18.1电能的产生 练习
一、单选题
1．小明将铜片、锌片插入土豆，制成土豆电池，如图甲所示，闭合开关S1，发光二极管发光；为判断土豆电池的正负极，小明将发光二极管更换成电压表，试触开关S2，发现电压表的指针向左偏转，下列说法正确的是（ ）
A．土豆电池将电能转化为光能
B．锌片是土豆电池的正极
C．判断土豆电池正负极时，选择电流表更合适
D．铜片是土豆电池的正极
2．下列由日常生活联想到的物理知识中，错误的是
A．冬天穿在身上的羽绒胀特别容易粘细小毛屑，这是摩擦起电的缘故
B．塑料、陶瓷、油、橡胶都是绝缘体，不容易导电
C．有4个灯泡，由一个开关控制，同时发光、熄灭，说明这4个灯泡是串联的
D．干电池向外供电时，将化学能转化为电能
3．在烧杯中加入盐水，将铜片和锌片放在盐水中，这就是一个电池。用电压表测量这个自制电池的电压，其现象如图所示。则以下说法正确的是（ ）
A．自制电池的作用是提供电流
B．盐水电池工作时将电能转化为化学能
C．自制电池中铜片为负极，锌片为正极
D．铜片与电压表之间的电流方向为铜片流向电压表
4．2月20日，一场无人机灯光秀在大唐芙蓉园上演（如图所示）．300架无人机分为A、B两组，通过动态飞行和灯光变化在空中摆出“西安年·最中国”的汉字 造型等多种不同造型，为市民和游客带来新奇的新春视觉盛宴．下列说法中正确的是
A．起飞前，无人机静止在地面上（螺旋桨未转动），无人机的重力和地面对它支持力是一对相互作用力
B．无人机在空中悬停摆出造型，游客纷纷拍照，但发现拍摄的照片太小，于是将镜头向后缩
C．飞行时无人机的电池将化学能主要转化为电能
D．表演结束后，无人机在匀速下落过程中，机械能保持不变
5．如图同学用水果使小灯泡发光的方案中，哪种方案小灯泡最亮（水果电池的铜片正极、锌片为负极）（ ）
A． B．
C． D．
6．下列说法正确的是（ ）
A．电荷的移动一定会形成电流
B．用电器电功率越大，它消耗的电能就越多
C．两个小灯泡两端的电压相等，则两灯一定是并联
D．可以借助发光二极管判断电源的正负极
7．图是小明家上月月初和月末的电能表表盘示意图，表盘上“1600 imp/(kW·h)”表示用电器每消耗1 kW·h的电能，电能表上的指示灯闪烁1600次．断开其他用电器，只让电饭锅单独工作2 min，指示灯闪烁32次．下列选项正确的是
A．小明家干路中的电流不得超过10 A
B．小明家上月消耗的电能为911 kW·h
C．小明家使用的电饭锅消耗的电能为0.02 kW·h，合7.2×104 J
D．指示灯每小时闪烁1600次
8．如图所示，将橙子、番茄、火龙果分别用铜片和锌片插入它们中用导线连接，闭合开关，发光二极管发光。下列说法中错误的是（ ）
A．铜片、锌片、水果组成电源
B．铜片是电源的正极
C．整个电路中电流的形成原因都是因为自由电子在定向移动
D．若开关断开，插在火龙果上的铜片和锌片之间有电压
二、多选题
9．取一个番茄，把锌片、铜片插入其中，就制成了一个水果电池。用电压表测量电压如图1所示，下列说法正确的是（ ）
A．锌片是水果电池的负极 B．该水果电池的电压是3V
C．水果电池将内能转化为电能 D．两个相同水果电池串联后可提供更高电压
10．为了营造良好的交通秩序，我市交警加大力度排查违章和酒驾。如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图，R1为气敏电阻，它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙所示，R2为定值电阻，电源电压保持不变。检测时，当驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，则（ ）
A．测试仪中电流表的示数越大
B．测试仪中电压表的示数越小
C．电路中消耗电能的速度越慢
D．电压表与电流表示数的比值不变
三、填空题
11．如图所示是国产某品牌的电动混合动力汽车，给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于 （填“用电器”或“电源”）；刚擦完车玻璃的干毛巾很容易吸附灰尘，但与毛皮摩擦过的橡胶相互排斥，这说明干毛巾带 电．
12．为响应国家节能减排的号召，我国某汽车厂商自主研发了油电混合动力汽车。当给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于 （选填“用电器”或“电源”）；汽车的各转向灯中，任意一个灯损坏，其它灯还可以工作，由此可知各转向灯是 联的。
13．一节新干电池的电压为 伏，它可以把化学能转化为 能；手电筒内小灯与开关是 连接的（选填“并联”或“串联”）。
14．1791年，意大利人伏打发明了最早的电池——伏打电堆，小明仿造了一个伏打电堆， 并用电压表测量其电压，如图所示．此电堆的银板是 极，需要 节这样的电堆 联（选填“串”或“并”）才能达到一节新的干电池的电压.
