15.1-15.2 电能和电功率（知识点精讲+考点梳理+难度分层真题练）-2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

第15章 电能与电功率 15.1 电能与电功 课程主题：电能和电功 知识点1、电能的转化 单位 国际单位：焦耳；常用单位：千瓦时（度）；换算：1度=1kW·h=3.6×106J 电功 用电器工作的过程就是利用电流做功，将电能转化为其他形式能的过程 图片解读 电能转化 给白炽灯通电，电能转换为光能和内能 给小电动机通电，电能转化为机械能 给电视通电，电能转化为声能和光能 给电热器通电，电能转化为内能 图示 拓展 能量是物体的一种能力和本领，是物体本身具有的量。一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量，能量的形式有许多种，动能、内能、光能、化学能、声能、原子能、电能等都被称为能量 知识点2、电能表 电能表 测量用电器在一段时间内消耗的电能 技术 参数 220V 电能表应接在220V的电路中使用 10（20）A 该电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A 50Hz 电能表在频率为50Hz的交流电路中使用 3000imp/kW·h或600revs/kWh 表示用电器每消耗1KW·h的电能，电能表的灯闪烁3000次（或转盘转过600转） 读数 方法 电能表前后两次读数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能 计量 方法 ①测量较大电能时用刻度盘读数，即W=W2-W1 ②测量较小电能时利用转盘转数计数，即W= kW·h= × 3.6×106J（n表示电能表在某段时间内的转数，N表示电能表铭牌上标着的转盘转数。 易错 电能表刻度盘最后一位是小数位，不能把它当作整数来读。 知识点3、电功及其计算 电功单位 国际单位：焦耳；常用单位：千瓦时（度）； 换算：1度=1kW·h=3.6×106J 计算 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。研究表明，当电路两端的电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W（或消耗的电能）为W=UIt，1J=1V·A·s W=Pt=UIt适用于所有电路，对于纯电阻电路（即电能全部转化内能），可推导出：W=t=I2Rt 易错 （1）公式W=UIt中，W、U、I及t四个量都是对同一段电路而言，即“同一导体，同一时间”； （2）四个量的单位必须用国际单位。 拓展 1千瓦·时可以看作是电功率1千瓦的用电器（如小型壁挂式空调）使用1小时所消耗的电能 1度电的作用：25W的灯泡能连续点亮40小时，家用冰箱能运行一天，普通电风扇能连续运行15小时，电视机能开10小时，能将8千克的水烧开，能用吸尘器把房间打扫5遍，能使电动自行车跑上80公里，可用电炒锅烧两个美味的菜，可借助电热淋浴器洗一个非常舒服的澡… 拓展小专题：串并联电路中的电功比例问题 主题 串并联电路中的电功比例问题 电功比例问题 串联：W=I2Rt = = 并联：W=·t = = 说明 以上公式只适用于纯电阻电路，如定值电阻 课程主题：电功率 知识点1、电功率 意义 表示消耗电能的快慢，用符号P表示 单位 国际单位：瓦特（W） 常用单位：千瓦kW，1KW=103W 大小 用电器消耗电能与时间的比值 公式 ①,即有lW=1J/s=1V·A（适用于所有电路） ②对于纯电阻电路可推导出：（电能全部转化为内能，如定值电阻） 注意 用电器功率大，说明用电器消耗电能快，但不一定消耗电能多 举例 如：节能灯电功率是24W，表示1秒钟电流对日光灯做功24J。 生活实例 家庭电扇约80W 笔记本电脑约60W 台灯约20W 电饭煲约1000W 家用空调约1000W 电视机约200W 手电筒约0.5W 计算器约0.5mW 电功计算 由P =得W=Pt P t W 单位一 W S J 单位二 kW h KW·h 千瓦时 功率为1千瓦的用电器正常工作1小时所消耗的电能 知识点2、电功、电功率相关计算 电功 电功率 适用范围 基本公式 W=Pt=UIt P= =UI 普遍适用 推导公式 W= t=I2Rt P= =I2R 纯电阻电路，,仅适用于电能全部转化为内能的电路。