專題18.1電能電功

20232024學(xué)年度物理九年級全一冊同步（拓展）學(xué)講練測大講義（人教版通用）第十八章電功率專題18.1電能電功學(xué)新課標(biāo)對課節(jié)知識點要求【課程標(biāo)準(zhǔn)】結(jié)合實例，了解電功和電功率。知道用電器的額定功率和實際功率?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道電能及其單位和單位的換算。2．會讀家用電能表，會通過電能表計算家用電費，有節(jié)約用電意識。3.從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識電能，能分析電能的轉(zhuǎn)化是通過電流做功實現(xiàn)的。4.能利用電功公式進(jìn)行相關(guān)的計算?！局攸c】電能的概念和電能的計量是重點。【難點】電功的概念是難點。學(xué)課節(jié)知識點知識點1.電能1.定義：電流所具有的能量稱為電能。2.單位：在國際單位制中，電能的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。電能的另一個單位是千瓦時，又稱“度”，符號是kw·h。1kw·h=J，1kw·h=1度。3.測量工具：電能表。（1）讀數(shù)方法：電能表計數(shù)器前后兩次讀數(shù)之差，就是用戶在這段時間內(nèi)消耗的千瓦時，即用電度數(shù)。（2）銘牌上通常所表參數(shù)的含義：a.“220”是指這個電能表應(yīng)該在220V的電路中使用；b.“10（20）A”指這個電能表的標(biāo)定電流為10A，允許通過的最大電流為20A；c.“50Hz”指這個電能表在50赫茲的交流電路中使用；d.“2500revs/（kW?h）”指這個電能表每消耗一千瓦時的電能，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)。知識點2.電功1.定義：電流所做的功叫電功，用符號W表示。2.公式：W=UIt。即電流在一段電路上所做的功，跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流和通電時間成正比。3.單位：在國際單位制中，電功的單位是焦耳，符號是J。常用的電功單位是“度”也叫“千瓦時”，符號kw·h。注意：公式W=UIt，適用于任何電路，而公式的變形式W=IRt和只適用于純電阻電路，即將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的電路。講課節(jié)知識點的例題解析考點1.電能【例題1】家用電能表讀數(shù)所用的單位是（）A．千瓦 B．千瓦時 C．庫侖 D．伏特【答案】B．【解析】電能表是測量家庭用電器消耗電能總量的儀表，其單位是千瓦時，簡稱度．A．千瓦是電功率的單位，而電能表是測量電能（或電功）的，故A不合題意；B．電能表是測量家庭用電器消耗電能總量的儀表，其單位是千瓦時（度）．故B符合題意；C．庫化是電量的單位，而電能表是測量電能（或電功）的，故C不合題意；D．伏特是電壓的單位，電能表是測量電能（或電功）的，故D不合題意．【例題2】（2022廣西北部灣）用電器消耗的電能可用電能表計量。如圖所示的電能表應(yīng)接在______V的電路中使用，示數(shù)是______kW·h?！敬鸢浮?202022.6【解析】由圖可知，電能表上的“220V”表示該電能表應(yīng)該接在220V的電路中使用。由圖可知，根據(jù)電能表的讀數(shù)規(guī)則，最后一位是小數(shù)，單位是kW·h，所以該電能表的示數(shù)是2022.6kW·h。【例題3】（2022河南）在圖所示的電路中，電源電壓不變，電阻R2的阻值為20Ω。閉合開關(guān)S，兩電流表的示數(shù)分別為0.5A和0.2A，則電源電壓為______V，電阻R1的阻值為____Ω。通電1min，該電路消耗的總電能為_____J。【答案】630180【解析】由電路圖知道，閉合開關(guān)S，電阻R1、R2并聯(lián)，電流表A2、A1分別測量干路和電阻R1支路中的電流。