0
小灯泡的额定功率
P额=U额IL=U额⋅U1−U额R0
21.【答案】化学 内
【解析】解：(1)垃圾自身具有化学能，它的燃烧的过程与氧气反应，把化学能转化成内能；
(2)已知W=1.2万度=12000kW⋅h，P=6000kW，
由P=Wt可得，
运行时间t=WP=12000kW⋅h6000kW=2h；
(3)由η=WQ放可得煤燃烧放出的热量：
Q放=Wη=12000kW⋅h30%=40000kW⋅h=40000×3.6×106J=1.44×1011J，
由Q放=mq可得需要消耗煤的质量：
m=Q放q=1.44×1011J2.5×107J/kg=5.76×103kg=5.76t。
(4)看法：建立垃圾发电厂使能源再次利用，有利于节约能源，又有利于环境保护；
建议：可将垃圾分类回收。
答：(1)化学；内。
(2)该项目日发电量可供该动车组运行2h；
(3)若这些电能由热电厂用煤发电来替代，则需要消耗煤5.76t；
(4)建立垃圾发电厂使能源再次利用，有利于节约能源，又有利于环境保护；收集垃圾时将垃圾分类回收。
(1)垃圾焚烧的过程是将化学能转化为内能的过程；
(2)已知产出1.2万度电能和电功率，利用P=Wt可求得运行时间；
(3)已知热电厂煤发电效率为30%，利用η=WQ放可求得煤燃烧放出的热量，然后利用Q=mq可求得煤的质量；
(4)建立垃圾发电厂有利于节约能源，清理垃圾同时有利于环境的保护。
本题主要考查了燃料燃烧的放热计算，能量的利用率的计算以及怎样提高能量的利用率，很具有现实的意义。
22.【答案】解：(1)检测点没有水果时，
I=UR0+R=12V20Ω+100Ω=0.1A；
(2)压力F=G=5N，由图乙可知压敏电阻的阻值为R=20Ω，
总功率：P=U2R0+R=(12V)220Ω+20Ω=3.6W；
(3)电压表示数为3V时电路中的电流为：I0=U0R0=3V20Ω=0.15A，
此时压敏电阻的阻值：R′=U−U0I0=12V−3V0.15A=60Ω，
由图乙可知此时压力F′=1N，
经筛选后达标水果的最小质量是m=Gg=F′g=1N10N/kg=0.1kg。
答：(1)检测点没有水果时电流为0.1A；
(2)电路的总功率为3.6W；
(3)经筛选后达标水果的最小质量为0.1kg。
【解析】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用以及电功率的计算，关键是弄懂题意并能从图象中得出相关的信息。
(1)由图乙可知，当检测点上没有水果时压敏电阻的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；
(2)已知水果的重量，水平面上水果的重力和压力相等，由图乙得出对应水果的压力，由图乙可得对应的电阻，根据电功率公式P=U2R即可求出此时电路的总功率；
(3)求出电压表示数为3V时电路中的电流值，根据电阻的串联和欧姆定律求出此时压敏电阻的阻值，对照乙图可得此时的压力大小，再利用重力公式可求出经筛选后达标水果的最小质量。
23.【答案】解：
(1)由电路图可知，滑片在最左端时，变阻器接入的阻值为0，灯泡和R0并联，电流表测干路电流，
因为此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定电压UL额=U0=U总=6V，
由乙图可知，灯泡正常发光时的电流IL=0.6A，
(2)灯泡正常发光时，根据并联电路的电流特点可得，通过R0的电流：
I0=I1−IL=1.2A−0.6A=0.6A，
由I=UR可得R0的阻值：
R0=U0I0=6V0.6A=10Ω，
(3)当滑片在某处时，灯泡和滑动变阻器串联后与R0并联，电流表测干路电流；
由并联电路的特点可知，通过R0的电流I0不变，
此时电流表的示数(总电流)变为I2=0.8A，
则此时通过灯泡的电流：IL′=I2−I0=0.8A−0.6A=0.2A；
由图乙可知，通过灯泡的电流为0.2A时，其两端的电压为1V，
第二次灯泡消耗的电功率：
PL′=UL′IL′=1V×0.2A=0.2W。
答：(1)灯泡正常发光的电流IL是0.6A；
(2)R0的阻值是10Ω；
(3)第二次灯泡消耗的电功率是0.2W。
【解析】(1)滑片在最左端时，变阻器接入阻值为0，灯泡和R0并联，因为灯泡正常发光，可求灯泡的额定电压；由图乙可得，灯泡的额定电流；
(2)根据并联电路的电流特点以及欧姆定律可求R0的阻值；
(3)当滑片在某处时，灯泡和滑动变阻器串联后与R0并联；由并联电路的特点，I0电流不变，由电流表的示数变为I2=0.8A可求灯泡的电流，再根据图乙可得灯泡的电压，再根据P=UI可求电功率。
本题主要考查欧姆定律和电功率的计算，关键是图象的识别，是一道综合题。
24.【答案】解：由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电压表示数为20V，通过的电流为0.2A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：U=I小R0+UR=0.2A×R0+20V，
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，
由图像可知，电路中的最大电流：I大=1.2A，则电源的电压：U=I大R0=1.2A×R0，
因电源的电压不变，所以，0.2A×R0+20V=1.2A×R0，
解得：R0=20Ω，
电源的电压：U=I大R0=1.2A×20Ω=24V。
(2)当电路中的电流最大时定值电阻R0消耗的功率最大，则R0消耗的最大功率：
P0大=(I大)2R0=(1.2A)2×20Ω=28.8W，
当电压表的示数最大时电路中的电流最小，R0消耗的电功率最小，
电压表最大示数为15V，此时R0两端的电压：
U0小=U−UR大=24V−15V=9V，
R0消耗的最小功率：
P0小=(U0小)2R0=(9V)220Ω=4.05W，
定值电阻R0消耗的功率范围为4.05W～28.8W。
答：(1)电源电压为24V，定值电阻R0为20Ω；
(2)若电压表量程为0～15V，电流表量程为0～3A，为保证电表正常工作，定值电阻R0消耗的功率范围为4.05W～28.8W。
【解析】由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压；当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，根据图像读出电路中的电流，根据欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R0的阻值，进一步求出电源的电压。