如定值电阻，电熨斗等 串联电路 W总=W1+W2 P总=P1+P2 P总=UI=（U1+U2）I=U1I+U2I=U1I1+U2I2=P1+P2 并联电路 W总=W1+W2 P总=P1+P2 P总=UI=U（I1+I2）=UI1+UI2=U1I1+U2I2=P1+P2 重要推论 串联电路 I=I1=I2 应用P=I2R公式：P1:P2= =R1：R2 并联电路 U=U1=U2 应用P= 公式：P1：P2=：=R2：R1 知识点3、额定电压和额定功率 概念 额定电压（电流）：用电器正常工作时的电压（电流） 额定功率：用电器在额定电压下工作的功率 铭牌含义 灯泡“PZ220V40W”：这个灯泡的额定电压为220V，额定功率为40W 用电器额定功率与外加电压电流无关，由制作工艺决定 实际电压 用电器在实际使用时，加在用电器上的略高于或低于额定电压的电压（U实） 实际功率 用电器在实际工作时对应的功率（P实） 灯泡的亮度取决于实际功率，灯泡越亮，实际功率越大 归纳 U实=U额 P实=P额 用电器正常工作（灯泡正常发光） U实>U额 P实>P额 长期使用影响用电器寿命（灯泡发光强烈）若U实>1.2U额，可能会烧断灯丝，灯泡损坏 U实<U额 P实<P额 用电器不能正常工作（灯泡不发光或发光较暗） 实际功率计算 ①P实=U实I实 ②电阻不变时，P= R = P额= = 实=（电阻不变） 实= ，P额= P实：P额= ： P实= （）P额（电阻不变） 技巧 当电阻不变时，实际电压（电流）为额定电压（电流）一半，实际功率变为原来四分之一，即当U实= U额或I实= I额时，P实=P额（电阻不变） 课外延伸 特斯拉线圈由一个感应圈、变压器、打火器、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成。原理是利用变压器使普通电压升压，然后经由两极线圈从放电终端放电的设备，通俗一点说，它是一个人工闪电制造器。特斯拉线圈的线路和原理都非常简单，但要将它调整到与环境完美的共振很不容易。 课程主题：电功和电功率 电功和电功率【速练篇】 1．下列关于电能的说法正确的是 ( ) A．可以通过电流表把电能直接测量出来 B． 电能的单位是“度”，学名叫做千瓦 C．消耗电能相同的用电器，产生的热量不一定相同 D．消耗电能越多的用电器，电功率就越大 2．如图中的甲、乙分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数 ，则下列说法正确的是 ( ) A． 电能表是测电功率的仪表 B ．该家庭在这段时间内总共用电2000kW•h C． 电能表的计量单位是kW•h，1kW•h 相当于3.6×105J D ．该电能表转盘每转过600转 ，电路消耗电能 0.5kW•h 3 ．在图中，导体A、B 是由同种材料做成的，A和B等长 ，但A比B的横截面积大，当S闭合后，在相同时 间内，下列叙述正确的是( ) A．电流通过A、B 所做的功是WA＜WB B．电流通过A、B所做的功是WA＞WB C．电流通过A、B 所做的功是WA=WB D．无法比较电流通过A、B 时做功的大小 4．如图所示的电路中，电源电压保持不变 ，只闭合开关S1， 电流表的示数为0.2A；再闭合开关S2，电流表的示数为0.5A，由此可知两电阻的大小之比R1：R2为 。闭合S1、S2后，在相同的时间内，电流通过电阻R1、R2所做电功之比W1：W2为 。 5．如图电路中，电源电压9V且保持不变，灯炮标有“6V 6W”的字样，灯泡的电流随电压的变化曲线如右图所示，当电流表的示数为0.5A 时，小灯泡的电功率为 ，若电压表示数为3V，整个电路在10s 内消耗的电能为 。 6．学易姐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L1和额定电压是3.8V的灯L2，先后接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图甲所示的电路开始探究。 （1）请你用笔画线代替导线，根据图甲所示的电路图 ，将图乙所示实物图 ，连接完整。 （2）若学易姐连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因是她把滑动变阻器的 （选填“A、B”或“C、D”）接线柱接入了电路。 （3）学易姐排除故障后，按图甲所示的电路继续进行实验：闭合开关 ，移动滑片P，使灯L1发光，测出灯 L1的相关物理量，记录和计算结果如下表： 次数 电压/V 实际功率/W 电阻 1 1.6 0.20 0.32 8.00 2 2.5 0.24 0.60 10.42 3 2.8 0.26 0.73 10.77 请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入答题卡的相应位置。 （4）学易姐注意到灯L1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 。 （5）她用L2替换L1重复上面的实验时，需要改变 表的量程，发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似。 （6）学易姐在实验结束后与同学们讨论： ①有同学认为“用上表中灯L1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同学们忽略了 对小灯电阻的影响。 ②有同学认为“把灯L1换成未知定值电阻，该实验电路设计可以用来测这个未知电的阻值。“你认为这种说法是 的（选填“正确”或“错误”）。 电功和电功率【易错篇】 1．甲乙两个用电器并联后接在某一电源上，在相等的时间内，电流通过甲所做的功比乙的大，则( ) A．甲通过的电流比乙的大 B．甲两端的电压比乙的高 C．甲的电阻比乙的大 D．乙消耗的电能比甲的多 2．如图所示的电路中，当S闭合时灯L1消耗的功率是P1，若S断开时灯L1消耗的功率是P1′，则( ) A．P1＞P1′ B．P1=P1′ C．P1＜P1′ D．无法判断 3．三只灯泡分别标“220V 15W”、“36V 15W”和“24V 15W，它们都正常工作，相等时间里消耗电能( ) A．“220V 15W”最多 B．“36V 15W”最多 C．“24V 15W”最多 D．三只灯泡一样多 4．如图是电阻甲和乙的 I﹣U 图象。下列说法正确的是 ( ) A．甲的电阻始终比乙电阻小 B．乙的电阻随着电压的增大而增大 C．甲、乙并联电路电流为0.6A，乙的实际功率为0.4W D．甲、乙串联在 3V 的电源上，电路的总功率为1.8W 4．如图所示电路，电源电压恒定为6V，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片到某一位置时，电流表示数为0.2A，电压表示数为2V，则滑动变阻器R2的电功率为 W . 5．在“怎样使两个灯泡都亮起来”的活动中，易优君采用如图所示的方法连接，结果两个灯泡都亮了。这时，两灯的连接方式是 。若电源电压为3V，灯泡的规格均为“2.5V 0.25A”，则每个灯泡的电阻是 Ω（设灯丝电阻不变），每个灯泡的实际功率是 W。 6．下图为小明家的电能表表盘，他家中的几样主要电器的额定功率如下表所示，他 （选填“可 以”或“不可以”）同时再开一台1500W的空调。若他家上月末电能表的示数为9981.6kW•h，本月末示数如图所示，则小明家这个月用电 度。（提示： 电能表示数达到最大测量值后会自动再从零开始计量） 电器名称 音响 彩电 照明灯 洗衣机 电冰箱 额定功率（W） 100 200 200 300 150 7．如图所示的电路电源电压一定闭合开关S后，当滑片P向右移动时电压表的示数将 ，滑动变阻器R消耗的电功率将 （选填“变小”“不变”或“变大”） 8．如图所示的电路，用电器R1上标有“6V 3W”的字样，当开关S1、S2同时闭合时，电流表示数为0.5A，则电压表示数为 V；再将开关S2断开 ，电流表示数变为0.3A ，则R1的实际功率为 W，R2的电阻是 Ω. 电功和电功率【经典题型汇编】 【电能表】例题1．学习了电能的知识后，易优君观察了家中的电能表的规格如图所示，他家同时使用的用电器总功率不能超过 W ，本月初抄表的示数如图所示 ，若本月应交电费66元，且电价为0.5 元/度，则本月末抄表 的示数为 kW•h ，他家本月消耗的这些电能可供一盏“220V 40W”字样的白炽灯连续工作 h ，易 优君学习了电功率的知识后 ，利用该电能表测他家中某用电器的电功率，当电路中只有这个用电器工作时，测得在15min 内电能表转盘转了45r，则该用电器的电功率为 W．这个用电器可能是家中的 （填“空调 器”或“ 电冰箱”） 变式．本月末，学易姐家的电能表表盘如图所示。已知家庭电路电压为220V，她家允许接入电路连续工作的用电器的总功率最大为 W，她只将一台额定功率为100W 用电器接入电路，在该用电器正常工作 2h 的时间内，电能表的转盘应转过 转。若学易姐家本月内用电100度，则上月末电能表的示数为 kW•h。若学易姐家只接通一盏灯使其单独工作，1小时转盘转过了250转，那么这盏灯的电功率是 W。 