2017苏科版物理九年级下册第十五章《电功和电热》提优练习

第十五章电功和电热提优练习1.假如科学家研制出常温下超导体，则它适合用作 ( ). A.输电导线 B.保险丝 C.变阻器 D.电热丝2.(多选)要使电热器产生的热量减为原来的一半.下列措施中不可行的是( ). A.仅将通电时间减为原来的一半 B.仅将工作电流减为原来的一半 C.仅将电阻减为原来的一半 D.将电压和电阻均减为原来的一半3.如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝(R1 R2 R丙)，还有一个滑动变阻器，一个单刀单掷开关，一个单刀双掷开关(符号)，电源以及若干导线.(1)本实验中通过观察 比较电流产生的热量多少.(2)请你选择合适的器材，设计一个不能拆装且合理的实验电路，在虚线框内画出实验电路图，并标出选择的电阻.13. CCTV“广而告之”栏目曾播放过一段公益广告(如图)，图中的电视机与其他用电器是 联连接的.通过插座接入电路的用电器同时工作时，电路中消耗的总功率过大，引起于路中的电流 .根据焦耳定律可知，干路上的电流产生过多的 ，使导线的温度急剧升高，从而烧坏插座和干路的导线，容易引起火灾.14.在家庭电路中，电冰箱、洗衣机等用电器的电源插座都用三孔插座.为了安全，三脚插头的接地脚应与用电器的 相连.如果电路出现故障，电工师傅一般会用试电笔进行检查，如图电路出现故障，甲、乙两种使用方法中，正确的是 .15.下列几种情况，符合安全用电原则的是( ).16.下列现象中可能引起家中保险丝熔断的是( ) (1)插座中的两个线头相碰; (2)开关中的两个线头相碰; (3)电路中增加了大功率的用电器; (4)灯丝烧断. A.(1)(2) B. (2)(3) C. (2)(4) D.(1)(3)17.如果从墙上电灯的拉线开关中引出两根电线来安装一个两孔插座，安装好后用测电笔测试:一孔氖管发光，一孔氖管不亮.将一台灯的插头直接插入该两孔插座 ( ). A接通开关，台灯能正常发光;断开开关，台灯不能正常发光 B接通开关，台灯不能正常发光;断开开关，台灯能正常发光 C. 不论开关接通还是断开，台灯都能正常发光 D. 不论开关接通还是断开，台灯都不能正常发光18.图中甲是插线板，请将乙图的内部电路连接完整.要求:在开关断开时插线板上的指示灯不发光，插孔不能提供工作电压;在开关闭合时指示灯发光，插孔可提供工作电压，若指示灯损坏，开关闭合时插孔也能提供工作电压.19.小宁设计了一种照明电路图，其设计要求是:用两个开关控制一盏灯，两个开关同时闭合灯才能发光，只闭合任意一个开关都不发光.如图所示的四幅电路图中，既符合上述设计要求，又符合安全用电要求的是( ).20.某家庭电路的部分组成如图所示, 下列说法中正确的是 ( ). A.图中三个插座是串联的 B.控制灯泡的开关S要接在火线上 C.三脚插头的用电器也可插入两孔插座 D.闭合开关S时，灯泡不亮，一定是零线某处断路21.在电工手册中，列出了白炽灯的常见故障与检修方法，其中一项故障现象及其可能原因如下表所示. 上述故障现象的可能原因可以概括为( ). A.电路中出现了短路 B.电路中出现了断路 C.并联变成了串联 D.供电电压偏低22.熔丝在电路中起保护作用, 电流过大时, 能自动切断电路.下表是一段熔丝的数据.长度L横截面积S电阻R密度比热容c溶点t5cm2mm20.211 X103 kg/m31.3X103J/(kg )327(1)请计算当电路中电流达到20A时.在0. 5s内该熔丝温度将升高多少度?(电阻的变化和散热不计)(2)铜的熔点为1 083 ，试说明为什么不能用铜丝代替熔丝.23.阅读材料，回答问题. 专家告诉记者:“很多人以为不看电视、不开空调、不开电脑就不会耗电.事实上，只要电源插头没有拔掉，大多数家电在关机状态下都存在电能消耗, 电脑有4.8W的功耗，电视机有8. 1 W的功耗，电表照样走.所有电器加在一起，相当于家里开着一盏15 W至30 W的长明灯” 小明看完这则消息后，决定测一下他家的电视机待机耗多少电.国庆节他要随父母外出旅游，在征得父母同意后，设计了如下方案进行探究:让电视机处于待机状态，然后拔掉其他所有用电器的电源插头，记下时间和家中电能表的读数;旅游回来后，再记下时间和电能表的读数.记录数据如下: 2011年10月1日上午9:00电能表示数:375. 5 kW h 2011年10月5日下午18:00电能表示数:376. 4 kW h (1)小明旅游期间，他家的电视机消耗的电能是多少?