第1节 电能电功-【新课程能力培养】2024-2025学年九年级上册物理同步练习（人教版）

九年级 人教版上册 第十八章 电 功 率 知识网络 电能 电功 电 功 率 电能的来源 单位 国际单位： 焦耳 （J） 常用单位： 千瓦时 （kW·h） 电功率 物理意义： 反映电流做功的快慢 P= W t （定义式） 公式 P=UI 火力、 水力、 风力发 电及各种各样电池 将不同形式的 能转化为电能 电能的应用 各种用电器 将电能转化为不同形式的能 电能的测量 电能表 计量用电器一段时间内消耗的电能 电能表的参数 与电能 的联系 公式： W=UIt 定义： 电流做功的多少 电功 电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程 电功是电能转化多少的量度 P= U 2 R =I 2 R （推导式： 适用于纯电阻电路） 额定功率、 额定电压 U 实 >U 额 P 实 >P 额 U 实 =U 额 P 实 =P 额 用电器正常工作 U 实 <U 额 P 实 <P 额 实际功率、 实际电压 拓展 测量小灯泡在不同电压下的电功率 小灯泡的亮度与实际功率的关系 原理： P=UI （伏安法） 测量小灯泡的电功率 注意事项： 测得的电功率不能求平均值 单位换算： 1kW·h=3.6×10 6 J 焦耳定律 电流的热效应 在纯电阻电路中， W=Q， 电能全部转化为内能 在非纯电阻电路中， W>Q， 只有部分电能转化为内能 内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比， 跟导体的电阻成正比， 跟 通电时间成正比 公式： Q=I 2 Rt （适用于所有电路） 电热的利用和防止 注意 110 第十八章 电 功 率 1.电能 （ 1 ） 来源广泛 ： 火力发电 、 风力发电 、 水力发电 、 潮汐发电 、 太阳能发电 、 核能发电 …… （ 2 ） 优点 ： 清洁干净 、 便于输送 、 便于转化成其他形式的能 。 （ 3 ） 符号 ： E 。 （ 4 ） 单位 ： 焦耳 （ J ）。 常用单位 ： 千瓦时 （ kW · h ）， 又叫 “ 度 ”。 1 kW · h=3.6×10 6 J 。 2.电能表 用电器在一段时间内消耗的电能 ， 可以通过电能表 （ 也叫电度表 ） 计 量出来 ， 如图所示 。 用电时 ， 中间的铝质圆盘转动 ， 圆盘上方的数字以 “ 千瓦时 ” 为单位来显示已经用去的电能 ， 示数的最后一位是小数位 。 （ 1 ） “ 220 V ” 表示这个电能表应该在 220 V 的电路中使用 。 （ 2 ） “ 10 （ 20 ） A ” 表示这个电能表的标定电流为 10 A ， 额定最大电 流为 20 A ， 电能表工作时的电流不能超过额定最大电流 。 （ 3 ） “ 50 Hz （ 50～ ）” 表示这个电能表在频率为 50 赫兹的交流电路中使用 。 （ 4 ） “ 3000 revs/ （ kW · h ）” 表示接在这个电能表上的用电器每消耗 1 千瓦时的电能 ， 电能表 上转盘转过 3000 转 。 3.电功 （ 1 ） 电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程 。 电流做了多少功就消耗了多少电 能 ， 也就是有多少电能转化为其他形式的能 。 （ 2 ） 符号 ： W 。 （ 3 ） 单位 ： 焦耳 （ J ）， 常用单位 ： 千瓦时 （ kW · h ）。 （ 4 ） 公式 ： W=UIt 。 电流做功的多少与电压的高低 、 电流的大小和通电时间的长短都有关系 。 基础巩固 达标闯关 知识点 1 电能 1. 电能是我们现代生活中最常见的能源之一 ， 生活中对电能的利用无处不在 。 电灯把电 能转化为 能 ； 电动机把电能转化为 能 ； 电热器把电能转化为 能 ； 电视机 、 电脑依靠电能工作 ， 把各种信息加工传达给我们 。 