【额定功率与实际功率】例题2．周末，易优君在爸爸帮助下利用参数“1600imp/kW•h”电能表测量电热水壶的实际功率，电热水壶铭牌“220V 1000W”．在测量电热水壶实际功率时，易优君首先应该进行的操作是 , 接着观察到电能表的指示灯在6min内闪烁160次 ，则电热水壶实际功率是 W， 这表明电热水壶的实际工作电压 （大于/小于/等于）额定电压。 变式．小王家的电能表上标着“600imp/（kW•h），220V 5A”等信息他用这个电能表来测量某用电器的功率；他把家中的其他用电器都与电源断开，仅让这个用电器工作，6min 内电能表指示灯闪了30次．则该用电器的实际功率是 W，该用电器阻值恒定，将它接到110V的电路中，实际功率是 。 【总结】 ：体悟“ 电阻一定时 ，电压减半 ，电流也减半 ，功率变为原来的四分之一”并推导公式。 例题3 ．一个标有“6V 3W“ 的小灯泡 ，正常发光时的电流是 A；将它接在9V的电源上，为让灯泡正常发光，应该给它串联一个 Ω的电阻：若小灯泡两端的实际电压是3V，则小灯泡的实际功率是 W。若此时通电10s，电流所做的功为 J（不考虑温度对小灯泡电阻的影响）。 变式．一只小灯泡的额定电压为8V，额定功率为4W，现将该小灯泡接在12V的电源上，为使其正常发光，应 联一个 Ω的电阻. 【图像技巧】例题4．如图所示，是电路元件甲和标有“2.5V 1.25W” 字样的元件乙的电流与两端电压关系的图象。 若把甲和乙并联后接在电压为2V 的电源两端，电路的总功率是 W；若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中，乙的实际功率是 W； 例题5．如图甲是小灯泡的I﹣U 图象。将此灯泡L与滑动变阻器 R 串联在电压为6V的电路中（如图乙）。 闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.4W时，电流表的示数为 A ，滑动变阻器R接入电路中的电阻为 Ω。 变式．标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲、乙两只灯泡，经实验测得其I﹣U 特性曲线如图，若将其串联在电路中，则 灯较亮，现将甲、 乙两灯并联在电路中，当两只灯泡的总电流为1A时，两只灯泡消耗的总功率是 W。 【额定电压与实际电压】例题6 ．一个标有“220V 1000W”的电炉 ，正常工作时的电阻为 Ω, 当其实际功率为810W 时，其两端实际电压为 V．（不计温度对电阻的影响） 变式．用电器在电路中工作时，其两端的电压并不等于它的额定电压，学易姐借助家中电能表测出，得当电路中只有一个额定电压为220V ，额定功率为1210W 的电热水壶工作时，电能表的转盘转过5r的时间为50s．小明家的电能表标有360r/kW•h，假设热水壶电阻恒定不变，求：（1） 电热水壶的电阻；（2） 电热水壶在电路中的实际功率；（3）电热水壶的实际电压。 【豆浆机模型】例题7．一款全自动豆浆机的主要结构如图甲，图乙是它的铭牌，其电路原理如图丙。该豆浆机做一 次豆浆需要8min，其正常工作过程中电热管和电动机的工作时间与工作状态如下表所示。 工作时间（min） 0～1 1～4 4～5 5～8 工作状态 粉碎打浆 加热 粉碎打浆 加热 （1）豆浆机正常工作时，电热丝电阻是多少？ （2）豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做功多少焦？ （3）为测定家里电路的实际电压，小明将家里的其它用电器都断开，只让这款豆浆机工作，他观察到在豆浆机的电热丝工作的3min内，家里标有“2000r/kW•h”字样的电能表转盘转了50转，则他家里电路的实际电压是多少？（不考虑温度对电阻的影响） 变式．易优君家最近买来了一台豆浆机 ，它的中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸．如表是这个豆浆机的主要技术参数，图乙所示是豆浆机正 常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的 P -t 图象 ．豆浆机正常工作时 ，请解答下列问题： （1）由图乙可知，豆浆机中的电动机和电热管的连接方式是 ．电热管工作时把电能转化为 能 . （2）加热过程中，通过豆浆机的电流多大？ （3）豆浆机正常工作做一次豆浆 ，总共消耗的电能是多少？ （4）在一次豆浆机工作的时候 ，易优君将家里的其他用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作时，家里标 有“1200r/（kW•h）”字样的电能表转盘在1min内转过了20r，此时电路两端的实际功率是多大？ 【电吹风模型】例题8．图甲是家用电吹风的工作原理图，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出冷风。 （1） 当开关置于图甲中“2”位置时 ，电路的连接情况是 。 A．只有电热丝连入电路 B．只有电风扇连入电路 C． 电热丝和电风扇串联 D． 电热丝和电风扇并联 （2）某次用该电吹风将头发吹干的过程中，电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示，则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是多少？ （3）电热丝在工作时的电阻值是多少？ 变式．图1是家用电吹风的工作原理图，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。 （1）要让电吹风工作时吹出热风，它的开关应置于图1中 （选填“1”、“2”或“3”）位置。 （2）某次用该电吹风将头发吹干的过程中 ，电吹风的功率随时间的变化关系如图 2 所示 ，则在该次吹干头发过 程中电吹风消耗的总电能是 J。 （3）电热丝在工作时的电阻值是 Ω。 （4）使用几年后 ，发现电热丝变细 ，则其电阻变 ，它的实际功率将变 。 电功和电功率【区分篇】 【电池容量】例题1．（1）有一款手机用的锂电池 ，上面标明电压为4.0V，容量为1000mAh．给它充电时，电能 转化为 能。充满电后 ，大约存储了 J 的电能。 （2）标有“ 12V 6W” 的灯泡要接在 15V 电源两端正常工作 ，需要 联一个 Ω的电阻。 变式 1．某品牌手机的工作电压为 3.7V ，电池铭牌上标有“3200mA•h”的字样 ，此电池在充满电时贮存的电能 为 J，手机工作时 ，电池将 能转化为电能。手机的屏幕是用 （选填“超导体”或“半 导体”）材料制成的。 变式2．“iPad”的充电器，参数标有“5V 2A”，表示充电电压是5V，最大输出电流2A，充电时将电能转化为 能；锂电池充满电所储存的电能是2.16×105J，若“iPad”充电时以最大输出电流充电，要将空电池充满电需要 h。 例题2．在“测量小灯泡和定值电阻的阻值”实验中，根据测得的电流和电压数据绘制了如图甲中A、B的I﹣U图象，现将小灯泡L和定值电阻R连成如图乙、丙电路（电源电压均为8V），则下列说法正确( ) A．由图甲知小灯泡电阻随温度的增大而减小 B．图乙电路的总功率为2.4W C．由图甲知定值电阻的阻值为10Ω D．图丙电路中电流表示数为0.7A 变式1．有两个电路元件A和B，流经元件的电流与其两端的电压的关系如图所示，下列说法正确的是( ) A．A、B串联在电路中，若消耗电功率相等，则总功率为7.2W B．A、B串联在电路中，当电流为0.4A 时，A、B 的电功率之比为5：4 C．A、B并联在电压为2.5V 电压下，A、B 消耗的总功率为2.5W D．A、B串联在电路中，在电阻相同时，电路中电流为0.6A 变式2．如左图是小灯泡L和电阻 R 的电流随电压变化图象 ，将它们按右图所示接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为1W，则电路电源电压为 V；再闭合开关S1，电流表示数变化了 A，此时电路1min消耗的总电能为 J。 例题3．在“探究电流做功与电压、电流的关系”的活动中 ，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路。 （1）同学们经过讨论，认为不应该选择图甲电路，原因是 。 （2）为研究电功率与电压的关系 ，应该选择图 所示的电路。 （3）实验中同学们是通过比较灯泡的亮度来比较电功率的大小的，因为电功率越大的灯泡 ，即单位时间消耗的 越多 ，所以单位时间得到的 就越多 ，灯泡越亮。 （4）实验中，同学们使用的是可调电源 ，选择的灯泡是“12V6W”的灯泡L1和“6V4W”灯泡L2那么为了保护电路元件，乙图中电源电压不能超过 V ，丙图中增大电源电压足够后，调节滑动变阻器，则 灯泡首先正常发光，此时另一个灯泡两端的电压是 V。 学科网（北京）股份有限公司 $$