因為并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路中的電流之和，所以電流表A2的示數(shù)為0.5A，即干路中的電流為I=05A電流表A1的示數(shù)為0.2A，即通過電阻R2的電流為I2=II1=0.5A0.2A=0.3A電阻R2兩端的電壓為U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V因為并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，且等于電源電壓，所以電源電壓為U=U2=6V由歐姆定律知道，電阻R1的阻值為由知道，通電1min，該電路消耗的總電能考點2.電功【例題4】（2022云南）如圖所示，電源電壓恒定，R1=30Ω，當(dāng)S閉合，S1斷開時，電流表的示數(shù)為0.2A；當(dāng)S、S1都閉合時，電流表的示數(shù)為0.5A。求（1）電源電壓；（2）R2的阻值；（3）S、S1都閉合時，通電1min電流通過R2做的功。【答案】（1）6V；（2）；（3）108J【解析】（1）當(dāng)S閉合，S1斷開時，只有R1接入電路，此時電流表的示數(shù)為0.2A，電源電壓為（2）當(dāng)S、S1都閉合時，R1與R2并聯(lián)，電流表測量電路總電流，電流表的示數(shù)為0.5A，則通過R2的電流為則R2的阻值為（3）當(dāng)S、S1都閉合時，R1與R2并聯(lián)，通電1min電流通過R2做的功為強(qiáng)化知識點的達(dá)標(biāo)問題精練1.（2022廣西桂林）下列用電器中，主要將電能轉(zhuǎn)化為光能的是（）A.電飯煲 B.電燈 C.洗衣機(jī) D.電風(fēng)扇【答案】B【解析】A．電飯煲主要將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A不符合題意；B．電燈通電時會發(fā)光和發(fā)熱，以發(fā)光為主，主要將電能轉(zhuǎn)化為光能，故B符合題意；C．洗衣機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C不符合題意；D．電風(fēng)扇主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D不符合題意。故選B。2.（2022新疆）某人習(xí)慣晚上睡覺前開始為充電，第二天早晨拔掉充電線插頭。充滿電后，會自動停止充電并處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)電能消耗到一定程度后，又會自動充滿……在待機(jī)和自動充電的循環(huán)過程中，待機(jī)時間為自動充電時間的50倍。已知在待機(jī)狀態(tài)下消耗電能的功率為0.2W，充電器的充電電流為2.0A，則充電器的充電電壓為（）A.2V B.3V C.4V D.5V【答案】D【解析】設(shè)充電器的充電電壓為U，充電時間為t，則由W=UIt可得，充電過程中消耗的電能為W充=UIt=U×2.0A×t因待機(jī)時間為充電時間為50倍，則待機(jī)時間為50t，故由W=Pt可得，待機(jī)過程中消耗的電能為W待=P待50t=0.2W×50t因最終為充滿電狀態(tài)，故可得W充=W待，即U×2.0A×t=0.2W×50t解得充電器的充電電壓為U=5V，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。3.（2022廣西河池）現(xiàn)代社會生活和生產(chǎn)幾乎處處離不開電，用電，實際上用的是電能。下列關(guān)于電能和電功的說法正確的是（）A.用電器通過電流做功把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能B.發(fā)電站把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能C.電功和電能的單位都是瓦特D.電功和電能是同一個物理量【答案】A【解析】A．根據(jù)電功的實質(zhì)可知，電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故A正確；B．發(fā)電站是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故B錯誤；C．電功和電能的單位都是焦耳，故C錯誤；D．電流做功的過程，是將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過程，所以電功不是電能，故D錯誤。故選A。4.（2022青海?。┮环N家用電能表上的參數(shù)如圖所示，下列說法錯誤的是（）A.該電能表應(yīng)該在220V的電路中使用B.