15．将A、B两个金属片插入柠檬中制成水果电池，如图是用电压表测量水果电池两端电压的情景。金属片A是水果电池的 极；若将3个这样的水果电池串联起来，可获得 V的电压。
四、实验题
16．如图所示是小宇自制的几种水果电池的一种，可以让LED灯发光．
为了确定水果电池的正负极，他可以选用下列 实验仪器进行判断．填字母
A.小灯泡 电压表 电阻
在水果中插入不同金属制成的极板，并保持两块极板间的距离、极板与水果的接触面积不变，测量两块极板之间的电压，结果如下表：
“水果电池”实现的是 能转化为电能．
根据表中数据及相关条件可知：“水果电池”电压与 和 有关．
小宇学习了野外生火的知识，做了如图所示的点火实验，用铁丝把两种材料的钉子两两一组缠在一起，留下头尾两颗钉子接上电线，柠檬电池就完成了．把准备好的钢丝绒拿出来，上面铺上一些碎纸片，然后用柠檬电池两条电线去接触钢丝绒，通电后观察到钢丝绒上面的纸片很快开始燃烧．
多插几组钉子相当于多几节电池 联，效果会比较明显；
通电后的钢丝绒会使纸片着火是因为电流的 效应；
在选择柠檬电池的两极材料时，最好选择上表中的 一组极板材料制成的钉子．
17．物理兴趣小组在“探究水果电池电压”的实验：
小明用铜片和锌片作为电极插入较小的柠檬制成了一个水果电池．小华用铜片和铝片插入较大的柠檬也制成了一个水果电池．他们分别连通相同的音乐芯片，小华的芯片比小明的芯片声音要响一些．为此他们分别进行了更深入的探究．
（1）小明用同一个柠檬制成水果电池，如图所示用电压表测量电池的电压．沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬，记录实验数据如表一所示：
表一
柠檬大小 一个 大半个 半个 小半个
电压U/V 0.80 0.80 0.80 0.80
通过小明的实验过程和数据记录，你认为小明所探究问题的自变量是： ．
（2）小华用铜片作为电池的正极，分别用外形相同的铝、锌、铁等金属片作为电池的负极，将金属片电极插入柠檬，并保持电极插入深度和它们的间距离相同，测量并记录实验数据如表二所示：
表二
电极材料 铜和铝 铜和锌 铜和铁
电压U/V 0.88 0.60 0.46
通过小华的上述实验过程和数据记录，可以得到的结论是 ．
五、综合题
18．瑞瑞和欢欢在网络上看到用土豆点亮LED小灯泡的视频，为了验证视频的真实性，他们找来一些物品，按照视频中的方式连接了如图所示的实验电路：
（1）闭合开关后，LED小灯泡果真被点亮了。此时，土豆相当于电路中的 ，该装置实现的能量转化是土豆中的化学能转化为 能；
（2）为什么土豆能够点亮 LED小灯泡呢？通过查找资料他们了解到：铜片和锌片在电解质（即土豆中富含的果酸）的作用下，使电子由锌片处出发并沿着导线经过 LED小灯泡到达铜片处，因此闭合电路中会产生电流。根据 LED小灯泡具有 性判断：该土豆电池的正极是 片；为了让 LED小灯泡更亮一些，可将多个土豆电池 联；
（3）根据获得的知识，瑞瑞和欢欢又找来了更多物品进行创新实验。在果蔬中插入不同金属制成的极板（极板材料不同），并保持两块极板间的距离、极板与果蔬的接触面积不变，用电压表测量两块极板之间的电压，结果如下表中数据及相关条件可提出一个可探究的科学问题是 ；
极板 果蔬材料种类 铜片和铝片间的电压/V 铜片和锌片间的电压/V
西红柿 0.47 0.93
苹果 0.55 0.96
柠檬 0.62 0.99