(2)当电路中的电流最大时定值电阻R0消耗的功率最大，根据P=I2R求出R0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，R0消耗的电功率最小，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据P=U2R求出R0消耗的最小功率，然后求出定值电阻R0消耗的功率范围。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是从图像中读出有用的信息。
北师大版初中物理九年级全一册第十三单元《电功和电功率》单元测试卷
考试范围：第十三单元；考试时间：80分钟；总分80分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
1. 小明家一只家用电水壶连续正常工作约6 min，可使他家的电能表转动320 r，则他家电能表铭牌上的常数最接近于( )
A. 600 r/(kW·h) B. 160 r/(kW·h)
C. 3200 r/(kW·h) D. 320 r/(kW·h)
2. 如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是2：3，则相同时间内两灯消耗的电能之比是( )
A. 1：2
B. 2：1
C. 2：3
D. 3：2
3. 如题图甲所示电路，电源电压不变，分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接在A、B之间，调节电源电压，根据电流表和电压表示数计算并画出R1、R2的P−U图象，如图乙所示.下列说法正确的是( )
A. 图线①是R1的P−U图象
B. 图线②是R2的P−U图象
C. 若将R1和R2并联接在AB之间，A、B间电阻的P−U图象在Ⅰ区
D. 若将R1和R2串联接在AB之间，A、B间电阻的P−U图象在Ⅱ区
4. 如图甲所示是刘红同学设计的电路，闭合开关，滑动变阻器的滑片P滑动的过程中，得到电压表与电流表示数的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 电源电压是15V，R1阻值为20Ω
B. 当R的阻值为20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大
C. 滑动变阻器的最大电阻为60Ω
D. 当滑片P从右向左滑动过程中，电路中消耗的电功率越来越小
5. 为测定额定电压为2.5V小灯泡的电功率，提供如下器材：电压表(量程有“0～3V”和“0～15V”，电流表(量程有“0～0.6A”和“0～3A”)，滑动变阻器(规格分别为“10Ω1A”、“20Ω2A”、“50Ω1.5A”)，开关，电源(电压恒为为4V)和若干条导线。某同学连接完电路后闭合开关，把滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中，测量的数据如下表。若电源电压恒定不变，下列说法中正确的是( )
1
2
3
4
5
6
电压表示数U/V
3.5
3.1
2.5
2.3
1.9
1.5
电流表示数I/A
0.16
0.19
0.22
0.24
0.26
0.28
A. 该小灯泡的额定功率为0.55W
B. 该小灯泡两端的电压越高，实际功率越小
C. 该同学所选的滑动变阻器规格为“50Ω1.5A”
D. 该同学连接电路时，将电压表并联在小灯泡的两端
6. 已知小灯泡的额定电压，小明打算增加一个定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作开关来测量小灯泡的额定功率。以下是小明设计的四种不同方案的电路图。其中能够测出小灯泡额定功率的是( )
A. 甲和丙 B. 丙和丁 C. 乙和丙 D. 乙和丁
7. 图甲是小灯泡的电压--电流图象。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的电路中(如图乙)，闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，( )
A. 电流表的示数为0.2A
B. 滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω
C. 电路消耗的总功率为1.35W
D. 10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J
8. 用电热丝烧水，当电压为U时，t秒可将水烧开。如果电压降为原来的一半，则烧开同样的水所需时间为( )
A. t/2 B. 4t C. 2t D. t/4
9. 接线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电。但现在每当接线板的插头插入家庭电路中的插座，闭合接线板上的开关时，总出现“跳闸”(空气开关断开)现象。下列说法中错误的是( )
A. 接线板上的开关与指示灯串联
B. 接线板上的多个插座与指示灯并联
C. “跳闸”的原因是接线板上的插头处发生了短路
D. “跳闸”的原因是接线板中的电路发生了短路
10. 现在一般标准住宅户内配电系统都使用了空气开关、漏电保护器、三线插座等设备。有一配电系统如图所示，下列各个设备的特征叙述正确的是
A. 电能表上可以直接读出应该交的电费
B. 所选空气开关的断路电流应等于或略小于该电路允许通过的最大电流
C. 漏电保护器用于当灯泡的灯丝烧断时，将电流导入大地
D. 漏电保护器跳闸可能是因为其安装的位置湿度过大
11. 如图所示为某家庭卫生间电路，电灯在正常工作。在三线插座上刚插上洗衣机(开关未闭合)的插头时，所有用电器都停止工作；拔出洗衣机的插头后，用测电笔测试三线插座的左右两孔，氖管都发光。检查发现有一根熔丝熔断了。下列分析合理的是( )
A. 一定是火线上的熔丝熔断了
B. 断开S1、S2，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，氖管都发光
C. 只断开S1，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，氖管都发光
D. 只断开S2，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，氖管都发光
12. 一照明电路如下图所示。开关S闭合后，灯泡不亮。但用测电笔测试a点b点均见氖管发光。可能的原因是( )
A. 电厂停电 B. 灯丝断了