电视机在待机状态下消耗的电功率是多少? (2)估计某市共有近100万台电视机，假设平均每台电视机每天处于待机状态15h，待机功率与小明家电视机相同，则每月(按30天计)共浪费的电能约为多少? (3)要显著降低电视机这种不正常的电能消耗，你认为应该采取什么措施?(要求简明扼要)24.如左下图是某简易电吹风工作原理的电路图(R为电热丝，为电动机)，如右下表是该电吹风的铭牌.求:(1)电吹风正常工作且吹热风时，流过电热丝的电流;(2)电热丝R的阻值(电热丝的阻值随温度变化不计).25.在“家电下乡”活动中，小刚家买了一台微波炉.(1)他观察电源线插头的三个脚，如图所示，知道其中稍长些的脚E是把微波炉的外壳与 相连接，而且脚E稍长一些可保证在插入插座和拔出插座时更安全，原因是 .(2)微波炉说明书中的铭牌如表所示，在使用最大加热功率加热时，家庭电路中干路电流增加多少呢?请你帮小刚计算.(3)小刚对铭牌中加热效率大于92%有点怀疑，他动手进行了测量.他用容积是250 mL的废矿泉水瓶装满自来水，倒入专用塑料杯中，放入微波炉中用最大加热功率加热1 min，取出后测得温度为78.请你计算这台微波炉的加热效率. c水=4. 2 X 103J/(kg)，设常温为20(4)我国出台了一系列有关“家电下乡”的政策，其中对购买高能效、低能耗的家电产品实行政府财政补贴，就国家这一政策对能源与社会发展带来的影响，发表你的看法.26.小明同学学习了家庭电路的知识后，在生活中更加注意观察家用电器. (1)如图所示，他发现自己家洗衣机用的是三脚插头，其铭牌上标有“10 A 250 V”字样，其中的“10 A”表示什么意思? (2)小明同学仔细观察三只插脚，又有新的发现:标有E”字的插脚比其他两脚稍长一些，他又查看了其他家用电器的三脚插头，也是这种情况，它比其他两脚稍长一些有什么好处?27.荣荣同学家安装了一台太阳能热水器，晴天可利用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热，铭牌如下，问:(1)太阳能热水器贮满水，水温从20升高到50时，需要吸收多少热量?(2)用电加热时，热水器正常工作的电流有多大?(3)贮满水的热水器，阴天里要使水温从20升高到50，其中55%的热量是由电来辅助提供的，则热水器正常工作时需加热多长时间?(不计热量损失)28.如图所示，商场中，一位卖微波炉的售货员和一位顾客产生了不同意见.售货员说，微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费;顾客说，微波炉很费电，他家的微波炉一开就“烧保险”.他们各自是从什么角度说的?请你用科学术语说明“微波炉一开就烧保险”的原因.29.当今洗衣机的使用十分普遍，它把人们从手工洗衣这一烦琐的家务中解放了出来. (1)比较下面甲、乙两图中所示的做法，你认为哪一种做法更安全?为什么?(2)下表为某型号的洗衣机所用电动机的有关数据:星期天，小林在家帮妈妈用上述型号的洗衣机洗衣服(设电动机正常工作).如果这次洗衣服所用的洗涤时间为20 min，脱水时间为5 min，那么，这次洗衣服共消耗的电能是多少?其中有多少电能转化为机械能?30.发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用.如图甲所示是LED的实物图和元件符号.把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4. 5 V的电路，如图乙所示.(1)闭合开关S, LED发光;断开S，改变电源的正负极后闭合S, LED却不发光，可见，LED具有 (填 “单向”或“双向”)导电性;(2)移动滑片P,侧得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示.当该LED正常工作时，消耗的电功率多大?此时变阻器R接入电路的阻值多大?31.通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变.利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度.在如图所示的电路中，电流表量程为0 25 mA，电源电压恒为3 V，R为滑动变阻器，电阻Rt作为温度计的测温探头.当t0 时，Rt的阻值随温度t的变化关系为Rt=20+0. 5t(单位为).先把Rt放入0环境中，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头Rt放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为10 mA,该环境的温度为 ;当把测温探头Rt放到480温度环境中，电路消耗的电功率为 W.32小明学习了电路知识后，想利用发光二极管设计一个带开关指示灯的照明电路，晚间关闭照明灯后，利用二极管发出的光指示开关所在的位置.