2020浙教版九上科学第三章有关电学的实验探究和计算重难点精选题.docx

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1、能量的转化与守恒-:有关电学的实验探究与计算一、掌握电功，电功率的分析计算1 小英家里有一个电吹风，该电吹风的工作原理如图甲所示，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风 。 (1) 小英将电吹风插头接入家庭电路中，当电吹风吹热风时，电风扇与电热丝的连接方式是 联 。(2) 小英在某次用该电吹风将 头发吹干的全 过程中，为了知道这次使用电吹风时总共消耗的电能，她把电吹风的实际功率随时间的变化关系用图乙记录了下来，请你帮她算一算，她这次吹干头发的全过程电吹风总共消耗的电能是 J 。(3) 该电吹风的电热丝在工作时电阻值是 （保留两位小数） 。(4) 该电吹风使用几年后，发现其电热丝变细了，则电热丝

2、的电阻值将 。2 随着生活水平的提高，扫地机 器人逐步进入 普通家庭。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电座充电等诸多智能功能。如图是某款扫地机器人及铭牌上的部分参数。请回答下列有关问题：( 1 ) 电池容量 “2 000 m Ah” 是指当 工作电流为 2 000 mA ，能持续供电 1 h 。若充满电后所有电量用于扫地，则可供机器人持续正常工作多少时间？ 项目指标参 数 工作电压15 V功率30 W电池容量2 000 mAh( 2 ) 机器人的 供电系统设有 自动充电功能，当检测到电池容量低至 10% 时会自动返回充电。若返回过程中受到的阻力为 20 N ，为确保机器人能顺

3、利返回充电，需要充电时离充电座最远为多少米？ ( 剩余电池容量的 40% 用于提供克服阻力做功 )3 下表为某电烤箱铭牌，如图 乙 虚线框内所示是其内部简化电路图， R 1 和 R 2 均为电热丝。求： (1) 电烤箱在高温挡工作 10 min 所消耗的电能。(2) 电路中 R 2 的阻值。(3) 若在电路中加一个 “ 限高温开关 ” ，当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路。该开关最好安装在 A 、 B 、 C 中的 _ 点处。4 20132017 年中国风光互补路灯行业发展前景与投资预测分析报告数据显示，我国现有城乡路灯总数约有 2 亿只，并以每年 20% 的速度增长。我国有丰富的风能及太阳

4、能资源，路灯作为户外装置，两者结合做成风光互补路灯，无疑给国家的节能减排提供了一个很好的解决方案。如图为某公司生产的风光互补 LED 路灯外形图和电 路原理图，每套路灯的部分部件及参数如表。 (1) 该灯电路中，两只 LED 灯的连接方式是 。 ( 选填 “ 串联 ” 或 “ 并联 ”)(2) 两只 LED 灯正常发光时，通过光控开关 S 的电流为多大？(3) 国家发改委提供的数据显示，每燃烧 1t 标准煤可以发电 3000Kwh ，排放二氧化碳 2.61t ，假如传统路灯消耗的电能来自燃烧标准煤发电，用此套路灯替换 400W ，每天工作 10h 的传统路灯，则每套路灯 1 年 (365 天

5、) 可减少多少吨二氧化碳的排放？二、理解伏安法测电功率5 小雷想知道小灯的亮 暗程度与什么 因素有关，于是找来额定电流均小于 0.6A 、额定电压是 2.5V 的灯 L 1 和额定电压是 3.8V 的灯 L 2 ，先后接在电源电压恒为 6V 的电路中，按照如图所示的电路开始探究 。 (1) 若小雷连接电路后闭合开关， 灯 L 1 几乎不 发光，移动滑片 P 也不能改变灯的亮度原因是他把滑动变阻器的 （填 “A 、 B” 或 “C 、 D” ）接线柱接入了电路 。(2) 小雷排除故障后，按图所示的电路继续进行实验：闭合开关，滑片 P 向 （填 “A” 或 “B” ）端移动，使灯 L 1 发光，测