C. 供电线路某处火线断路 D. 供电线路某处零线断路
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
13. 如图是一块手机用锂电池的铭牌，它一次充满电后，储存的电能是_________kw⋅h，合_______ J。
14. “探究小灯泡电功率”的实验电路如图甲，实验中选择“2.5V”小灯泡，调节滑动变阻器滑片的过程发现灯亮度变化，这是由______变化引起的。实验得到灯的U−I图象如图乙，则小灯泡的额定功率是______W。
15. 如图所示，电源电压恒为12V，定值电阻R1=10Ω，R2=15Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为18Ω，则R1上每秒钟发热的最小值为______J，R3的电功率的最大值为______W。
16. 一般情况下，家庭电路电压______V；家庭电路中，电灯与控制它的开关之间是______(选填“串联”或“并联”)。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
17. 请将图中的“声控开关”、“光控开关”、灯泡正确连入电路，要求只有在夜间且有声音时灯泡才亮的楼道灯自动控制电路，同时安装一个不受开关控制的三孔插座。
18. 将电灯和开关连入电路，用开关控制电灯。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
19. 小华做“测量小灯泡电功率”实验。实验室有如下器材：电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω，1A”和R2“30Ω，0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)小华设计了甲图所示的电路，她应选用的滑动变阻器规格为______(选填“R1”或“R2”)。
(2)连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡______(选填“短路”或“断路”)。
(3)确定电路正确后，移动滑片P到某一点时，电压表示数为2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向______(选填“左”“右”)移动，使电压表的示数为2.5V。
(4)移动滑动变阻器滑片在不同位置，可描绘出小灯泡U−I图像如图乙所示，当小灯泡正常发光时，小灯泡的额定功率为______W。
(5)同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时，电压表损坏，小敏利用身边的器材设计了如图丙所示的电路(图中还缺一条导线连接完整)。已知小灯泡额定电压为2.5V，定值电阻阻值为R。
①闭合开关S和S2，断开S1，调节滑动变器的滑片，使电流表的示数为______；
②______，记录电流表的示数为I；
③小灯泡额定功率表达式为：P额=______(用已知量符号表示)。
20. 小海和小珠结合所学电学知识，进行了下面的实验探究。
(1)小海利用图1所示电路探究“电流与电阻的关系”，正确连接后闭合开关，电流表和电压表均无示数，故障可能是______(选填“定值电阻”或“滑动变阻器”)断路。更换元件后，小海改变R的阻值，调节滑动变阻器滑片的位置，记录某次电流表示数如图2所示，为______A；多次实验，根据所得数据得到如图3的I−R关系图象，分析图象可知小海实验时控制定值电阻两端电压为______V，可得出结论：______。
(2)小珠连接了如图4所示的电路，仅用一个电压表测出了额定电压为U额的小灯泡的额定功率，R0为已知电阻，R1为滑动变阻器。请你帮助她完成实验步骤：
①请在虚框内填入电压表和开关S2的元件符号。
②只闭合开关S和S1，调节R1的滑片P，使电压表示数为______；
③只闭合开关S和S2，保持滑动变阻器滑片P的位置不变，读出电压表示数为U1；
④小灯泡的额定功率P额=______。(用U额、U1、R0表示)
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
21. 3月29日郑州环保局举办“郑州环保世纪行”活动，近百名市民参观荥阳荥锦垃圾发电厂，目前荥阳荥锦垃圾发电厂每天可“消化”1200吨左右的城市生活垃圾，约产出1.2万度电能。
(1)垃圾焚烧的过程是将______能转化为______能的过程。
(2)高铁行驶靠电能驱动，若某趟动车组正常运行时的电功率为6000KW，则该项目日发电量可供该动车组运行多长时间？
(3)若这些电能由热电厂用煤发电来替代，则需要消耗煤多少吨？(已知热电厂煤发电效率为30%，煤的热值为2.5×107J/kg)
(4)请你谈谈对城市建垃圾发电厂的看法，或你对生活中垃圾的收集有何建议。
22. 水果自动筛选装置能将质量小于一定标准的水果自动剔除，其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，水果对压敏电阻R的压力F等于水果的重力，当电压表示数小于3V时，如图甲，机械装置启动，将质量不达标的水果推出传送带，实现自动筛选功能．电源电压为12V，R0=20Ω，R的阻值随压力F变化关系如图乙，F=0时R的阻值为100Ω，g=10N/kg．
(1)当检测点没有水果时，电路中的电流是多大⋅
(2)当重量为5N的水果经过检测点时，电路的总功率是多大⋅
(3)经筛选后达标水果的最小质量是多少⋅
23. 如图甲所示电路，电源电压为6V，滑动变阻器R的阻值变化范围为0～30Ω，灯泡的“U−I”图象如乙图所示，闭合开关S，第一次将变阻器的滑片移到最左端，灯泡正常发光，此时电流表的示数为I1=1.2A；第二次将变阻器的滑片移至某处时，电流表的示数变为I2=0.8A；求：
(1)灯泡正常发光的电流IL；
(2)R0的阻值；
(3)第二次灯泡消耗的电功率。
24. 在如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电压不变，闭合开关S后，调节滑片P从a端移动到b端过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。求：
(1)电源电压和定值电阻R0；
(2)若电压表量程为0～15V，电流表量程为0～3A，为保证电表正常工作，定值电阻R0消耗的功率范围。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】略