該電能表的額定最大電流為20AC.電能表是計量用電器消耗電能的儀表D.該電能表此時的讀數(shù)是31.6J【答案】D【解析】A．電能表表盤上220V表示這個電能表應(yīng)該在220V的電路中使用，故A正確，不符合題意；B．10A（20）表示標(biāo)定電流為10A，額定最大電流為20A，故B正確，不符合題意；C．電能表是用來測量用電器在一段時間內(nèi)消耗電能多少的儀表，故C正確，不符合題意；D．該電能表此時的讀數(shù)是31.6kW·h，故D錯誤，符合題意。故選D。5.小天家電能表本月初的示數(shù)為821.6度，本月底的示數(shù)如圖所示，小天家本月消耗的電能為kW?h。【答案】130【解析】利用電能表兩次示數(shù)差求出消耗的電能，注意最后一位是小數(shù)，單位kW?h。由圖可知，電能表本月初的示數(shù)W1=821.6kW?h，電能表本月末的示數(shù)W2=951.6kW?h，則小天家本月消耗的電能：W=W2﹣W1=951.6kW?h﹣821.6kW?h=130kW?h。6.（2022四川遂寧）傍晚用電高峰時期，小何觀察到家中一只標(biāo)有“220V48.4W”的白熾燈比正常時暗。他發(fā)現(xiàn)燈泡內(nèi)壁發(fā)黑，根據(jù)所學(xué)知識他知道造成該現(xiàn)象的原因是：燈泡長時間使用后，燈絲升華變細(xì)，電阻變______，導(dǎo)致功率變?。涣硗?，用電高峰期家中實際電壓低于220V，實際功率低于額定功率。他想知道此時家中的實際電壓，于是更換了一只同規(guī)格的新燈泡，關(guān)閉家中其它用電器，讓該燈單獨工作100s，電能表（如圖）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了4轉(zhuǎn)，則家中實際電壓為______V?！敬鸢浮看?00【解析】導(dǎo)體的電阻大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積等有關(guān)，相同材料，長度越長、橫截面積越小，電阻越大。因此燈泡長時間使用后，燈絲升華變細(xì)，即橫截面積變小，電阻變大。由圖可知，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了4轉(zhuǎn)，消耗的電能為新燈泡的實際功率是燈泡的電阻為實際電壓為7.（2022云南）某教室共有20盞“220V40W”的普通照明燈泡，一盞燈泡的電阻為_____Ω；如果改用20盞“20V13W”的LED燈，不僅亮度相當(dāng)、而且可以省電，若該教室平均每天用電5h，則一天可節(jié)約_______度電?！敬鸢浮?2102.7【解析】一盞燈泡的電阻為20盞“220V40W”的普通照明燈泡照明5h，消耗的電能為改用20盞“20V13W”的LED燈，消耗的電能為則一天可節(jié)約電能為8.（2022湖南張家界）如圖所示，電能表示數(shù)為_______。某興趣小組利用該電能表和秒表檢測一只標(biāo)識為“220V10W”節(jié)能燈的實際功率。關(guān)閉其他用電器，將該節(jié)能燈接入家庭電路，分別設(shè)計出兩種測量方案：方案一：測量出1min時間內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)n；方案二：測量出電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過1圈所用時間t；比較兩種方案，最可行的是___________?！敬鸢浮?022.8方案二【解析】（1）由圖可知，電能表的示數(shù)為。（2）方案一中，由可知，節(jié)能燈1min消耗的電能表示每消耗的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，則1min時間內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)由此可知，因節(jié)能燈功率較小，節(jié)能燈工作1min電能表轉(zhuǎn)動不到一圈，不易測量，故方案一不可行。方案二中，由可知，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過1圈所用時間時間比較容易測量，故方案二可行。9.（2022湖北恩施州）如圖所示是一款爬繩機(jī)器人，它能沿繩子負(fù)載爬升，其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示，電池的充電電壓和工作電壓一致。