6、出灯 L 1 的相关物理量，记录和 计算结果如表： (3) 小雷注意到灯 L 1 的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越 (4) 用 L 2 替换 L 1 重复上面的实验时，需要改变 表的量程，发现灯 L 2 的亮度变化规律与灯 L 1 相似 。(5) 小雷在实验结束后与同学们讨论： 有同学认为 “ 用上表中灯 L 1 的 3 次电阻的平均值代表它的电阻更准确 ” 这种说法错误的原因是小雷忽略了 对小灯电阻的影响 有同学认为 “ 把灯 L 1 换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系， ” 你认为这种说法 （填 “

7、正确 ” 或 “ 错误 ” ）。6 在测量小灯 泡电功率的实 验中，实验室所提供的器材有：电源 ( 电压恒为 6 V) ，额定电压为 2.5 V ，电阻约为 10 的小灯泡，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。滑动变阻器规格有 (“10 1 A” ， “50 1.5 A”) 两个。 (1) 如图甲是小壮连接的部分实物图，请你用笔画线代替导线，将实物图连接完整。(2) 检查电 路连接无误后 ，将滑动变阻器的滑片置于 _ 端 ( 选填 “ A ” 或 “ B ”) ，闭合开关后，小壮立即发现小灯泡发光过亮不能进行实验，为了完成实验，接下来他的操作是 _ 。(3) 小壮改正错误后，闭合开关，改变滑

8、 动变阻器的阻值，记下各组对应的电压表和电流表的示数，并绘制如图乙所示的 I U 图像，根据图像可知小灯泡的额定功率是 _W ；图中从原点到点M再到点N的曲线，反映灯丝的电阻是 _ 。(4) 实验中，某同学的小灯 泡先由暗变亮 ，然后发出耀眼的光后被烧坏。为了避免灯丝烧断，请你提出在调节滑动变阻器的过程中应注意的事项。 _ 。7 小明在进行 “ 测量小 灯泡电功率 ” 的实验时，实验台上给他提供的器材有： 6V 蓄电池、电流表（ 0 0.6A 、 0 3A ）、电压表（ 0 3V 、 0 15V ）、 “ 50 、 1A ” 和 “ 10 、 1.5A ” 两种规格的滑 动变阻器，额定电压为

9、2.5V 的小灯泡（正常发光时的电阻约为 10 ）、开关各一个，导线若干。 (1) 为顺利完成实验，小明在实验中应选用规格为 的滑动变阻器 。(2) 请你用笔画线代替导线，帮小明将图甲的实物电路连接完整 。 （要求：滑片 P 向右移动时，小灯泡变亮）(3) 连好电路后，闭合开关， 通过移动滑动 变阻器的滑片，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制了 U I 图象如图乙所示 。 根据 U I 图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W ，当加在小灯泡两端的电压为 1.5V 时，小灯泡的电阻是 。(4) 小明根据 U I 图象中数据计算发现：随着小灯泡两端电压的增大，灯丝的电阻 ，你

10、认为原因可能是 。8 实验室有一小灯泡，上 面只标有 “2 .5 V” 的字样，小滨为了测定其额定功率，从实验室找来了如下器材：电压表 (0 3 V 和 0 15 V 两个量程 ) ；电流表 (0 0.6 A 和 0 3 A 两个量程 ) ；滑动变阻器 (20 1 A) ；电源 ( 电压恒为 6 V) ；开关；导线若干。 (1) 根据如 右 图甲所示的小滨的实验电路图，请你用笔画线代替导线，将 右 图乙所示的实物图补充完整。(2) 小滨连接完电路后，闭 合开关，发现 小灯泡微微发光，移动滑片，小灯泡亮度都不改变，请帮助小滨分析原因： _ 。(3) 解决上述问题 后，小滨又发 现他选用的电压表量

11、程 0 3 V 档已损坏，而另一量程档及其他器材都完好。为了测定小灯泡的额定功率，他想出了一个解决办法：用另一量程档和阻值为 6 的定值电阻 R 0 ，按如图甲所示的电路进行测量，闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，这时，电压表、电流表的示数如图乙、丙所示，电压表示数为 _V ，电流 表示数为 _A ，由此可以推断小灯泡的实际电压为 _V ，小灯泡的额定功率为 _W 。 三、关于焦耳定律的理解和应用9 某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关 S ，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电