2.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功公式的运用，关键是电压表类型的判断。
根据电路的连接，由灯L1、L2都能正常发光可确定两电表都为电压表，判断各表测量的电压，根据串联电路的规律求出灯L1、L2的电压之比；
根据W=UIt，在通电时间和电流相等的条件下，两灯消耗的电能之比等于电压之比求解。
【解答】
由电路图可知，开关S闭合后，如果乙为电流表将会造成电源短路；如果甲为电流表将会造成L2短路、L2不能工作；
因灯L1、L2都能正常发光，所以甲、乙都为电压表，此时灯L1、L2串联，电压表甲测量L2两端电压，电压表乙测量电源电压；
已知甲、乙两个电表的示数之比是2：3，设甲表示数为2k，乙表示数为3k，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，则L1的电压为：U1=3k−2k=k，
故灯L1、L2两端的电压之比为： U1U2=k2k=12-----①，
根据W=UIt，在通电时间和电流相等的条件下，两灯消耗的电能之比等于电压之比，结合①式可知，相同时间内两灯消耗的电能之比是1：2，只有A正确。
故选A。
3.【答案】C
【解析】
【分析】
首先根据乙图的图象利用P=U2R分析①②对应的电阻的大小，结合已知R1和R2的大小关系即可判断；
然后根据电阻串并联的特点判断串并联后的总电阻变化，据此得出P−U图象所在的区域。
本题考查了电功率公式和欧姆定律的应用，同时也考查了串并联电路的特点，有一定难度。
【解答】
当两电阻分别接入A、B之间后，调节电源电压，使它们两端电压相同时，根据乙图中①②图象可知，①中的功率大于②中的功率，即：P①>P②；
根据P=U2R可知，①对应的电阻小于②对应的电阻，
已知R1>R2，则可知图象①对应的电阻是R2，图象②对应的电阻是R1；故AB错误；
如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验，根据并联电路的电阻特点可知，并联之后A、B间的总电阻小于R2，同时也小于R1，
同理，根据功率公式P=U2R可知，在A、B间电压相同时，两电阻并联后总电阻最小，那么此时的功率应该最大，则图象应该在①的上方，即：图象所在的区域应在Ⅰ区域，故C正确；
如果把R1和R2串联后接入A、B之间进行实验，根据串联电路的电阻特点可知，串联之后A、B间的总电阻大于R2，同时也大于R1，
同理，根据功率公式P=U2R可知，在A、B间电压相同时，两电阻串联后总电阻最大，那么此时的功率应该最小，则图象应该在②的上方，即：图象所在的区域应在Ⅲ区域，故D错误。
故选：C。
4.【答案】B
【解析】解：闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压。
A、当电路中的电流为0.6A时，滑动变阻器两端的电压为6V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压U=U1+U滑=0.6A×R1+6V......①，
当电路中的电流为0.2A时，滑动变阻器两端的电压为14V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压U=U1′+U滑′=0.2A×R1+14V.....②，
联立①②可知：U=18V，R1=20Ω，故A错误；
C、当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，总电阻最大，电源电压不变，根据欧姆定律可知电路中的电流最小。从图中可知，电路中的电流最小为0.2A，此时滑动变阻器两端的电压为14V，根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值R=U滑′I′=14V0.2A=70Ω，故C错误；
B、根据欧姆定律可知电路中的电流I=UR+R1，根据P=I2R可知滑动变阻器的电功率P=I2R=(UR+R1)2R=U2R(R−R1)2+4RR1=U2(R−R1)2R+4R1，
当R=R1=20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，故B正确；
D、当滑片P从右向左滑动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变小，总电阻变小，电源电压不变，根据P=U2R可知电路中消耗的电功率越来越大，故D错误。
故选：B。
闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压。
A、当电路中的电流为0.6A时，滑动变阻器两端的电压为6V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压的表达式；当电路中的电流为0.2A时，滑动变阻器两端的电压为14V，根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知电源电压的表达式。联立两式可知电源电压和R1的阻值；
C、当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，总电阻最大，电源电压不变，根据欧姆定律可知电路中的电流最小。从图中可知，电路中的最小电流和此时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值；
B、根据欧姆定律可知电路中的电流，根据P=I2R可知滑动变阻器的电功率的表达式，分析可得出滑动变阻器消耗的电功率最大时，滑动变阻器接入电路的阻值；
D、当滑片P从右向左滑动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变小，总电阻变小，电源电压不变，根据P=U2R可知电路中消耗的电功率的变化情况。
本题考查串联电路的特点、欧姆定律的应用和电功率的计算，关键是从图中得出有用信息。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本题学生一般容易出错，电压表的使用和滑动变阻器规格的确定都是难点，考查了学生知识的综合运用和分析的能力。
【解答】
D.由表格数据知：电流表示数随电压表示数的减小而增大，说明电路电阻减小时，电压表并联部分电阻是减小的，即电压表与滑动变阻器并联，并且选择0～15V量程，故D错误；
A.灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压U滑=U−UL额=4V−2.5V=1.5V，
有表格可知，灯泡的额定电流IL额=0.28A，