他共设计了4个电路，如图所示，其中L为白炽灯，规格为(220 V 60 W) 、 D为发光二极管，规格为(1. 2 V 0.01 A)、S为单刀双掷开关、R为限流电阻.图中能够满足要求的电路是( )33.小芳家里新买了一台电热水器，从“用户手册”中，她获得了以下资料.请根据这些资料完成相应的计算:A.外形尺寸(mm )B.技术数据(1)下图为安装示意图，安装时要将L形挂钩用膨胀螺钉固定在承重墙上,上表是热水器的部分数据，请估算L形挂钩受到的最大向下拉力F及对应此时膨胀螺钉与承重墙体间的摩擦力f.(2)这台热水器共有三挡加热功率，销售人员曾介绍说:热水器内部有两个加热管.请你根据销售人员的介绍，猜测并画出内部加热电路的主要结构(简化的等效电路图).然后依据你的猜想，计算出每个加热管的电阻值.(3)产品说明书上标明:当达到设定温度，停止加热后，如果水温降到低于设定温度4时，热水器将自动以设置功率将桶内的水加热至设定温度，如此反复直至手动停止加热.小芳想到了国家提倡的峰谷电价制度的有关规定:2011年起，本地的分时电价为:峰时段 (08:00 22: 00 ) 0. 6元厂度, 谷时段(22: 00次日08:00)0. 3元/度.她想，如果每天下午6点洗浴时需要把20的冷水加热至50 ，可以下午直接加热，也可以早晨8点前加热好，让热水器自动保温至下午6点，哪种方式更省钱呢?为此她利用热水器提供的测温功能测量了水温从50降至46需要190分钟，己知c水=4. 2 X 103J/(kg)，请帮她通过计算做出哪种方式更省钱的判断.34.随着社会的进步，电冰箱已经成为现代家庭不可或缺的家用电器，下表是某品牌电冰箱的铭牌.请认真阅读铭牌上的信息，并结合平时的生活经验回答下列问题:(1)小明认为，耗电量应当等于输入总功率与一天的时间的乘积，但计算后却发现差异很大，这是为什么?(2)电冰箱上标示的耗电量为0. 58 kW h/24 h.但是在炎热的夏季当电冰箱内装满食物后，小明利用电能表测量的结果大约是该耗电量的1. 5倍，其可能原因是什么?(3)若某电冰箱的耗电量按铭牌上标注的耗电量的1. 5倍计算，该电冰箱一天要工作多长时间?35.如图甲是一种WSJ-60型号电水壶，下图乙是电水壶的电路图，L1为电源指示灯、L2为保温指示灯、L3为加热指示灯，R1、 R2、R3为指示灯的保护电阻，其大小为100k左右;R为加热器，其电阻小于100; S1、 S2为压键开关;ST温控器是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，当温度升高到一定值后，会自动断开，从而实现了自动温度开关控制.当水壶放在底座上时，就分别压下压键开关S1、 S2，并接通电路，如果插头插入插座后，就接通了电源，电源指示灯就亮，反之就断开.该壶有手动和自动两种工作状态.当钮子开关拨到手动挡时，加热电阻连入，开始加热，水沸腾以后再将钮子开关拨回.当钮子开关拨到自动挡时，此时通过ST温控器将加热电阻连入，并开始加热;当水沸腾后，ST温控器的触点断开，进入保温状态，保温指示灯亮;当水的温度低于某温度后，ST温控器又重新接通，再次进入加热状态.若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计，根据以上叙述与观察，请回答以下问题.(1)在下列空格中填写“亮”或“不亮”. 手动状态通电工作时，电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 . 自动状态通电工作时，水沸腾前:电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 .水沸腾后:电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 .(2)现将一满壶25 的水在标准大气压下烧开需时10 min，请计算该电水壶的热效率.水的比热容c水=4. 2 X 103J/(kg).(3)通过分析电水壶的电路，说明为什么处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯是不亮的?(4)试计算电水壶正常工作时其加热电阻的阻值是多大?如果指示灯的保护电阻的大小是100k，当它处于保温状态时，试计算电水壶保温时的功率有多大?由此可以说明什么问题?36. 