（4）小明在家又做了水果电池实验，将水果电池的两极板都换成铜片，发现两铜极板间无电压，于是提出一个新的探究问题：水果的电阻是多大？为此，利用一个电源（未知电压）、已知阻值的定值电阻 R0、导线、三个开关及电压表进行电路设计，测出此时水果的电阻。请在虚线框内画出可行的电路图。（水果的电阻用“ ”这样的符号表示）
19．(1)蓄电池对外供电时，其他形式的能转化为 能；用摩擦的方法使物体带电的过程中， 能转成电能。
(2)如图，家庭电路中有一个开关和插座，两个灯泡。开关S同时控制电灯L1和L2，电灯不发光时插座也能给用电器提供电压。请设计并连接符合要求的电路 。
(3)如图将电阻R1、R2并联在电源两端，电流表A1示数为0.3A，电流表A示数为0.5A，此时R1消耗的功率为3.6W，则R2= 欧姆，请写出求解R2的思路。
六、计算题
20．在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A。
求：（1）电源电压；
（2）电阻R2的阻值；
（3）通电10s电路消耗的总电能。
21．如图所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，滑动变阻器R2的规格为“100Ω 1A”，电源电压为8V。
（1）闭合开关S1，断开开关S2、S3，电流表示数为0.4A，求R1的阻值；
（2）闭合开关S3，断开开关S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点位置时，R3的阻值为50Ω，求电压表的示数及10秒内电路消耗的总电能；
（3）闭合开关S1、S2和S3，在不损坏电流表、电压表的情况下，求滑动变阻器R2的阻值取值范围。
参考答案：
1．D
【详解】A．在如图甲所示的工作过程中，其能量转化方式主要是土豆中的化学能，转化为电能，再转化为二极管的光能，故A错误；
BD．如图乙所示，电压表的指针向左偏转，说明电压表的正负极接反了，可判断铜片是土豆电池的正极，锌片是土豆电池的负极，故B错误，D正确。
C．电流表不能直接接到电源两极上，会造成电流过大，烧坏电流表，所以判断土豆电池正负极时，不能选择电流表，故C错误。
故选D。
2．C
【详解】A．羽绒服特别容易粘细小毛屑，是由于化纤布料的衣服由于摩擦起电，而能吸引粘细小毛屑，故A项正确；
B．塑料、陶瓷、油、橡胶都是绝缘体，不容易导电，故B项正确；
C．如果开关在干路中，4个灯泡也可以是并联的，故C项错误符合题意；
D．干电池向外供电时，是化学能转化为电能，故D项正确．
3．D
【详解】A．电源是提供电压的装置，所以自制电池的作用是提供电压，电压使电路中形成了电流，故A错误；
B．由于自制电池的作用是提供电压，因此盐水电池工作时将化学能转化为电能，故B错误；
C．由图可知，电压表指针正向偏转，根据电压表的正确使用方法可知，铜片为电源的正极、锌片为负极，故C错误；
D．在电源的外部，电流从正极流向负极，所以铜片与电压表之间的电流方向为铜片流向电压表，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】A、无人机的重力和地面对它支持力是作用在同一个物体上的两个力，所以不是一对相互作用力，故A错误；
B、由“凸透镜成实像时，物近像远像变大”可知，想无人机拍摄的再大些，我们需要减少物距，同时增大像距（即将镜头向前伸），故B错误；
C、飞行时无人机的电池，消耗化学能，产生电能，将化学能主要转化为电能，故C正确；
D、无人机在匀速下落过程中，质量和速度都不变，故动能不变，但高度降低，故重力势能减小，而机械能为动能与势能之和，所以机械能减小，故D错误．
故选C．
5．B