灯泡的额定功率PL额=UL额IL额=2.5V×0.28A=0.7W，故A错误；
C.由表格数据可知，当滑动变阻器两端的电压为U1=3.5V时，电路中的电流I1=0.16A，
滑动变阻器接入电路的阻值R滑=U1I1=3.5V0.16A=21.875Ω>20Ω，
故滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”，故C正确；
B.小灯泡两端的电压越高，电路中的电流越大，根据P=UI实际功率越大，故B错误。
故选C。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查在特殊条件下测量小灯泡的额定功率的方案的评估，综合性较强。
甲乙：在只有电压表的情况下，首先通过开关的转换，电压表能测灯的电压。但是甲图中，无法通过电压表示数判断小灯泡是否正常发光，故甲图不符合题意；乙图中，可以先用电压测量小灯泡两端的电压，然后根据串联电路的规律和欧姆定律可求出灯的额定电流，根据P=UI求出灯泡额定功率；
丙：分析电路的连接，在只有电流表的情况下，定值电阻和电流表可起到测量电压的作用，通过开关的转换，测算出灯的额定电流，根据P=UI求出灯泡额定功率；
丁、图中只有电流表，通过开关的转换，定值电阻与灯分别与变阻器串联，无法确定灯是否正常发光。
【解答】
甲：定值电阻与灯串联，电路中只有电压表，只闭合S2，电表测定值电阻的电压；当只闭合S1时，电压表测灯与定值电阻的电压。由于无法判断小灯泡是否正常发光，故甲选项不可行；
乙：只闭合S2，移动变阻器的滑片，使电压表示数为U额，则灯正常发光；
保持滑片位置不动，闭合S1，断开合S2，记下电压表的示数U1，此时电压表测R0与灯的电压，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，灯仍正常发光，由串联电路电压的规律，R0的电压U0=U1−U额，通过R0的电流，即灯的额定电流：I=U1−U额R0，根据P=UI可求灯的额定功率；故乙选项可以；
丙：将S2往右上方打，灯与R0并联，电流表测通过R0的电流，移动滑片使电流表示数为I=U额R0，根据并联电路电压的规律，则灯的电压一定为U额，灯正常发光；保持滑片位置不动，将S2往左下方打，记下电流表示数I′，即为灯与定值的总电流，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，通过灯与定值电阻的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流IL=I′−I=I′−U额R0，根据P=UI可求灯的额定功率；故丙选项可以；
丁：图中只有电流表，通过开关的转换，定值电阻与灯分别与变阻器串联，无法确定灯是否正常发光，故丁选项不可行；
故选C。
7.【答案】C
【解析】
【分析】
A.根据图甲，由P=UI确定当小灯泡的功率为0.75W时，灯的电压和通过的电流；
B.根据串联电路电压的规律，由欧姆定律可求变阻器连入电路中的电阻；
C.根据P=UI求电路消耗的总功率；
D.根据Q=W=U滑It求10s内滑动变阻器R产生的热量。
本题考查串联电路的规律、电功率公式和电热公式和欧姆定律的运用，关键是确定当小灯泡的功率为0.75W时，灯的电压和通过的电流。
【解答】
A.当小灯泡的功率为0.75W时，根据图甲可知，灯泡L两端的电压为2.5V，通过灯泡的电流为I=0.3A，即电流表的示数为0.3A，故A错误；
B.根据串联电路电压的规律，变阻器两端的电压：U滑=U−UL=4.5V−2.5V=2V，
由I=UR可得，滑动变阻器R接入电路中的电阻： R滑=U滑I=2V0.3A≈6.7Ω，故B错误；
C.电路消耗的总功率：P总=U总I=4.5V×0.3A=1.35W，故C正确；
D.变阻器R在10s内产生的热量：Q=W滑=U滑It=2V×0.3A×10s=6J，故D错误。
故选C。
8.【答案】B
【解析】
【分析】
烧开相同一壶水时，电热丝产生的热量相等，根据Q=I2Rt=U2Rt得出等式即可得出答案。
本题考查了焦耳定律变形公式的灵活应用，知道烧开相同一壶水时电热丝产生的热量相等是关键。
【解答】
∵烧开相同一壶水时，电热丝产生的热量相等，
∴根据Q=I2Rt=U2Rt可得：U2Rt=U′2Rt′=(12U)2Rt′′，
解得：t′=4t。
故选B。
烧开相同一壶水时，电热丝产生的热量相等，根据Q=I2Rt=U2Rt得出等式即可得出答案．
本题考查了焦耳定律变形公式的灵活应用，知道烧开相同一壶水时电热丝产生的热量相等是关键．
9.【答案】C
【解析】解：
A、由题意可知，开关可以控制指示灯，因此它们应该是串联的，故A正确；
B、由题意可知，如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明插座与指示灯互不影响，因此它们之间是并联的，故B正确；
CD、“跳闸”的原因是电路中电流过大；由题可知，只有闭合接线板上的开关时，才发生短路，所以是接线板中的电路发生了短路，而不是接线板上的插头处发生了短路，故C错误、D正确。
故选：C。
明确以下知识，可对选项中的描述做出判断：(1)并联电路中各用电器互不影响，串联电路中各用电器互相影响；插座与指示灯是并联的；
(2)当电路中发生短路或用电器总功率过大导致电流过大时，空气开关会自动断开，切断电路。
本题主要考查了电路的基本连接情况的判断，以及“跳闸”原因的分析，知道短路和断路的区别，是判断的关键。
10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查漏电保护器、空气开关的特点及应用，要注意二者工作原理的不同。同时了解电路中的几种情况的不同表现：一是短路，二是用电器总功率过大，三是用电器漏电或有人触电等。
(1)电能表是测量用电器消耗的电能的仪表，但不能直接读出应该交的电费；
(2)空气开关在电路过载或短路时，即通过电流过大时起到保护作用；
(3)漏电保护器原理是当火线电流比零线电流大太多的话就说明电路的某个地方可能接地漏电，此时漏电保护器会自动断开电路；
(4)水是导体，能将电流导入大地，因此湿度大可能造成漏电，引起漏电保护器跳闸
【解答】
A.电能表是测量用电器消耗的电能的仪表，但不能直接读出应该交的电费，故A错误；
B.空气开关与保险丝的作用相同，因此所选空气开关的断路电流应等于或稍大于该电路允许通过的最大电流，否则会因经常跳闸而影响正常用电；故B错误；
C.漏电保护器只有在电路发生漏电或有人触电时才会切断电源，而灯泡断路时，没有电流，此时漏电保护器不会起到保护的作用，故C错误。