目前市场上有一种热水器叫做“空调热水器”，又名“冷气热水器”，顾名思义，就是可同时提供空调制冷和热水供应的热水器.其最大的好处是相比传统的电热水器和燃气热水器，这种热水器非常节能.其原理与普通的空调相似，如图所示.(1)根据图简述这种热水器的工作原理;(2)以下为某种品牌的三种型号“空调热水器”的测定参数(在环境温度20 ，进水温度20时测定):请根据上表数据计算或分析:根据型号A的热水产率，计算说明为什么这种“空调热水器”比传统的电热水器更节能水的比热容c水=4. 2 X 103J/(kg);这种热水器有一种性能参数叫做“能效比”，其定义为:当水吸收Q的热量，电流所做的功为W时，能效比.A型号热水器的能效比为多少？ (3)若B型号与其他两种型号的能效比相同，而出水温度只要求达到45时，它的实际热水产率会是多少?37.为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制.一个是利用光敏器件制成的“光控开关”，它的作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开;一个是利用声敏器件制成的 “声控开关”，它的作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开. (1)请将图甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路. (2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路.晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便.不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息.还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮.现在再给你两个开关S1、S2，在图乙中完成对这个“聪明”电路的改装，并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关S1、S2的断开与闭合情况.参考答案1. A2. BC3. C4. D5D6(1)0. 1 A 4. 4 V (2)1 100 W7(1)Q吸=c水m(t2-t1) =4. 2x 103 J/(kg)x1.5kg x (90-20) =4.41X105J.(2)W =Pt=550 W X 15 X 60 s =4. 95 X 105 J.(3)S0断开时，只有R2为保温，.8. (1)当只闭合S3时，R1和R2串联在电路中，R串= R1+R2=10+30=40，0.15A.(2)当只断开S1时，只有R2接入电路中， .(3)当R1和R2并联在电路中时，电路的总功率最大，.当R1和R2串联在电路中时，电路的总功率最小，.9. (1)加热电阻的阻值:； (2)装满水后，壶中的水的质量:m=V=1. 0X 103 kg/m3 X 1. 5 X 10-3 m3=1. 5 kg.(3)水的末温:t=100，水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0) =4. 2x 103 J/(kg)x1.5kg x (100-20) =5.04X105J;(4)消耗的电能:W= Q吸= 5. 04 X 105J，所需要的时间:.10. (1)由压强公式可得. (2)底板吸热量Q为Q=cmt =0.46x 103 J/(kg)x1kg x (220-20) =9.2X104J; (3)从工作程序示意图可知，电熨斗工作和间歇的时间比为3:1，在10 min内通电时间为7. 5 min，消耗电能为 W=Pt=1000WX7.5X60s=4.5X105J.11. (1)当水温为100时，电压表的示数达到最大值为U0 =3 V. . 由图像可知，水温为100时，热敏电阻的阻值为100 . U热 = IR热=0. 03 A X 100=3 V. P热=U热I=3 V X 0. 03 A=0. 09 W. U= U热+U0=3 V+3 V=6 V.(2)当温度为0时，从图像可知，热敏电阻的阻值为500. .所以0应该与电压表刻度盘的1V的位置对应.(3)不均匀.理由:1V与3V的中间是2V，我们可以计算出电压表示数是2V时，热敏电阻的电阻为200 ，由图像可以看出电阻为200时对应的温度大约为35 ，而非0与100的中间值50 ，所以它的刻度是不均匀的.12. (1)温度计示数(2)如图所示(其他答案合理即可)13. 