【详解】由图可知，A选项中两个水果电池并联，B选项中两个水果电池串联，C选项中两个水果电池接法错误，D选项中小灯泡没有构成回路；当两个水果电池串联时总电压等于两个水果电池电压之和，电压最高，接入电路时，通过小灯泡的电流最大，由
P=UI
可知，小灯泡的实际功率最大，小灯泡最亮；故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
6．D
【详解】A．电荷的定向移动形成电流，如果电荷没有定向移动，不能形成电流，故A错误；
B．根据公式W=Pt可知，电流做功多少与电功率大小和通电时间有关，所以电功率大的用电器消耗的电能不一定就越多，故B错误；
C．并联电路各支路两端电压一定相等，而两个完全相同的灯泡串联时，两个灯泡分得的电压也相等，所以，两个灯泡两端的电压相等，这两个灯泡可能并联也可能串联，故C错误；
D．由于二极管具有单向导电性，可以借助发光二极管判断电源的正负极，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】“10(20)A”是表示该电能表平时允许干路通过的最大电流为10 A，在短时间内允许通过的最大电流为20 A，故A错误；上月月初电能表示数为5546.7 kW·h，月末电能表示数为5637.8kW·h，小明家上月消耗的电能为5637.8kW·h-5546.7 kW·h=91.1 kW·h，故B错误； 表盘上“1600 imp/(kW·h)”表示用电器每消耗1 kW·h的电能，电能表上的指示灯闪烁1600次，每消耗0.000625 kW·h，指示灯闪烁1次，只让电饭锅单独工作2 min，即120s，指示灯闪烁32次,消耗电能0.000625 kW·h 32=0.02 kW·h，1 kW·h=3.6×106J，所以0.02 kW·h＝0.02×3.6×106J=7.2×104J，故C正确；表盘上“1600 imp/(kW·h)”表示用电器每消耗1 kW·h的电能，电能表上的指示灯闪烁1600次，并不指指示灯每小时闪烁1600次，故D错误．
8．C
【详解】A．图中的铜片、锌片、水果组成电源，为电路提供电能，能使二极管发光，故A正确，不符合题意；
B．发光二极管具有单向导电性，图中铜片连接二极管的正极，电流由二极管的正极流入、负极流出，且二极管发光，所以铜片是电源的正极，故B正确，不符合题意；
C．对电路中的金属导体（导线、铜片、锌片）来说，是自由电子定向移动形成电流；而在水果电池内部，是正、负离子同时定向移动形成电流的，故C错误，符合题意；
D．开关断开时，铜片、锌片、火龙果仍然组成电源，则插在火龙果上的铜片和锌片之间仍然有电压，但电路不是通路，不能形成电流，故D正确，不符合题意。
故选C。
9．AD
【详解】A．电压表使用时，电流从电压表的正接线柱流入、负接线柱流出，即电压表的正接线柱与电源的正极相连接，因此铜电极为正极，锌片是水果电池的负极，故A正确；
B．由图知电压表的量程为，分度值为0.1V，水果电池的电压为0.6V，故B错误；
C．水果电池工作时，将消耗化学能，产生电能，所以是将化学能转化为电能，故C错误；
D．两个相同水果电池串联后，总电压等于两个水果电池的电压之和，可提供更高电压，故D正确。
故选AD。
10．AD
【详解】由图乙可知，当驾驶员呼出的酒精气体浓度越大时，气敏电阻R1的阻值越小，电路的总电阻越小。
A．由I＝可知，电路中的电流越大，即测试仪中电流表的示数越大，故A正确；
B．由U＝IR可知，定值电阻R2两端的电压越大，即测试仪中电压表的示数越大，故B错误；