D.因通常情况下水是导体，能将电流导入大地，因此湿度大可能造成漏电，引起漏电保护器跳闸，故D正确。
故选D。
11.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了用测电笔检测电路的故障。在正常情况下，测电笔测火线应亮，测零线应不亮。
(1)保险丝熔断是因为电流过大，电流过大的原因是短路或用电器的总功率过大；
(2)在插上洗衣机(开关未闭合)的插头前，电灯和电热器都在正常工作，在插上洗衣机(开关未闭合)的插头，所有用电器都停止工作，说明电路中干路上有断路，测电笔测试插座的两孔，氖管都发光，说明两孔与火线是连通的，故只可能是零线断了。
【解答】
(1)在插上洗衣机(开关未闭合)的插头前，电灯和电热器都在正常工作，在插上洗衣机(开关未闭合)的插头，所有用电器都停止工作，说明电路中干路上有断路，测电笔测试插座的两孔，氖管都发光，说明两孔与火线是连通的，故只可能是零线断了，故A不合理；
(2)断开S1、S2，再用测电笔检测三线插座的左右两孔，只有右孔与火线相连，氖管发光，左孔与火线不相连，氖管不会发光，故B不合理；
(3)只断开S1，用测电笔检测三线插座的左右两孔，只有右孔与火线相连，氖管发光，左孔与火线不相连，氖管不会发光，故C不合理；
(4)只断开S2，开关S1的上下接线柱都与火线相连，测电笔的氖管发光，故D合理。
故选D。
12.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查家庭电路中故障的排斥，属于常见题目。
测电笔测量火线时氖管发光，测量零线时氖管不发光。
【解答】
闭合开关，灯不亮，说明电路中没有电流，接触ab氖管发光说明：电路通电且ab均和火线能接通，故ABC错误，D正确。
故选D。
13.【答案】3.6×10−3 1.296×104
【解析】
【分析】
由电池铭牌，根据Q=It计算电池容量，再根据W=QU计算它一次充满电后储存的电能。
本题考查电能的计算，关键是公式的应用，要学会认识用电器的铭牌，解题过程中要注意单位的换算。
【解答】
已知该电池的电压为3.6V，电量为Q=1000mA⋅h=1A×3600s=3600C，
它充足电后所储存的电能是W=QU=3600C×3.6V=1.296×104J=3.6×10−3kW⋅h。
故答案为：3.6×10−3；1.296×104。
14.【答案】灯泡的实际功率 0.75
【解析】解：(1)甲图中，灯与变阻器串联，调节滑动变阻器滑片的过程中，电路中的电流变化，根据P=I2R，灯的实际功率变化，灯的亮度发生变化；
(2)由图乙知，当灯的电压为2.5V时，电流大小为0.3A，小灯泡的额定功率是：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
故答案为：灯泡实际功率；0.75。
(1)甲图中，灯与变阻器串联，调节滑动变阻器滑片的过程中，电路中的电流变化，根据P=I2R分析灯的实际功率变化，灯的亮度由灯的实际功率决定；
(2)由图乙找出当灯的电压为2.5V时电流大小，根据P=UI求小灯泡的额定功率。
本题考查灯的亮度的决定因素及额定功率的计算。为基础题。
15.【答案】0.9 6
【解析】解：
(1)由图知，R1与R2并联后与变阻器R3串联，根据串联电路的分压原理知，当变阻器连入阻值最大时，并联部分两电阻分得电压最小，此时R1上每秒钟发热最少，
并联部分的总电阻：R=R1R2R1+R2=10Ω×15Ω10Ω+15Ω=6Ω，
由串联电路特点和欧姆定律有：U并R=U滑R3最大，
则：U并U滑=RR3最大=6Ω18Ω=13，
又因为：U并+U滑=U=12V，
所以U1=U并=14U=14×12V=3V，
则R1上每秒钟发热的最小值：Q1最小=W1最小=U12R1t=(3V)210Ω=0.9J；
(2)由串联电路特点和欧姆定律可得，电路中的电流：I=UR并+R3，
滑动变阻器消耗的电功率：P3=I2R3=(UR并+R3)2R3=U2(R并−R3)2+4R并R3⋅R3，
所以，当R3=R并=6Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大为：
P3最大=U2(R并−R3)2+4R并R3⋅R3=U24R并=(12V)24×6Ω=6W。
故答案为：0.9；6。
(1)由图知，R1与R2并联后与变阻器串联，当变阻器连入阻值最大时，R1上每秒钟发热最少，由电路特点和欧姆定律计算此时R1的电压，从而计算其每秒钟发热的最小值；
(2)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电路中的电流，根据P=I2R表示出滑动变阻器消耗的电功率，根据数据知识判断滑动变阻器消耗功率最大时R2的阻值，进一步求出滑动变阻器消耗的最大功率。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是会数学变形判断出滑动变阻器消耗功率最大时接入电路中的电阻。
16.【答案】220；串联
【解析】
【分析】
本题考查对常见电源电压的了解，对家庭电路的了解，难度较小。
我国家庭电路电压是220V，各家用电器之间都是并联的，开关控制用电器时，开关和用电器之间是串联的。
【解答】
我国家庭电路电压是220V；
开关控制电灯时，开关和灯泡之间是串联的。
故答案为：220；串联。
17.【答案】解：灯泡与两个开关串联，且火线要先过开关，再与灯泡串联；三孔插座与灯泡并联，其接法为：左零右火上接地，作图如下：
【解析】(1)由题意知，只有当“光控开关”、“声控开关”都闭合了灯才能亮，故这两个开关与灯串联，且灯接在零线与开关之间。
(2)三孔插座的接线方法是要求“左零右火上接地”。
本题考查了声、光控灯和三孔插座的接线方法。接地线是为了把有金属外壳的用电器的外壳接地。
18.【答案】解：零线直接连接灯泡的螺旋套，火线进入开关，再进入灯泡顶端的螺旋套。如下图所示：
【解析】电灯的连接方法：火线首先过开关，然后进入灯泡顶端的金属块，零线直接进入螺旋套。
本题考查了家庭电路中的电灯、开关、插座的连接。带保险丝的插座的保险丝应连接在火线上。
19.【答案】(1)R2；(2)短路；(3)左；(4)0.625；(5)如图所示；①2.5VR；②闭合开关S和S1，保持滑片的位置不变；③2.5V×(I−2.5VR)。
【解析】
【分析】
(1)由欧姆定律求出灯的额定电流，根据串联电路的规律及欧姆定律求出灯正常发光时变阻器连入电路的最小电阻，从而确定变阻器的规格；
(2)电流表有示数，可能是电路为短路；电压表无示数，可能是与电压表并联的小灯泡短路或者电压表短路；