2. 电能用字母 表示 ， 它的单位是 ， 但这个单位很小 ， 在日常生活中 使用起来非常不方便 ， 人们又确定了一个单位 ——“ 度 ”。 它的学名叫做 ， 符号是 。 两单位之间的换算关系是 。 知识点 2 电能表 3. 某家用电能表上标有 “ 220 V 10 （ 20 ） A ” 等字样 ， 表明这个电能表应该在 V 第 1 节 电能 电功 知识清单 2 姨 2 2 2 2 220 V 10 （ 20 ） A 50 Hz 3000 r/kW · h 0 2 3 1 6 kW · h 单相电度表 111 九年级 人教版上册 的电路中使用 ， 该家庭电路干路上允许通过的最大电流是 A 。 4. 某家庭的电能表在某个月的月初和月末的示数分别如图所示 ， 由此可知 ， 在这个月这个家庭所消耗的电能为 。 若每度电的 电费是 0.5 元 ， 则这个月的电费为 元 。 知识点 3 电功 5. 电能可以转化成多种 的能量 。 的过程 就是电流做功的过程 。 6. 电动机工作 ， 可以说电能主要转化成了 ， 也可以说电流 使电动机能 够对外输出机械能 ； 电炉工作 ， 可以说电能转化成了 ， 也可以说电流 使电 炉的 能增加 。 即消耗了多少电能与电流做了多少功 ， 这两种说法是一样的 。 7. 某灯泡两端的电压是 2.5 V ， 通过灯丝的电流为 0.3 A ， 通电 2 min ， 电流所做的功为 J ； 消耗的电能是 J 。 能力提升 综合拓展 1. 电动自行车具有轻便 、 节能 、 环保等很多优点 ， 深受广大用户喜爱 。 在给电动车充电 时 ， 将 能转化为 能 ， 此时电动车的蓄电池在电路中相当于 （ 选填 “ 电源 ” “ 开关 ” 或 “ 用电器 ”）。 2. 某款电热 “ 暖手宝 ” 利用三节新干电池串联供电 ， 则其工作时电压为 V ； 若 已知 “ 暖手宝 ” 工作时的电流为 1.5 A ， 则它的发热电阻阻值为 Ω ； 1 min 消耗的电 能为 J 。 3. 某同学家中的电能表铭牌上如图所示 。 关闭家中其他用电器 ， 让 一台饮水机单独工作一段时间 ， 电能表转盘转了 60 转 ， 则该饮水机这 段时间消耗的电能为 kW · h ， 合 J 。 4. （ 多选 ） 关于电功 ， 下列说法正确的有 （ ） A. 电流做功越多 ， 消耗的电能就越多 B. 电压越大 ， 电流做功越多 C. 焦耳和千瓦时都是电功的单位 D. 电流做功的本质是电能转化为其他形式的能的过程 5. 某同学拿出电加热眼罩缓解眼部疲劳 ， 该电加热眼罩额定充电电压为 6 V ， 电池容量 为 2400 mA · h ， 标注 “ 输出 6 V 4 A ” 的快速充电器的充电效率为 90% ， 则该眼罩的电池 从电量为 0% 到 100% 需要 （ ） A. 10 min B. 20 min C. 30 min D. 40 min 6. 某小组猜想影响电流做功多少的因素有电压 、 电流和通电时间 。 如图甲 、 乙所示是小 组设计的实验电路图 ， L 1 、 L 2 为白炽灯 。 第 4 题图 2 0 1 4 5 2 1 0 8 7 第 3 题图 220 V 10 A 50 Hz 3000 r/ （ kW · h ） 0 0 3 0 6 kW · h 单相电度表 112 第十八章 电 功 率 （ 1 ） 在同样时间内 ， 电流通过用电器做功越多 ， 则电能转化成的其他能量就越多 。 根据 这个观点 ， 可以通过比较 判断相同时间内电流通过小灯泡做功的多少 。 （ 2 ） L 1 、 L 2 两只灯泡的规格应 （ 选填 “ 相同 ” 或 “ 不相同 ”）。 （ 3 ） 在图甲所示的电路中 ， L 1 、 L 2 两灯串联 ， 可以控制两灯的 和 相 同 ， 从而探究电流做功多少与电压的关系 。 （ 4 ） 在图乙所示的电路中 ， 若观察到 ， 可以初步得出 ： 在电压和通电时间相同时 ， 电流越大 ， 电流做的功越多 。 