C．由P＝UI可知，电路的总功率越大，电路中消耗电能的速度越来越快，故C错误；
D．由R＝可知，电压表与电流表示数的比值等于定值电阻R2的阻值，其比值不变，故D正确。
故选AD。
11．用电器 负
【详解】给汽车蓄电池充电时，蓄电池是消耗电能的，相当于用电器；毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，相互排斥，说明带同种电荷，所以说干毛巾带应带负电．
12． 用电器 并
【详解】[1] 当给汽车蓄电池充电时，汽车蓄电池消耗电能，故是用电器。
[2] 任意一个灯损坏，其它灯还可以工作，说明独立工作，互不影响，故是并联。
13． 1.5 电 串联
【详解】[1][2]根据常识知道，一节新干电池的电压为1.5V；它正常工作时，把化学能转化为电能，并在其内部不断地把正电荷运送到干电池的正极。
[3]为了正确控制灯泡的亮、灭，手电筒内小灯与控制它的开关应串联连接。
14． 正 3 串
【详解】[1]从图中可看出，银板接电压表的正接线柱，则银板为电源的正极；锌板接电压表的负接线柱，则锌板为电源的负极．
[2][3]图中电压表量程为0 3V，对应的分度值为0.1V，故电压表示数为0.5V；一节干电池的电压为1.5V，故需要3节这样的电堆串联使用．
15． 负 3.6
【详解】[1]电压表的连接方法，电流必须从正接线柱流入，从负接线柱流出时指针向右偏，故由图可观察到电压表的指针的向右偏转，从而确定与电压表负接线柱相连的A金属片是电池的负极。
[2]由图知道，电压表使用的量程是0～3V，分度值是0.1V，示数为1.2V，若将3个这样的水果电池串联起来，根据串联电路的电压规律知道，则电源电压为
1.2V+1.2V+1.2V=3.6V
16． B 化学 水果种类 极板材料 串 热 铜锌
【详解】解：
当水果电池可以作为电源时，接上电压表，其指针会发生偏转，故据此能判断该电池是否有电压，当电压表正向偏转时，与电压表正接线柱相连的是正极，而灯泡和电阻不能判断出电池的正负极，故B正确；
故选B；
水果电池在工作时，消耗化学能，产生电能，故是将化学能转化为电能的过程．
分别分析第二、三、四栏数据，极板材料相同、水果种类不同，可见“水果电池”的电压与水果种类有关；分别分析第一、二、三、四行数据，极板材料不同、水果种类相同，电压不同；可见“水果电池”的电压与极板材料有关；由此可得：“水果电池”电压与水果种类和极板材料有关．
多串联电池组的总电压等于各节电池电压值之和，故插几组钉子相当于多几节电池串联，电压越高，效果会比较明显；
通电后的钢丝绒会将电能转化为内能，使纸片着火，故是电流的热效应；
在选择柠檬电池的两极材料时，铜锌间的电压最高，最好选择上表中铜锌一组极板材料制成的钉子．
17． 水果的大小 水果电池电压与电极的材料有关
【分析】（1）水果电池电压与多个因素有关，探究过程中应用到控制变量法．分析表格中数据可得结论；
（2）水果电池电压与两电极间的距离、电极插入水果的深度可能有关；分析表格数据可得结论；
【详解】（1）小明用同一个柠檬制成水果电池，沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬，这样就控制了电极材料相同，改变水果大小，观察电压表的示数变化，故小明所探究问题的自变量是水果的大小；
（2）由表格二数据，铜与不同金属做电极时，电压表示数不同，说明水果电池电压与电极的材料有关．
【点睛】注意实验中控制变量法的应用，当一个结果受多个因素的影响时都使用此方法进行实验，实验时让一个因素变化，而其它因素都控制相等或相同即控制变量．