12、压表读数和电流表读数。数据记录如表：U (A)I (A)W (J)Q (J)不转动0.20.2W 1Q 1转动3.01.2W 2Q 2利用如表数据计算和分析：(1) 电动机不转动时，通电 10s ，电动机所做的电功率 W 1 和所产生的热量 Q 1 。(2) 电动机转动时，通电 10s ，电动机所做的电功率 W 2 和所产生的热量 Q 2 。(3) 试比较 W 1 和 Q 1 的大小关系以及 W 2 和 Q 2 的大小关系，并分析其原因。10 把一个标有 “ 1 0 V 3W ” 小灯泡和定值电阻 R 串联后接在电压为 12V 的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作通过计算回答： (1) 通

13、过小灯泡的电流是多少？(2) 串联在电路中的定值电阻的阻值多大？(3) 该电路工作 10s ，定值电阻产生的热量是多少？11 如图所示，电动机 M 的线圈电阻为 0.5 ，当 S 断开时，电流表读数 1 A ，当 S 闭合时，电流表读数为 3 A 。问： (1) 电阻 R 为多大？(2) 电动机的机械功率为多大？(3) 电动机工作 2 min ，电动机线圈产生了多少热量？12 如图所示是一种老式电饭锅 的筒化电路原 理图，该锅的部分参数如下表，煮饭时，温控开关 S 是闭合的，饭熟后，锅内温度达到 103 时，温控开关 S 自动断开，电饭锅转入保温状态。(1) 在通常情况下用这种电饭锅烧水，开关

14、 S 的自动断电功能不起作用，这是为什么？(2) 发热板 R 1 的阻值是多少？(3) 保温时，发热板的发热功率是多少？(4) 从能量利用率的角度计算说明这种电饭锅的不合理性。四 、 综合运用13 如图甲所示 的电加热恒温 箱电路图，由控制电路和加热电路两部分构成，其中控制电路由 U 1 6 V 的电源、电磁继电器 ( 线圈电阻忽略不计 ) 、热敏电阻 R 1 和滑动变阻器 R 2 串接而成。加热电路由 U 2 220 V 的电源和 R 0 48.4 的电热丝串联而成。恒温箱内包含了图中虚线框内的电热丝 R 0 和热敏电阻 R 1 ，图乙是热敏电阻 R 1 的阻值随温度变化的图像。当控制电路中

15、的电流达到 0.05 A 时，衔铁被吸下来，触点处断开，加热电路停止工作，当控制电路中的电流小于 0.05 A 时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作，根据以上信息回答下列问题：(1) 当恒温箱中温度保持在 60 时，在图乙中读出对应的热敏电阻的阻值为 _ 。(2) 加热电路正常工作 1 min ，电流通过电热丝 R 0 做的电功是多少？(3) 通过调节控制电路中滑 动变阻器 R 2 接入电路的电阻，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度。如果滑动变阻器 R 2 的最大电阻为 90 ，该恒温箱能够设定的温度范围是多少？14 如图甲所示的热熔胶枪是一种装修工具，用于材料涂胶 。 它的内部有两只

16、相同的 PTC （正温度系数）加热元件其工作电路如图乙所示 。 扣动扳机能使固体胶条向前挤压，联动开关同时掷向 A 、 B ，枪口冒出胶液；松动扳机，联动开关同时掷向 B 、 C 。 单只 PTC 元件的电阻随温度的变化图象如图丙所示 。 求： (1) 热熔胶枪工作时，发生的能量转化为 ，当松动扳机时电路的连接方式是 。(2) 当松动扳机且温度为 170 时， 0.5min 电路产生的热量是多少？(3) 热熔胶枪工作 时的最大功率是多少？15 如图甲是某品牌电压力 锅，图乙所示 是它的简化电路图 R 1 、 R 2 是定值电阻，闭合开关 S 1 ，开关 S 2 与触点 b 接通，电压力锅处于加