并 过大(或很大、增大、较大) 热量14. 金属外壳 甲15. C16. D17. D18. 如图所示19. B20. B21. B22. (1)由表中数据和焦耳定律可得 Q=I2Rt=(20 A)2 X0. 2X0. 5 s=40 J. 灯丝的质量m为 m =V =11 X 103 kg/ m3 X 5 X 10-2 m X2 X 10-6 m2 =1. 1 X 10-3 kg. 由热量公式Q=cmt可得 . (2)电流通过铜丝时，短时间发出的热量无法使铜丝的温度升到熔点.23. (1)W=(376.4-375. 5)kWh =0. 9 kWh. (2)W=Pt =8.6X10-3 kWX1X106X15X30h =3. 87X 106 kWh. (3)可以从平时的使用习惯、电视本身的结构上加以回答.24. (1)2 A (2)110025. (1)地线 插入插座时外壳先接地线，拔出插座时外壳后脱离地线(2). (3) 250 mL水的质量:m=V=1.0X103 kg/m3 X 250 X 10-6 m3 =0. 25 kg.水吸收的热量: Q=c水m(t2-t1) =4. 2x 103X0.25X58J=6.09X104J.消耗的电能:W总 =Pt=1 100 W x 60 s=6. 6 x 104 J. (4)我国的能源消耗以化石能源为主，鼓励使用高效家电产品，可有效提高能源利用率，实现节能减排，保护环境，促进社会可持续发展.26. (1)“10A”表示允许通过的最大电流 (2)它比其他两脚稍长一些，插插头时能使家用电器的金属外壳先接地，拔插头时能使金属外壳后离开地线，即使家用电器因绝缘不好“漏电”，人也不会触电.27. (1)m=V=1. 0 X 103 kg/m3 X 100 X 10-3 m3=100kg. Q吸=c m(t-t0)=4. 2x 103 J/(kg)X100kgx (50-20)=1. 26 X 107 J.(2).(3).28. 售货员说的是微波炉功率虽大，但往往使用时间短，根据W=Pt，所以费不了多少电能;微波炉一开就“烧保险”是指微波炉的功率大.因为用电器的总功率过大，由可得电路的总电流变大，容易烧断保险丝.29. (1)乙图做法更安全，因为洗衣机外壳接地线可防止漏电时触电的发生.(2)由电功公式分别计算洗衣和脱水时电流所做的功W1=UI1t1=220 VX0.5 AX20X60 s=1. 32 x 105 J.W2=UI2t2=220 VX0. 8 AX5X60 s=5. 28 x 104 J.W总= W1+ W2=1. 32 X 105J+5.28X104J=1.848X105 J.由焦耳定律可得Q1=I12Rt1= (0.5A)2X20 X20X60 s=6 x 103 J.Q2=I22Rt2= (0.8A)2X18 X5X60 s=3456 J.Q总= Q1+ Q2=6000 J +3456 J =9456 J. 由能的守恒和转化可知转化为机械能的有 E机= W总- Q总=1. 848 X 105 J-9 456 J =175 344 J.30. (1)单向 (2)该LED正常工作时，通过的电流为20 mA. PLED=ULEDILED=3 VX0. 02 A=0. 06 W. U=U-ULED=4. 5 V-3 V=1. 5 V.31. 360 0.02532. A33. (1)电热水器总重 G总 =m水g+水Vg =19 X 10 N+ 50 X 1 X10 N= 690 N.电热水器挂在L形挂钩上时，其受力情况如图所示.因电热水器静止，所以沿竖直方向二力平衡，因此对L形挂钩向下的拉力.F=G总=690 N.因L形挂钩静止，电热水器上端所受的水平向左的拉力等于膨胀螺钉所受的摩擦力，以悬挂架下端为轴，根据杠杆平衡条件有fD=G总C. . (2)由热水器的三挡功率的数值关系猜测得热水器加热部分的等效电路图如图所示，其中加热管R1的额定功率为1000 W，电热管R2的额定功率为500 W.加热管的电阻分别为，(3)忽略加热过程的热损失，直接加热消耗的电能为:W1=Q1=cmt1=4.2x 103 J/(kg)x50kg x (50-20)=6.3X106J=1.75kWh.下午加热的电费支出为:0. 6元/kWhX 1. 75 kWh=1. 05元.早晨8点前加热，电费支出为:0. 3元/kWhX 1. 75 kWh=0. 525元.加热升温4所需电能W2=Q2=cmt2=4.2x 103 J/(kg)x50kg x (50-46)=8.4X105J.加热升温4所需时间(设加热功率为2 500 W): t1= W2/P3=336 s=5. 6 min(这段加