求：（g取10N/kg，電池容量20Ah相當(dāng)于在額定電壓下，用1A的放電電流工作可連續(xù)供電20h）技術(shù)參數(shù)載重120kg配繩20m爬繩速度12m/min自重10kg額定電壓36V電池容量20Ah電池動力鋰電池（1）動力鋰電池可提供的總電能；（2）機(jī)器人滿載勻速爬升的功率；（3）上述爬升12m的過程中，機(jī)器人消耗電能的80%用于爬升做功，則實際工作的電流多大？（結(jié)果保留到整數(shù)位）【答案】（1）2.592×106J；（2）260W；（3）9A【解析】（1）根據(jù)電能公式可知，動力鋰電池可提供的總電能W總=UIt=36V×1A×20×3600s=2.592×106J（2）機(jī)器人滿載時的總重力為G總=m總g=(120kg＋10kg)×10N/kg=1300N爬繩的速度為v=12m/min=0.2m/s機(jī)器人滿載勻速爬升的功率（3）爬升12m過程中克服重力所做的功為W1=Gh=1300N×12m=15600J根據(jù)可知，機(jī)器人消耗的電能為由電能公式W=UIt可知，實際工作的電流10.（2022山東臨沂）某品牌浴室多功能取暖器具有燈暖和風(fēng)暖兩種功能，其簡化電路如圖所示，部分參數(shù)如表所示。當(dāng)取暖器正常工作時，求：（1）燈暖燈絲的電阻；（2）燈暖功能10min消耗的電能；（3）僅使用風(fēng)暖功能時電路中的電流。額定電壓220V燈暖額定電流2.5A風(fēng)暖吹風(fēng)機(jī)額定電流0.15加熱電阻22Ω【答案】（1）88Ω；（2）3.3×105J；（3）10.15A【解析】（1）由參數(shù)表知，燈暖燈絲的電阻（2）燈暖功能10min消耗的電能W=UI暖t=220V×2.5A×10×60s=3.3×105J（3）由電路圖知，風(fēng)暖開關(guān)閉合時，啟動風(fēng)暖功能，吹風(fēng)機(jī)和加熱電阻并聯(lián)連接。僅使用風(fēng)暖功能時，通過加熱電阻的電流電路中的總電流I風(fēng)暖=I1+I2=10A+0.15A=10.15A11.（2022山東濰坊）某小區(qū)工作人員用圖示的無人機(jī)給居住在高樓層的居民運(yùn)送物資。該無人機(jī)由鋰電池供電，工作時電動機(jī)帶動旋翼轉(zhuǎn)動，旋翼對下方空氣施力的同時獲得升力，其有關(guān)參數(shù)如表格所示。某次運(yùn)載過程中，無人機(jī)和貨物總重，以最大上升速度勻速豎直上升，觀察地面控制裝置，顯示無人機(jī)電量由100%降至98%。若定義無人機(jī)豎直運(yùn)輸效能值為升力所做功與電池消耗電能之比，用字母表示。求本次運(yùn)送過程中：最大上升速度最大上升速度時空氣阻力電池額定電壓電池容量（1）所用時間；（2）升力所做的功；（3）豎直運(yùn)輸效能值。【答案】（1）20s；（2）4320J；（3）50%【解析】（1）由得，所用時間（2）勻速時，豎直向上的力等于豎直向下的力，所以無人機(jī)升力無人機(jī)升力做功（3）無人機(jī)消耗電能豎直運(yùn)輸效能值12.（2022遼寧錦州）小明家購買了一臺電熱水器，銘牌顯示：容量是50L，額定電壓是220V，額定功率是2000W。[c水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水=1.0×103kg/m3]求：（1）該電熱水器正常工作時的電阻是多少？（2）某次洗浴時，水箱裝滿初溫為20℃的水，正常工作加熱到60℃，若熱水器的加熱效率是84%，則此次加熱消耗多少電能？（3）一天，小明家只有該熱水器和額定功率為700W的電飯鍋接入電路，它們都正常工作，則標(biāo)有2000r/（kW·h）的電能表的鋁盤4min轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)？【答案】（1）24.2Ω；（2）1×107J；（3）360r【解析】（1）由得，電熱水器正常工作時的電阻（2）裝滿水時水的質(zhì)量水吸收的熱量此次加熱消耗電能（3）4min電路消耗電能電能表鋁盤轉(zhuǎn)的圈數(shù)13.（2022四川南充）某電飯煲內(nèi)部電路簡圖如圖甲，S為總開關(guān)，S1為自動控制開關(guān)，當(dāng)S閉合時為煮飯過程，斷開時為保溫過程，某同學(xué)用儀表測量出了該電飯煲