17、热状态，此时电压力锅的功率 P 1 =1000W ，通过 R 1 的电流为 I 1 ，当锅内的气压达到设定值时， S 2 自动与触点 b 断开并与触电 a 接通， S 1 仍闭合电压力锅处于保压状态，此时电压力锅的功率为 P 2 ，通过 R 2 的电流为 I 2 图 2 是表示做好某次饭的过程中，电压力锅从加热到保压消耗的电功率与时间的关系，已知 I 1 =5I 2 求：(1) 电压力锅处于加热状态时，通过电阻 R 1 的电流 。(2) 电压力锅处于保压状态时的功率 P 2 。(3) 用电高峰期，电路的实际电压为 210V ，电压力锅做好同样一次饭，处于加热过程实际需要的时间 。 （不考虑能量

18、损失） 九上科学精选习题十：有关电学的实验探究与计算 参考答案1 、 答案： (1) 并联； (2) 1.02 10 5 ； (3) 69.14 ； (4) 变大【 解析 】解：（ l ）要让电吹 风工作时吹出 热风，需要电动机和电阻丝同时工作，即开关应置于图甲中的 1 位置，此时电风扇与电热丝是并列连接在电源上的，所以是并联连接(2) 根据功率随时间的变化关系图象可知：P 热 =800W ， t 1 =2min=120s ，P 凉 =100W ， t 2 =3min 2min=1min=60s ，W 总 =W 热 +W 冷 =P 热 t 1 +P 凉 t 2 =800W 120s+100W

19、60s=1.02 10 5 J (3) 电热丝的功率： P=P 热 P 凉 =800W 100W=700W ，由 P=UI ， I= 得， R= = 69.14 ；(4) 使用几年后，电热丝变细，但电热丝的材料、长度因素都不变，只有横截面积变小，电阻变大2 、 答案： （ 1 ） 1h ；（ 2 ） 216m 【 解析 】解：（ 1 ）电池的容量为 W=UIt=15V 2A 3600s=108000J ，由 P= 得： t= = =3600s=1h ；（ 2 ）克服摩擦力做到功为： W=UIt=15V 2A 3600s 10% 40%=4320J ；根据 W=Fs 得： s= = = 216m

20、 ；3 、 答案： (1)6.610 5 J (2)66 (3) B（ 3 ）“限高温开关”，当电烤箱通过一定温度时能自动断开电路，接在火线上，在温度过高时，切断火线，所以开关接在 B 处4 、 答案： (1) 并联；(2) 两只 LED 灯正常发光时，通过光控开关 S 的电流为 5A ；(3) 每套路灯 1 年 (365 天 ) 可减少 1.27t 二氧化碳的排放解答： (1) 由于路灯工作时互不影响即可以独立工作，则可知两只灯是并联的；(2) 两只 LED 灯正常 发光时，总功 率为 P =60W+60W=120W ，又知 U =24V ，由 P = UI 可得：通过光控开关 S 的电流为

21、 I = = =5A ；(3) 由 P = 得： 400W 的灯一年消耗的电能为： W = P t =0.4kW10h365=1460kWh ，则每套路灯 1 年 (365 天 ) 可减少二氧化碳的排放量为： m = 2.61t=1.27t 。5 、 答案： ( 1 ) A 、 B ； ( 2 ) A ； ( 3 ) 大； ( 4 ) 电压； ( 5 ) 温度； 正确解析： ( 1 ) 闭合开关 ，灯几乎不发 光 电路电流太小 电路电阻太大，并且移动滑动变阻器滑片，灯泡亮度不改变，滑动变阻器都接下面 A 、 B 两个接线柱；( 2 ) 滑动变阻器接入 A 接线 柱，滑片在 B 端，滑动变阻器连

