2026年综合应用创新题典中点九年级物理全一册沪粤版第93页答案
9.(图像分析)如图是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图像,若将它们串联接在电压为2.5 V的电源两端,则工作10 s后电路中的小灯泡消耗的电能为
0.5
J。若将它们并联接在电压为4 V的电源两端,相同时间内,L和R消耗的电能之比为
3 : 2

答案

9. 0.5;3 : 2

解析

【分析】
解决本题需结合串并联电路特点,从I-U图像中提取对应电压、电流值:串联时电流相等,总电压为各部分电压之和,据此找到小灯泡的电压和电流,计算电能;并联时各支路电压相等,相同时间内电能之比等于电流之比,从图像读取对应电流即可。
【解析】
1. 串联接在2.5V电源时:
串联电路电流处处相等,总电压等于各部分电压之和,即$U_{总}=U_L + U_R=2.5V$。
电阻R是定值电阻,由图像知,当$U_R=4V$时,$I_R=0.2A$,则$R=\frac{U_R}{I_R}=\frac{4V}{0.2A}=20Ω$,故$U_R=I×20Ω$。
代入总电压公式得:$U_L + 20I=2.5V$。结合小灯泡L的I-U图像,当$I=0.1A$时,$U_R=0.1A×20Ω=2V$,此时$U_L=2.5V -2V=0.5V$,符合图像对应关系。
小灯泡消耗的电能:$W_L=U_LIt=0.5V×0.1A×10s=0.5J$。
2. 并联接在4V电源时:
并联电路各支路电压相等,故$U_L'=U_R'=4V$。由图像读取:$U=4V$时,$I_L=0.3A$,$I_R=0.2A$。
相同时间t内,电能之比:$\frac{W_L}{W_R}=\frac{U I_L t}{U I_R t}=\frac{I_L}{I_R}=\frac{0.3A}{0.2A}=\frac{3}{2}$,即$3:2$。
【答案】
0.5;3:2
【知识点】
电能计算、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题结合I-U图像考查串并联电路规律与电能计算,关键是从图像中匹配对应电压、电流值,难度适中,需掌握图像分析能力。
【难度系数】
0.5
10. 如图所示,电源电压保持不变,$R_1$与$R_2$是定值电阻,其中$R_2$的阻值为15 Ω,只闭合开关S时,电流表的示数为0.4 A,20 s内电路消耗的电能为
48
J;当开关S、$S_1$都闭合时,10 s内整个电路消耗的电能为30 J,则定值电阻$R_1$的阻值为
60
Ω。

答案

10. 48;60

解析

【分析】
首先明确不同开关状态下的电路结构:只闭合开关S时,电路为R₂的简单电路,电流表测通过R₂的电流;开关S、S₁都闭合时,R₁与R₂并联,电流表测干路电流。解题时先利用只闭合S的条件求出电源电压,再根据电能公式计算对应电能,最后结合并联电路电流规律和欧姆定律求出R₁的阻值。
【解析】
1. 只闭合开关S时,电路为R₂的简单电路,已知I₂=0.4A,R₂=15Ω,根据欧姆定律得电源电压:
$U = I_2R_2 = 0.4\ \mathrm{A} × 15\ \Omega = 6\ \mathrm{V}$
20s内电路消耗的电能:
$W_2 = UI_2t_1 = 6\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A} × 20\ \mathrm{s} = 48\ \mathrm{J}$
2. 当开关S、S₁都闭合时,R₁与R₂并联,10s内总电能$W_{\mathrm{总}}=30\ \mathrm{J}$,根据电能公式$W=UIt$得干路电流:
$I_{\mathrm{总}} = \frac{W_{\mathrm{总}}}{Ut_2} = \frac{30\ \mathrm{J}}{6\ \mathrm{V} × 10\ \mathrm{s}} = 0.5\ \mathrm{A}$
并联电路干路电流等于各支路电流之和,因此通过R₁的电流:
$I_1 = I_{\mathrm{总}} - I_2 = 0.5\ \mathrm{A} - 0.4\ \mathrm{A} = 0.1\ \mathrm{A}$
根据欧姆定律得R₁的阻值:
$R_1 = \frac{U}{I_1} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} = 60\ \Omega$
【答案】
48;60
【知识点】
电能计算;并联电路特点;欧姆定律
【点评】
本题考查电学基础公式和规律的应用,核心是正确分析开关不同状态下的电路结构,结合并联电路特点、欧姆定律和电能公式逐步计算,属于常规基础计算题。
【难度系数】
0.5
11.(新科技)如图所示为搭载自主知识产权芯片的某国产手机。该手机采用锂离子聚合物5 000 mA·h不可拆卸式电池,电池工作电压为3.7 V,则一次充满电储存电能为
66 600
J。该手机支持有线最大超级快充20 V/4.4 A,兼容11 V/6 A或10 V/4 A等超级快充,若充电10分钟,最多可充满
79
%的电量。(百分号前保留整数)

