课时18.1 电能 电功-【帮课堂】2024-2025学年九年级物理全一册同步学与练（人教版）

第十八章 电功率（原卷版） 课时18.1 电能 电功 2022年课程标准 物理素养 3.4.5结合实例，了解电功和电功率。 物理观念：理解电流做功的概念； 科学思维：了解电能的转化过程；会利用电能表进行相关计算； 科学探究：认识电能与生活的关系，建立节电意识； 科学态度与责任：认识电能及电能的单位；知道电能表的作用与读数。 知识点一、电能 电能广泛应用于工业、农业、交通、国防建设、学科研究及日常生活中，在现代社会中起着至关重要的作用，是其他能量无法比拟的。 1.电能的来源：其他形式的能转化为电能 干电池：化学能→电能 蓄电池：化学能→电能 光伏发电：太阳能→电能 火力发电：化学能→电能 水力发电：机械能→电能 风力发电：机械能→电能 地热发电：地热能→电能 核能发电：核能→电能 可见，我们使用的电能是由其他形式的能转化而来的。发电机和电池就是实现这种转化的装置。 2.电能的利用 电熨斗：电能→内能 电烤箱：电能→内能 白炽灯：电能→内能→光能 节能灯：电能→光能 电视机：电能→光能和声能 电风扇：电能→机械能和内能 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 注意：（1）电压表、电流表知识测量仪器，不属于用电器；（2）蓄电池、充电宝充电时是用电器，放电时是电源。 总结归纳：电能的产生与利用中主要的能量转化 3.电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。 【典例1】如图所示，是某款储水式“暖手宝”，铭牌上标有“220V 440W”的字样。接入家庭电路正常工作时的电流为___________A，此时它将___________能转化为内能，通过___________（选填“做功”或“热传递”）的方式使手变暖。 知识点二、电能的计量 1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表） （1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。 （2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。 （3）电能表上所标参数的物理意义 参数 物理意义 220V 表示该电能表应该在220V的电路中使用 10（20）A 表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A kW·h 表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J 50Hz 表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用 1500r/（kW·h） 表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转 特别提醒： 1.电能表的表盘上最后一个框内的数字为小数位数字。如，应读作3209.2kW·h。 2.标定电流和额定最大电流的区别。如“10（20）A”，括号外的10A是标定电流，它越小，电能表就越灵敏，精确度越高；括号内的20A是额定最大电流，是电能表长期稳定工作允许通过的最大电流。 2.其他电能表 （1）IC卡电能表：也称为IC卡预付费电能表、智能电表。IC卡电能表先买后用，不需要麻烦的人工抄表，解决了收费难的问题。 IC卡电能表 电子式电能表 （2）电子式电能表：如图所示电子式电能表，没有转动的铝盘，相较于带铝盘的机械式电能表，具有相应快、精度高、功耗低、重量轻、可远程抄表和网上缴费等优点，现正逐步代替机械式电能表。 教材深挖：电子式电能表的参数 电子式电能表盘上的参数，如“220V”、“10（40）A”、“50Hz”等，物理意义和机械式电能表上的相关参数的物理意义相同。电子式电能表独有的“1600imp/（kW·h）”表示接在这个电表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次。 3.用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。 4.节约用电：电能是人们生活中的主要资源，随着社会需求越来越大，能源供应日益紧张，所以每个人都用具有节约电能的意识，即有利于减少其他能源的消耗，减少污染，又可减轻电网的负荷压力，保障电网安全，提高电力资源的利用效率。 （1）1kW·h电的作用 使家用节能灯照明约100h 让手机充电约100次 使电动自行车行驶约60km 看电视约10h 可使壁挂式空调器运行约1h 烧开约8kg的水 （2）节约用电的措施：1）随手关灯；2）用电器关机后应拔下电源插头；3）尽量使用耗电少的节能灯具；4）夏季将空调的设定温度适当调高，冬季将空调的设定温度适当调低等。 【典例2】（23-24九年级上·河北石家庄·阶段练习）下课后王老师去关闭微机房的总电闸时，发现如图所示的电能表转盘在缓慢地转动，此刻电能表的读数是 kW·h，他利用手表估测了一下，2min转盘转动了6r，那么2min内消耗了 J电能。经检查发现，原来机房内还有30台型号相同的电脑显示器处于待机状态，则一台电脑显示器有待机功率约为 W。 知识点三、电功 1.电功 （1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。 （2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。 2.影响电功多少的因素：大量的实验表明，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。 3.电功的计算 （1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。 特别提醒：应用W=UIt计算电功时，应注意以下两点： （1）W、U、I、t应该是同一用电器或同一段电路在t时间内对应的四个物理量。例如，电流通过某个用电器所做的功，等于该用电器两端电压、通过该用电器的电流和相应通电时间的乘积。 （2）W、U、I、t四个物理量的单位分别是焦（J）、伏（V）、安（A）和秒（s），若将其他单位不经变换就代入公式则会出现错误。如某灯两端电压为6V，通过该等的电流为0.2A，通电时间1h电流做的功：W=UIt=6V×0.2A×3600s=4320J；若时间单位不经变换就代入公式进行计算，则得W=6V×0.2A×1h=1.2J，结果时错误的。 辨析比较电功与机械功的异同 比较项目 电功 机械功 不同点 影响因素 电路两端电压U，电路中电流I，通电时间t 作用在物体上的力F，物体在力F方向上的距离s 计算公式 W=UIt W=Fs 相同点 （1）做功的过程都是不同形式能的相互转化过程；（2）单位相同。 （2）两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。 培优拓展：什么是纯电阻电路 纯电阻电路是指消耗的电能全部转化为内能的电路，如仅含有白炽灯、电阻的电路；但含有电动机、电铃的电路中，电能除了转化为内能外，还转化成了其他形式的能，因此含有电动机、电铃的电路不是纯电阻电路。 电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路 并联电路 分析 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2 推论一 无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+… 2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二 串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比 推导分析： 推论三 并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比 推导分析： 【典例3】实验小组用参数是2000imp/（kW•h）的电子式电能表来测量电水壶的功率。他们将其余所有用电器关闭，只让电水壶工作，数出电能表指示灯在3min内闪烁了120次。则该水壶在3min内消耗的电能是________kW•h，该水壶的实际功率是_______W。细心的小明发现不同用电器工作时电能表的指示灯闪烁的快慢是变化的，电能表指示灯闪烁的越快，说明电流通过用电器所做的电功________（选填“越多”、“越少”、“越快”或“越慢”）。 知识点三、知识导图 问题一：电能及其转化 （1）电流通过电热器时主要将电能转化为内能，这类电气设备大多是通过发热来工作的； （2）电流通过电动机时主要将电能转化为机械能，只有少部分电能转化为内能，这类电气设备大多是对外做功的。 【典例1】（2022·山东滨州·九年级期末）常见的家用电器中，工作时需要将电能转化为机械能的是（　　）。 A．电风扇 B．微波炉 C．电熨斗 D．电水壶 【变式1-1】（2022·山东青岛·九年级期末）下列事例中，关于能量转化的说法正确的是（　　）。 A．摩擦生热，机械能转化为内能 B．燃料燃烧时发热，机械能转化为化学能 C．充电宝充电过程，化学能转化为电能 D．电风扇工作过程，机械转化为电能 【变式1-2】（2022·山东·济南市天桥区教育教学研究中心中学教研科九年级期末）如图所示的家用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　）。 A．电饭锅 B．笔记本电脑 C．电风扇 D．电视机 问题二：电能表及其计算 因为电能表的参数Nr（kW·h）表示转盘转N转电流消耗1kW·h的电能，故电能表参数Nr（kW·h）与电能表转盘转过的圈数n、电路消耗的电能W的关系为：。 【典例2】（23-24九年级上·河北邯郸·期末）假期小明一家要出门旅游，出发前家里只有一台额定功率为200W的冰箱正常工作，其他用电器都已关闭。小明看到家里电能表的示数为2021.6kW·h，过了7天小明回到家再次查看电能表的示数如图所示。下列有关说法正确的是（ ）。 A．这段时间冰箱消耗的电能是7kW·h B．冰箱每天平均工作的时间为0.5h C．冰箱正常工作1min电能表的转盘转过2转 D．再有其他家电和冰箱一同正常工作时，电能表转盘的转速不变 【变式2-1】（2024·河北邯郸·二模）小明家中有一电热器铭牌上标有“220V1210W”，该电热器正常工作时的电阻是 ，电热水器与家中其它电器 （选填“串联”或“并联”）在电路中。如图是小明用手机拍下的周一中午12点和次日中午12点时家里电能表表盘的照片，则他家这一天消耗的电能可以使一个额定功率为60W的笔记本电脑连续正常工作 h。 