22、入电路电阻最大，电流最小，起到保护电路作用继续实验时，滑动变阻器阻值减小，滑片向 A 端移动；( 3 ) 从实验 1 实验 2 实验 3 ，灯泡越来越亮，灯泡实际功率越大；( 4 ) L 1 的额定功率为 2.5V ，电 压表选择 0 3V 量程； L 2 的额定功率为 3.8V ，电压表选择 0 15V 量程；所以 L 2 替换 L 1 ，同时更换电压表量程；( 5 ) 灯丝电阻受温度影响较大，灯泡在不同电压下，温度不同，灯丝中电阻不同，计算平均值代表灯丝电阻无意义，小雷忽略温度对电阻的影响； L 1 换成定值电阻，能保持电阻不变，通过改变电压来改变电流能探究电流跟电压的关系6 、 答案：（

23、 1 ）如下图： （ 2 ） A ； 断开开关换接 “50 、 1.5A” 滑动变阻器重新实验； （ 3 ） 0.625 ； 变化的；（ 4 ）缓慢调节滑动变阻器的滑片，同时观察电压表的示数，使其不能超过小灯泡额定电压值的 1.2 倍解析： （ 1 ）根据电流表串 联在电路中， 电压表并联在小灯泡两端，滑动变阻器串联并且一上一下接线，连接电路；如下图：（ 2 ）闭合开关前，将滑片置于阻值最大处，根据连接确定滑片应该置于 A 端；闭合开关后，小灯泡发光过亮，是由于所使用滑动变阻器阻值太小；接下来应该断开开关，换用 “50 、 1.5A” 的滑动变阻器重新做实验；（ 3 ）根据图象可知 U=2.5

24、V 时， I=0.25A ，则 P=UI=2.5V0.25A=0.625W ；图中从原点到 M 点再到 N 点的曲线；可以看出小灯泡两端电压增大，电流也随着增大，反映灯丝的电阻是变化的；（ 4 ）为了避免灯丝烧断，可以调节滑动变阻器保证电压表的示数低于或等于额定电压来进行实验7 、 答案： (1) 50 、 1A ； (2) 电路图如图所示； (3) 0.5 ； 10 ； (4) 增大；灯丝温度升高，电阻增大【 解析 】解： (1) 灯泡正常发光时的电流约为 I= = =0.25A ，此时滑动变阻器两端电压 U 滑 =U U L =6 V 2.5V=3.5V ， I= ， 滑动变阻器接入电路的

25、阻值 R 滑 = = =14 10 ，因此应选规格为 50 、 1A 的滑动变阻器 (2) 灯泡额定电压是 2.5V ，电压表选 0 3V 量程，滑动变阻器串联接入电路，电压表与灯泡并联，电路图如图所示(3) 由图乙所示图象可知，灯泡额定电压 2.5V 对应的电流为 0.2A ，灯泡额定功率 P=UI=2.5V 0.2A=0.5W ；由图象可知，电压 1.5V 对应的电流为 0.15A ， I= ， 此时灯泡电阻 R= = =10 (4) 根据 U I 图象中数据 计算发现：随 着小灯泡两端电压的增大，灯丝的电阻增大，这是因为随灯泡电压与电流增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，从而灯丝电阻增

26、大8 、 答案：（ 1 ）实物电路图如图所示；（ 2 ）滑动变阻器同时接下面两个接线柱；（ 3 ） 5.5 ； 0.5 ； 2.5 ； 1.25 解析 ：（ 1 ）灯泡额定电压为 2.5V ，电压表选 0 3V 量程，根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：（ 2 ）闭合开 关，小灯泡微 微发光，说明电路电流很小，电路总电阻很大；移动滑片，小灯泡亮度都不改变，说明滑动变阻器不能改变电路总电阻，可能是由于滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器被接成定值电阻造成的（ 3 ）由题意可知，电压 表量程为 0 15V ，由图示电压表可知，其分度值为 0.5V ，示数为 5.5V ；由电路图可知

27、，电流表量程为 0 0.6A ，由图示电流表可知，其分度值为 002A ，示数为 0.5A ，灯泡两端电压： U=UV-IR0=5.5V-0.5A6=2.5V ，灯泡额定功率 P=UI=2.5V0.5A=1.25W 9 、 答案： (1) W 1 =0.4J Q 1 =0.4J ( 2 ) W 2 =36J Q 2 =14.4J ( 3 ) W 1 Q 2 ，其原因是电动机不转动时，全部转化为内能，电动机转动时，有一部分转化为动能，有一部分转化为内能解答： (1) 电动机不转动时，电能全部转化为内能，所以 W 1 =U 1 I 1 t=0.2V0.2A10s=0.4J ；因为 I = ，所以电