(3)根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；
(4)由乙图图像根据小灯泡的额定电压找到小灯泡正常发光时的电流，利用P额=U额I额求小灯泡的额定功率；
(5)要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R起到电压表的测量作用，故先将R与电流表串联，再与灯并联，据此连接电路；
①通过调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为2.5VR，由并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，正常发光；
②保持滑片的位置不变。通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流；
③因为电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光，根据并联电路电流的规律，求出灯的额定电流，然后再根据P=UI写出额定功率的表达式。
本题是测量小灯泡的电功率实验，考查了器材的选择，电路故障分析，额定功率的计算，在没有电压表的情况下设计实验方案测电功率的能力，充分考查了学生分析问题的能力，难度很大。
【解答】
(1)小灯泡的额定电压约为2.5V，灯丝的电阻约为10Ω，由欧姆定律可得，灯泡的额定电流约为I=U额RL=2.5V10Ω=0.25A；
灯正常发光时，根据串联电路的规律及欧姆定律可得，变阻器连入电路的电阻约为：R滑=U−U额I=6V−2.5V0.25A=14Ω>10Ω，故选R2“30Ω，0.5A”的滑动变阻器；
(2)电流表有示数，可能是电路为短路；电压表无示数，可能是与电压表并联的小灯泡短路或者电压表短路；
(3)电压表示数为2V，小于灯泡额定电压，要测灯泡额定功率，由电路图可知，应向左端移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，减小滑动变阻器分压，增大灯泡两端电压，使电压表示数等于灯泡额定电压；
(4)由乙图图像可知，当小灯泡两端电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.25A，所以小灯泡的额定电功率：P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W；
(5)要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R起到电压表的测量作用，故先用电流表测通过R的电流，再用电流表测通过R和灯泡的电流，因此应将开关S1的右接线柱与定值电阻R的右接线柱相连，如图所示：
①要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，故先闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为2.5VR，由并联电路电压的规律和欧姆定律，此时灯的电压为2.5V，正常发光；
②闭合开关S和S1，保持滑片的位置不变。通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流，因为电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光；
③根据并联电路电流的规律，则灯的额定电流为I−2.5VR，小灯泡额定功率表达式为：P额=U额I额=2.5V×(I−2.5VR)。
故答案为：(1)R2；(2)短路；(3)左；(4)0.625；(5)如图所示；①2.5VR；②闭合开关S和S1，保持滑片的位置不变；③2.5V×(I−2.5VR)。
20.【答案】滑动变阻器 0.1 2.5 电压一定时，电流与电阻成反比 U额 U额·U1−U额R0
【解析】【详解】
(1)若定值电阻断路，电流表没有示数，电压表串联在电路中测电源电压，故电压表有示数，不符合题意；若滑动变阻器断路，整个电路断路，两表都没有示数，符合题意，故障可能是滑动变阻器断路。
电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.1A。
根据如图3的I−R关系图象知，电流与电阻之积为2.5V，故小海实验时控制定值电阻两端电压为2.5V，图像为反比例图像，可得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比。
(2)根据分析，电压表与灯并联，右边圈内为电压表，左边圈内为开关S2，如下所示。
只闭合开关S和S1，调节R1的滑片P，使电压表示数为U额，灯泡正常发光。
只闭合开关S和S2，保持滑动变阻器滑片P的位置不变，读出电压表示数为U1；在③中，电压表测灯与定值电阻的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压
U0=U1−U额
由欧姆定律，灯的额定电流
IL=U1−U额R0
小灯泡的额定功率
P额=U额IL=U额⋅U1−U额R0
21.【答案】化学 内
【解析】解：(1)垃圾自身具有化学能，它的燃烧的过程与氧气反应，把化学能转化成内能；
(2)已知W=1.2万度=12000kW⋅h，P=6000kW，
由P=Wt可得，
运行时间t=WP=12000kW⋅h6000kW=2h；
(3)由η=WQ放可得煤燃烧放出的热量：
Q放=Wη=12000kW⋅h30%=40000kW⋅h=40000×3.6×106J=1.44×1011J，
由Q放=mq可得需要消耗煤的质量：
m=Q放q=1.44×1011J2.5×107J/kg=5.76×103kg=5.76t。
(4)看法：建立垃圾发电厂使能源再次利用，有利于节约能源，又有利于环境保护；
建议：可将垃圾分类回收。
答：(1)化学；内。
(2)该项目日发电量可供该动车组运行2h；
(3)若这些电能由热电厂用煤发电来替代，则需要消耗煤5.76t；
(4)建立垃圾发电厂使能源再次利用，有利于节约能源，又有利于环境保护；收集垃圾时将垃圾分类回收。
(1)垃圾焚烧的过程是将化学能转化为内能的过程；
(2)已知产出1.2万度电能和电功率，利用P=Wt可求得运行时间；
(3)已知热电厂煤发电效率为30%，利用η=WQ放可求得煤燃烧放出的热量，然后利用Q=mq可求得煤的质量；
(4)建立垃圾发电厂有利于节约能源，清理垃圾同时有利于环境的保护。
本题主要考查了燃料燃烧的放热计算，能量的利用率的计算以及怎样提高能量的利用率，很具有现实的意义。
22.【答案】解：(1)检测点没有水果时，