答案

11. 66 600;79 【点拨】电池一次充满电储存电能$W=UIt=3.7\ \mathrm{V} × 5\ 000 × 10^{-3}\ \mathrm{A} × 1 × 3\ 600\ \mathrm{s}=66\ 600\ \mathrm{J}$;充电10 min最多可以充的电量$W'=U'I't'=20\ \mathrm{V} × 4.4\ \mathrm{A} × 10 × 60\ \mathrm{s}=52\ 800\ \mathrm{J}$,则若充电10分钟,最多可充满电量的百分比$\frac{W'}{W}=\frac{52\ 800\ \mathrm{J}}{66\ 600\ \mathrm{J}} \approx 79\%$。

解析

【分析】
要解决本题,需利用电能计算公式$W=UIt$,解题关键是统一单位:计算总电能时,电池容量的单位$mA·h$需转换为$A·s$($1mA=10^{-3}A$,$1h=3600s$);计算充电电能时,需选择最大充电规格(题目中最大充电参数为$20V/4.4A$),再将充电时间$10$分钟转换为秒,最后用充电电能除以总电能,得到充电百分比。
【解析】
1. 计算一次充满电储存的电能:
电池电压$U=3.7V$,电池容量$I×t=5000mA·h=5000×10^{-3}A×3600s=18000A·s$,
根据电能公式$W=UIt$,总电能$W=3.7V×18000A·s=66600J$。
2. 计算充电10分钟最多可充满的电量百分比:
最大充电参数为$U'=20V$、$I'=4.4A$,充电时间$t'=10min=10×60s=600s$,
充电电能$W'=U'I't'=20V×4.4A×600s=52800J$,
充电百分比$\frac{W'}{W}×100\%=\frac{52800J}{66600J}×100\%≈79\%$。
【答案】
66600;79
【知识点】
电能计算、单位换算
【点评】
本题结合国产手机的新科技场景,考查电能的计算,重点在于单位的正确转换,需学生熟练运用电功公式,同时理解最大充电规格的选择,题目贴近生活实际,难度适中。
【难度系数】
0.6
12. ★★(日常生活)阳春四月,在龙湖葡醍海湾近2公里樱花大道内,大片的樱花已迎风绽放,花如海,人如潮,蔚为壮观。为确保游客安全,主办方增设了无人机执勤。新型无人机具有可以一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、运送货物、GPS定位等功能。如表所示是该无人机的部分参数:
(1)某次该无人机从地面匀速竖直升空至20 m高处,然后悬停,无人机上升过程中电动机消耗的电能为多少?(忽略空气阻力影响,g取10 N/kg)
(2)该无人机所需的能量是由内部的一块锂电池提供,其容量为6 000 mA·h。若飞行时电动机以最大机械功率工作,则该无人机最多能水平飞行的距离为多少?

答案

12. 【解】(1)无人机的重力$G=mg=2\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=20\ \mathrm{N}$,无人机克服重力所做的功$W_{\mathrm{有用}}=Gh=20\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{m}=400\ \mathrm{J}$,由$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{电}}}$可知,无人机上升过程中电动机消耗的电能$W_{\mathrm{电}}=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{\eta}=\frac{400\ \mathrm{J}}{80\%}=500\ \mathrm{J}$。
(2)锂电池储存的电能$W=UIt=12\ \mathrm{V} × 6\ 000 × 10^{-3}\ \mathrm{A} × 1 × 3\ 600\ \mathrm{s}=259\ 200\ \mathrm{J}$,电动机的能量转化效率为80%,则可转化的机械能$W_{\mathrm{机械}}=80\% W=80\% × 259\ 200\ \mathrm{J}=207\ 360\ \mathrm{J}$,由$P=\frac{W}{t}$可知,最长飞行时间$t'=\frac{W_{\mathrm{机械}}}{P}=\frac{207\ 360\ \mathrm{J}}{160\ \mathrm{W}}=1\ 296\ \mathrm{s}$;由$v=\frac{s}{t}$可知,该无人机最多能水平飞行的距离$s=vt'=20\ \mathrm{m/s} × 1\ 296\ \mathrm{s}=25\ 920\ \mathrm{m}$。