18． 电源 电 单向导电 铜 串 探究水果电池的电压是否与水果的种类有关 见解析
【详解】（1）[1]电路中土豆用来给小灯泡供电，所以土豆在电路中起到电源的作用。
[2]电源的能量转化为化学能转化为电能，所以土豆的能量转化为化学能转化为电能。
（2）[3]因为LED小灯泡是由半导体做的，具有单向导电性。
[4]因为半导体具有单向导电性，所以与 LED小灯泡长接线柱相连的为正极，所以铜片是正极。
[5]实验中为了增加电源的电压，所以需要把多个土豆电池串联。
（3）[6]根据表中，不同水果产生的水果电池电压不同，所以可以探究水果电池的电压是否与水果的种类有关。
（4）[7]要测量水果电池的电阻，需要分别测量出水果电池两端电压和水果电池的电流，由于没有电流表，所以选用定值电阻代替电流表，所以先闭合两个开关，电压表测量电源电压，再断开与水果电池并联的开关，电压表测量定值电阻电压，可利用串联电压规律求得水果电池的电压，利用串联电流相等，可得水果电池的电流，所以设计电路如下图：
19． 电能 机械能 详见解析
【分析】(1)根据能量转化前后能量的存在形式进行解答；
(2)根据灯泡和三孔插座的接法作图即可；
(3)两灯泡并联，电流表A测的是总电流，电流表A1测的是电阻R1中的电流，求出电阻R2中的电流，根据P=UI求出灯泡两端的电压，即电源电压，再根据求出R2电阻值。
【详解】(1)[1]蓄电池对外供电时，其他形式的能转化为电能。
[2]用摩擦的方法使物体带电的过程中，消耗了机械能得到了电能，因此是机械能转化成电能。
(2)[3]两个灯泡并联，开关S控制干路，且开关连在火线与灯泡之间，灯泡另一端接零线；三孔插座的左孔接零线，右孔接火线，上孔接地线；如下图所示：
(3)[4]由图可知，两灯泡并联，电流表A测的是总电流，I=0.5A，电流表A1测的是电阻R1中的电流，I1=0.3A，电阻R1中的电流
I2=I I1=0.5A 0.3A=0.2A
由P=UI可得，电阻R1两端的电压，即电源电压
由可得，电阻R2的阻值
求解R2的思路：根据I2=I I1求出电阻R2中的电流，根据P1=UI1求出灯泡两端的电压，即电源电压，再根据求出R2的阻值。
20．（1）3V；（2）15Ω；（3）15J
【详解】解：(1)R1和R2并联，则电源电压
(2)通过电阻R2的电流
电阻R2的阻值
(3)通电10s消耗的电能
答：(1)电源电压是3V；
(2)电阻R2的阻值是15Ω；
(3)通电10s电路消耗的总电能是15J。
21．（1）20Ω；（2）6.4J；（3）40~100Ω
【详解】解：（1）闭合开关S1，断开开关S2、S3，电路中只有R1，根据欧姆定律可得，R1的阻值为
（2）闭合开关S3，断开开关S1、S2，R2与R3串联，电压表测R2两端的电压，滑动变阻器滑片置于中点位置时，则R2连入电路的阻值为，则电路中的电流为
电压表的示数为
10秒内电路消耗的电能为
（3）闭合开关S1、S2和S3，R3被短路，R1与R2并联，电压表的量程大于电源电压，所以无论变阻器连入多大阻值，电压表都是安全的；电流表的量程为0~0.6A，所以干路中允许的最大电流为0.6A，根据并联电路各支路互不影响可知，通过R1的电流仍为0.4A，通过R2的电流为
所以滑动变阻器的最小阻值为
变阻器的阻值只要大于此值，电流表就是安全的，则滑动变阻器的阻值取值范围为40~100Ω。
答：（1）R1的阻值为20Ω；
（2）电压表的示数为4V，10秒内电路消耗的总电能为6.4J；
（3）滑动变阻器R2的阻值取值范围为40~100Ω。