I=UR0+R=12V20Ω+100Ω=0.1A；
(2)压力F=G=5N，由图乙可知压敏电阻的阻值为R=20Ω，
总功率：P=U2R0+R=(12V)220Ω+20Ω=3.6W；
(3)电压表示数为3V时电路中的电流为：I0=U0R0=3V20Ω=0.15A，
此时压敏电阻的阻值：R′=U−U0I0=12V−3V0.15A=60Ω，
由图乙可知此时压力F′=1N，
经筛选后达标水果的最小质量是m=Gg=F′g=1N10N/kg=0.1kg。
答：(1)检测点没有水果时电流为0.1A；
(2)电路的总功率为3.6W；
(3)经筛选后达标水果的最小质量为0.1kg。
【解析】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用以及电功率的计算，关键是弄懂题意并能从图象中得出相关的信息。
(1)由图乙可知，当检测点上没有水果时压敏电阻的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；
(2)已知水果的重量，水平面上水果的重力和压力相等，由图乙得出对应水果的压力，由图乙可得对应的电阻，根据电功率公式P=U2R即可求出此时电路的总功率；
(3)求出电压表示数为3V时电路中的电流值，根据电阻的串联和欧姆定律求出此时压敏电阻的阻值，对照乙图可得此时的压力大小，再利用重力公式可求出经筛选后达标水果的最小质量。
23.【答案】解：
(1)由电路图可知，滑片在最左端时，变阻器接入的阻值为0，灯泡和R0并联，电流表测干路电流，
因为此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定电压UL额=U0=U总=6V，
由乙图可知，灯泡正常发光时的电流IL=0.6A，
(2)灯泡正常发光时，根据并联电路的电流特点可得，通过R0的电流：
I0=I1−IL=1.2A−0.6A=0.6A，
由I=UR可得R0的阻值：
R0=U0I0=6V0.6A=10Ω，
(3)当滑片在某处时，灯泡和滑动变阻器串联后与R0并联，电流表测干路电流；
由并联电路的特点可知，通过R0的电流I0不变，
此时电流表的示数(总电流)变为I2=0.8A，
则此时通过灯泡的电流：IL′=I2−I0=0.8A−0.6A=0.2A；
由图乙可知，通过灯泡的电流为0.2A时，其两端的电压为1V，
第二次灯泡消耗的电功率：
PL′=UL′IL′=1V×0.2A=0.2W。
答：(1)灯泡正常发光的电流IL是0.6A；
(2)R0的阻值是10Ω；
(3)第二次灯泡消耗的电功率是0.2W。
【解析】(1)滑片在最左端时，变阻器接入阻值为0，灯泡和R0并联，因为灯泡正常发光，可求灯泡的额定电压；由图乙可得，灯泡的额定电流；
(2)根据并联电路的电流特点以及欧姆定律可求R0的阻值；
(3)当滑片在某处时，灯泡和滑动变阻器串联后与R0并联；由并联电路的特点，I0电流不变，由电流表的示数变为I2=0.8A可求灯泡的电流，再根据图乙可得灯泡的电压，再根据P=UI可求电功率。
本题主要考查欧姆定律和电功率的计算，关键是图象的识别，是一道综合题。
24.【答案】解：由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电压表示数为20V，通过的电流为0.2A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：U=I小R0+UR=0.2A×R0+20V，
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，
由图像可知，电路中的最大电流：I大=1.2A，则电源的电压：U=I大R0=1.2A×R0，
因电源的电压不变，所以，0.2A×R0+20V=1.2A×R0，
解得：R0=20Ω，
电源的电压：U=I大R0=1.2A×20Ω=24V。
(2)当电路中的电流最大时定值电阻R0消耗的功率最大，则R0消耗的最大功率：
P0大=(I大)2R0=(1.2A)2×20Ω=28.8W，
当电压表的示数最大时电路中的电流最小，R0消耗的电功率最小，
电压表最大示数为15V，此时R0两端的电压：
U0小=U−UR大=24V−15V=9V，
R0消耗的最小功率：
P0小=(U0小)2R0=(9V)220Ω=4.05W，
定值电阻R0消耗的功率范围为4.05W～28.8W。
答：(1)电源电压为24V，定值电阻R0为20Ω；
(2)若电压表量程为0～15V，电流表量程为0～3A，为保证电表正常工作，定值电阻R0消耗的功率范围为4.05W～28.8W。
【解析】由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压；当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，根据图像读出电路中的电流，根据欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R0的阻值，进一步求出电源的电压。
(2)当电路中的电流最大时定值电阻R0消耗的功率最大，根据P=I2R求出R0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，R0消耗的电功率最小，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据P=U2R求出R0消耗的最小功率，然后求出定值电阻R0消耗的功率范围。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是从图像中读出有用的信息。
相关试卷
2021学年第十章 机械能、内能及其转化综合与测试单元测试课时作业： 这是一份2021学年第十章 机械能、内能及其转化综合与测试单元测试课时作业，共20页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
初中物理北师大版九年级全册第十四章 电磁现象综合与测试单元测试课后测评： 这是一份初中物理北师大版九年级全册第十四章 电磁现象综合与测试单元测试课后测评，共21页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
初中物理北师大版九年级全册第十三章 电功和电功率综合与测试单元测试练习： 这是一份初中物理北师大版九年级全册第十三章 电功和电功率综合与测试单元测试练习，共22页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