解析

【分析】
第(1)问:无人机匀速竖直升空时,克服重力做的功是有用功,电动机消耗的电能是总功,利用能量转化效率公式即可求出电动机消耗的电能。第(2)问:先计算锂电池储存的总电能,结合转化效率得到可利用的机械能,根据机械功率求出飞行时间,最后用最大水平速度乘时间得到飞行距离。
【解析】
(1) 无人机的重力:$G = mg = 2\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 20\ \mathrm{N}$,
无人机上升过程中克服重力做的有用功:$W_{\mathrm{有用}} = Gh = 20\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{m} = 400\ \mathrm{J}$,
由能量转化效率公式$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{电}}}$,可得电动机消耗的电能:$W_{\mathrm{电}} = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{\eta} = \frac{400\ \mathrm{J}}{80\%} = 500\ \mathrm{J}$。
(2) 锂电池储存的电能:$W = UIt = 12\ \mathrm{V} × 6000 × 10^{-3}\ \mathrm{A} × 3600\ \mathrm{s} = 259200\ \mathrm{J}$,
转化的机械能:$W_{\mathrm{机械}} = \eta W = 80\% × 259200\ \mathrm{J} = 207360\ \mathrm{J}$,
由$P = \frac{W}{t}$得最长飞行时间:$t' = \frac{W_{\mathrm{机械}}}{P} = \frac{207360\ \mathrm{J}}{160\ \mathrm{W}} = 1296\ \mathrm{s}$,
水平飞行的最大距离:$s = vt' = 20\ \mathrm{m/s} × 1296\ \mathrm{s} = 25920\ \mathrm{m}$。
【答案】
(1) $500\ \mathrm{J}$;(2) $25920\ \mathrm{m}$
【知识点】
机械功计算、能量转化效率、电能与功率计算
【点评】
本题结合无人机实际应用,考查力学与电学的综合计算,需明确有用功与总功的关系,注意单位统一,难度适中。
【难度系数】
0.6
13. ★★★(新定义)有“公知”称新能源车的电池组能量密度(能量与质量的比值)没有汽油的高。已知某新能源车的电池组电容量为100 kW·h(1 kW·h=$3.6× 10^6$ J),由7 000多枚18650电池()组成,电池组总质量约900 kg。
(1)“能量密度”相当于哪个物理量:
热值

(2)100 kW·h约为
$3.6 × 10^8$
J,该新能源车电池组的能量密度是
$4 × 10^5\ \mathrm{J/kg}$

(3)已知汽油的能量密度为$4.6× 10^7$ J/kg,故“公知”的说法是
正确
(填“正确”或“错误”)的。
(科普:车的电池组不是一次性用品,而是可反复充电使用的)

答案

13. (1)热值 (2)$3.6 × 10^8$;$4 × 10^5\ \mathrm{J/kg}$ (3)正确
【点拨】(1)由题意知,电池组能量密度(能量与质量的比值),其单位为J/kg,而热值的单位也是J/kg,所以,“能量密度”相当于热值。(2)因为$1\ \mathrm{kW·h}=3.6 × 10^6\ \mathrm{J}$,所以,$100\ \mathrm{kW·h}=3.6 × 10^8\ \mathrm{J}$;该新能源车电池组的能量密度为$\frac{3.6 × 10^8\ \mathrm{J}}{900\ \mathrm{kg}}=4 × 10^5\ \mathrm{J/kg}$。(3)由于该新能源车电池组的能量密度小于汽油的能量密度,所以“公知”的说法是正确的。

解析

【分析】
要解决这道题,需逐步分析每个问题:(1)先明确能量密度的定义(能量与质量的比值)和单位,再对比热值的定义与单位,判断对应物理量;(2)利用电能单位换算关系计算100kW·h对应的焦耳数,再根据能量密度公式(总能量÷总质量)计算电池组的能量密度;(3)将电池组能量密度与汽油的能量密度比较,判断说法是否正确。
【解析】
(1) 由题意,能量密度是能量与质量的比值,单位为J/kg;热值是单位质量燃料完全燃烧释放的能量,单位也为J/kg,因此“能量密度”相当于热值。
(2) 单位换算:$100\ \mathrm{kW·h}=100×3.6×10^6\ \mathrm{J}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$;
能量密度计算:$\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{900\ \mathrm{kg}}=4×10^5\ \mathrm{J/kg}$。
(3) 电池组能量密度为$4×10^5\ \mathrm{J/kg}$,小于汽油的能量密度$4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}$,故“公知”的说法正确。
【答案】
(1) 热值 (2) $3.6×10^8$;$4×10^5\ \mathrm{J/kg}$ (3) 正确
【知识点】
热值、能量密度、单位换算
【点评】
本题结合新能源汽车的实际情境,考察对热值概念的理解、能量密度的计算及单位换算,难度适中,需学生准确把握物理量的定义和运算规则。
【难度系数】
0.6