素养探究 综合实践 1. 某品牌手机的锂电池上面标明电压为 3.7 V ， 容量为 3000 mA · h ， 它充满电后最多能 放出的电能为 J ， 该手机的待机电流为 15 mA ， 则该手机最长待机时间为 h 。 2. 阅读短文 ， 回答下列问题 。 白炽灯与 LED 灯 白炽灯是根据电流的热效应制成的发光元件 。 当白炽灯接入电路中 ， 电流流过灯丝的热 效应使白炽灯发出连续的可见光和红外线 ， 此现象在灯丝温度升到 700 K 即可察觉 。 白炽灯 的灯体比较热 ， 工作时灯丝的温度为 2200~2700 K ， 放出热量 ， 只有极少一部分可以转化为 有用的光能 。 LED 灯又叫发光二极管 ， 它是一种固态的半导体器件 ， 一端是负极 ， 另一端连接电源 的正极 ， 一部分是 P 型字导体 ， 在它里面空穴占主导地位 ， 另一部分是 N 型半导体 ， 在它 里面主要是电子 。 这两种半导体连接起来的时候 ， 它们之间就形成一个 P-N 结 。 当电流通 过这个晶片的时候 ， 在 P 区里电子跟空穴复合 ， 然后就会以光子的形式发出能量 ， 这就是 LED 灯发光的原理 。 LED 灯与白炽灯相比 ， 1 颗 LED 发出的光比较少 ， 所以需要使用多颗 LED 同时工作 。 LED 灯具有体积小 、 耗电低 、 寿命长 、 无毒环保等诸多优点 ， 消耗能量较同光效的白炽灯 减少 80％ 左右 。 LED 灯具从室外装饰 、 工程照明逐渐发展到家用照明 。 （ 1 ） 发光二极管的主要制作材料属于 （ ） A. 导体 B. 半导体 C. 超导体 D. 金属材料 （ 2 ） LED 灯将电能可以直接转化成 能 ， 而白炽灯是电能先转化成 能 ， 再有很小一部分转化成 能 ， 因此 ， LED 灯的能耗都比传统照明灯的能耗要 （ 选填 “ 大 ” 或 “ 小 ”）。 第 6 题图 甲 乙 L 2 L 1 V 1 V 2 L 2 L 1 A 1 A 2 113 九年级 人教版上册 最大阻值由 （ 2 ） 求得 R 最大 =15 Ω-5 Ω=10 Ω 。 23. （ 1 ） 半导体 无光 （ 2 ） 减小 光照强度增加 ， 灯变亮 （ 3 ） 15 （ 4 ） 大 第十八章 电 功 率 第 1 节 电能 电功 【 基础巩固 达标闯关 】 1. 光 机械 内 2. E 焦耳 千瓦时 kW · h 1 kW · h=3.6×10 6 J 3. 220 20 4. 94.2 kW · h 47.1 5. 其 他形式 电能转化为其他形式的能 6. 机械能 做功 内 能 做功 内 7. 90 90 【 能力提升 综合拓展 】 1. 电 化学 用电器 2. 4.5 3 405 3. 0.02 7.2× 10 4 4. ACD 5. D 6. （ 1 ） 灯泡的亮度 （ 2 ） 不相同 （ 3 ） 电流 通电时间 （ 4 ） 电流表示数大 ， 所在支路的灯 泡亮度也大 【 素养探究 综合实践 】 1. 39960 200 2. （ 1 ） B （ 2 ） 光 内 光 小 第 2 节 电功率（第 1 课时） 【 基础巩固 达标闯关 】 1. 快慢 电功与时间之比 P P= W t UI 2. 瓦特 W 3. C 4. 4400 800 3600 5. 5.4 6. 0.01 60 7. 0.5 24 0.25 1.5 8. D 【 能力提升 综合拓展 】 1. D 2. C 3. C 4. AC 【 素养探究 综合实践 】 1. B 2. 解 ： （ 1 ） Q 吸 =c 水 mΔt=4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×1 kg× （ 100℃- 45 ℃ ） =2.31×10 5 J 。 （ 2 ） 保温功率是 220 W ， ∵P=UI ， I= U R ， ∴R= U 2 P 保 = （ 220 V ） 2 220 W =220 Ω 。 （ 3 ） 加热功率是 880 W ， ∵P= W t ， ∴W=P 热 t=880 W× 5×60 s=2.64×10 5 J 。 煮茶器加热状态的热效率 浊= Q 吸 W = 2.31×10 5 J 2.64×10 5 J =87.5% 。 3. 解 ： （ 1 ） 由 I= U R 得 R 2 = U I = 4.5 V 0.3 A =15 Ω 。 （ 2 ） U 2 =U-U 1 =4.5 V-1.5 V=3 V ， I=I 1 =I 2 = U 2 R 2 = 3 V 15 Ω = 0.2 A ， P 1 =U 1 I 1 =1.5 V×0.2 A=0.3 W 。 （ 3 ） 电流表示数为 0.18A 时 ， U′ 2 =I′ 2 R 2 =0.18 A×15Ω=2.7 V 。 U′ 1 =U-U′ 2 =4.5 V-2.7 V=1.8 V R′ 1 = U′ 1 I′ 2 = 1.8 V 0.18 A =10 Ω ， 滑片 P 移动的距离 L= 10 Ω 0.5 Ω/cm =20 cm 。 第 2 节 电功率（第 2 课时） 【 能力提升 综合拓展 】 1. B 2. B 3. B 4. 1 A 4.5 V 4.5 W 5. 3 V 2.25 A 6.75 W 6. 解 ： （ 1 ） 由 P＝UI 得 I 低 ＝ P 低 U ＝ 18 W 30 V ＝0.6 A 。 （ 2 ） 低温挡时 ， R 1 与 R 2 串联由 I＝ U R ， R 低 ＝ U I 低 ＝ 30 V 0.6 A ＝50 Ω ， R 2 ＝R 低 -R 1 ＝50 Ω-20 Ω＝30 Ω 。 （ 3 ） 高温挡时 ， R 1 与 R 2 并联 。 I 1 ＝ U R 1 ＝ 30 V 20 Ω ＝1.5 A ， I 2 ＝ U R 2 ＝ 30 V 30 Ω ＝1 A ， P 高 ＝UI 高 ＝U （ I 1 ＋I 2 ） ＝30 V× （ 1.5 A＋1 A ） ＝75 W 。 【 素养探究 综合实践 】 1. 解 ： （ 1 ） 2 和 3 （ 2 ） 保温挡时由 P=UI ， I= U R 得 R 1 = U 2 P 保温 = （ 220 V ） 2 200 W = 242 Ω 。 加热挡时电阻 R 2 的功率 P 2 = U 2 R 2 = （ 220 V ） 2 60.5 Ω =800 W ， P 加热 ＝P 保温 ＋P 2 ＝200 W＋800 W＝1000 W 。 （ 3 ） V＝0.5 L＝0. 5×10 -3 m 3 ， 由 籽= m V 得 m＝籽V＝1.0×10 3 kg/m 3 ×0.5×10 -3 m 3 ＝0.5 kg ， Q 吸 ＝c 水 m （ t-t 0 ） ＝4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×0.5 kg× （ 100 ℃-20 ℃ ） ＝1.68×10 5 J 。 由 浊= W Q 吸 得消耗的电能 W= Q 吸 浊 = 1.68×10 5 J 80% =2.1×１0 ５ J 。 由 P= W t 得加热时间 t= W P 加热 = 2.1×10 5 J 1000 W =210 s 。 2. （ 1 ） C （ 2 ） 长度 （ 3 ） 0.144 （ 4 ） 橡胶为绝缘体 第 3 节 测量小灯泡的电功率 【 基础巩固 达标闯关 】 1. C 2. （ 1 ） P＝UI （ 2 ） 0～0.6 A （ 3 ） C 【 能力提升 综合拓展 】 1. D 2. C 3. （ 1 ） 如图所示 （ 2 ） 断开 B （ 3 ） 将滑动变阻器下面两个接线柱接 入电路 （ 4 ） 向 A 端移动滑片 ， 直至电压表示数为 2.5 V （ 5 ） 0.8 【 素养探究 综合实践 】 1. （ 1 ） 如图所示 第 1 题答图 A B C D P 第 3 题答图 182