28、动机不转动时电阻 R= = =1 ，电动机所产生的热量 Q 1 = I 1 2 Rt =(0.2A) 2 110s=0.4J ；(2) 因为 I = ，通电 10s ，电动机所做的电功率 W 2 = U 2 I 2 t =3.0V1.2A10s=36J ，电动机转动时电阻 R 与电动机不转动时的电阻相等，电动机所产生的热量 Q 2 = I 2 2 Rt =(1.2A) 2 110s=14.4J ；(3) 通过上 述计算可得， W 1 Q 2 ，其原因是电动机不转动时，全部转化为内能，电动机转动时，有一部分转化为动能，有一部分转化为内能。 10 、 答案 ： (1) 通过小灯泡的电流是 0.3A

29、 ；(2) 串联在电路中的定值电阻的阻值是 6.7 ；(3) 该电路工作 10s ，定值电阻产生的热量是 6.03J 解析 ： (1) 因为 P=UI ，所以灯泡正常发光的电流为 I= = =0.3A ；(2) 因为 P= ，所以灯泡电阻为 R L = = 33.3 ，串联电路总电阻为 R 总 = = =40 ，定值电阻的阻值为 R=R 总 R L =40 33.3 =6.7 ；(3) 定值电阻产生的热量为 Q=I 2 Rt= （ 0.3A ） 2 6.7 10s=6.03J 11 、 【答案】 (1)10 (2)18 W (3)240 J12 、 【答案】 (1) 在通常情况烧水，温度达不到

30、 103 ，温控开关不起作用(2)55 (3)35.2 W(4) 保温时的能量利用率很低，浪费了能源，因此电饭锅设计的不合理。13 、 【答案】 (1) 70 _ (2)610 4 J (3) 室温 130 14 、 答： (1) 电能转化为内能；串联；(2) 当松动扳机且温度为 170 时， 0.5min 电路产生的热量是 600J ；(3) 热熔胶枪工作时的最大功率是 110W 解析 ： (1) 热熔胶枪工作时，将电能转化为内能；松动扳机，联动开关同时掷向 B 、 C ，由电路图可知当松动扳机时，电路的连接方式是串联； (2) 分析乙、丙图可知，松动扳机且温度为 170 时， R 1 与

31、R 2 串联，且 R 1 =R 2 =1 210 R=R 1 +R 2 =2420 故电路中的电流为：I= = = AQ=I 2 Rt= （ A ） 2 242030s=600J ；(3) 当温度为 70 ，扣动扳机时， R 1 与 R 2 并联，且 R 1 =R 2 =880 此时可达最大功率：P 最大 = + =2 =2 =110W 15 、 答案 ： (1) 电压力锅处于加热状态时，通过电阻 R 1 的电流为 4.5A ；(2) 电压力锅处于保压状态时的功率 P 2 为 200W ；(3) 用电高峰期，电路的实际电压为 210V ，电压力锅做好同样一次饭，处于加热过程实际需要的时间为 1

32、0.98min 解析 ：(1) 由题，闭合开关 S 1 ，开关 S 2 与触点 b 接通， R 1 接入电路，电压力锅处于加热状态，根据 P=UI ，通过电阻 R 1 的电流： I 1 = = 4.5A ；(2) 闭合开关 S 1 ，开关 S 2 与触点 a 接通， R 2 接入电路，电压力锅处于保压状态，根据 P=UI 得： U= ，所以 = ，已知 I 1 =5I 2 即： = ，解得： P 2 =200W ；(3) 根据 Q=W= t ，电路的实际电压为 210V ，加热状态下需要热量相同， Q 1 =Q 1 ，则： t 1 = t 1 ，即： 10min= t 1 ，解得： t 1 10.98min