【变式2-2】（2024·江苏苏州·一模）节能减排是每个公民应尽的义务，为探究家用空调待机时是否耗电，小明进行了相关实验，先切断家里其它用电器的电源，记下电能表示数为，10小时后，电能表示数如图，该空调的待机功率为 W；10小时内，该电能表转盘共转过 转。 问题三：电功 用电压表判断电路故障 1.电功的比较：电流做功的计算公式是W=UIt，但根据情况灵活选用电功的两个推导公式有时会更为简便。 推导公式：，无电流计算（或比较）电功； 推导公式：，无电压计算（或比较）电功。 2.公式法计算电功：当电学计算题中涉及的物理量较多时，可将已知物理量的符号和数据标在电路中，对号入座方便分析求解。 3.电能综合：计算电功时要注意单位统一，当电压、电流、时间分别是国际单位制单位时，计算得出的电功单位就是J，所以如果单位不是国际单位制单位时，要换算成国际单位制的单位再进行计算。 【典例3】（2022·山东济宁·九年级期末）物理学中的公式比较多，我们要深刻理解公式的含义，下面说法中正确的是（　　）。 A．由公式 可知，物质的比热容c与Q、m、Δt有关 B．由公式可知，燃料的热值q与燃料放出的热量Q成正比，与质量m成反比 C．由公式可知，导体的电阻R与导体两端电压U成正比，与通过的电流I成反比 D．由公式可知，只有纯电阻用电器做功才适用后面的变形公式 【变式3-1】（2022·山东临沂·九年级期末）如图，电源电压6V不变，灯L1标有“6V 6W”字样，灯L2标有“6V 3W”字样。若使L1、L2都正常发光，需闭合开关______；正常通电1min电流通过灯L1做的功为______J。 【变式3-2】（2022·山东济南·九年级期末）如图所示的电路中，闭合开关S后，灯泡L正常发光，此时通过灯泡的电流是0.3A，灯泡两端的电压是3V，电压表的示数为6V。通过计算回答： （1）定值电阻R的阻值是多少欧？ （2）电源两端的电压是多少伏？ （3）整个电路在10s内消耗的电能是多少焦？ 【基础强化】 1．（2022秋·河南商丘·九年级统考期末）关于电功，下列说法不正确的是（  ）。 A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能 B．电流做功的过程就是消耗电能的过程 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流越大，电流做功就一定越多 2．（2022秋·河南许昌·九年级统考期末）小萌随父母去豫西抗日根据地一一“方山寨”，进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电，充电宝容量为，充电电压为3.7V，充电时剩余电量为0。于是她关闭家中其它用电器，并观察到家里电能表如图所示，要给充电宝充满电，电能表的转盘将转过（　　）。 A．222转 B．1000转 C．799转 D．360转 3．（2022·广东韶关·九年级期末）小明家里的电能表10月1日的示数如图（上）所示，11月1日示数如图（下）所示，他家10月份共用电为（　　）。 A．312 kW·h B．31.2 kW/h C．31.2 kW·h D．31.2J 4．（2022·广东广州·九年级期末）如图所示是新型的灯，小红对灯很感兴趣。她拆开一个灯后发现，灯是由多个小灯珠串联后通过电源适配器接入照明电路的。她取下其中一只小灯珠接在干电池两端没有亮，对调干电池正负极后亮了，用手试摸点亮的小灯珠几乎不发热。根据上述事实，以下推断正确的是（　　）。 A．单只小灯珠工作电压是 B．小灯珠具有单向导电性 C．小灯珠主要是将电能转化为内能 D．灯带中的一只小灯珠断路后其它还亮 5．（2022·广东·佛山市南海区大沥镇许海初级中学九年级期末）我国家庭中电视两端的电压是______V。小明家中一周前、后电能表示数如图所示，小明家所在地区每度电的电费是0.6元，则小明家本周消耗的电能为_______，他家这一周需要付出______元的电费。 6．（2022秋·河南商丘·九年级统考期末）已知甲、乙两个用电器的额定电压都是 6V，某实验小组通过实验画出两个用电器的I﹣U 图象，如图所示。若把它们串联到同一电路中，它们两端的总电压不得超过 V；若把它们并联在电路中，10s 内电路消耗的最大电能是 J。 【素养提升】 7．（2022秋·河南南阳·九年级统考期末）如图所示，是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息（其中imp表示指示灯闪烁次数），下列选项中正确的是（　　）。 A．小英家上个月消耗的电能为1011kW·h B．电能表上指示灯闪烁次数越多，说明电路中消耗电能越多 C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J D．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A 8．（2022秋·河南郑州·九年级统考期末）在图所示的电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则电源电压为 V，电阻R1的阻值为 Ω。通电1min，该电路消耗的总电能为 J。 9．（2022秋·河南信阳·九年级统考期末）亲爱的同学，请你根据自己掌握的实验操作技能和所学习的物理知识，回答下列问题： （1）如图1所示是一个测量 大小的仪表，它的分度值是 。 （2）如图2所示该表的示数为 kW·h，如果表盘转动50圈，表示用电器消耗电能 J。 10．（2022·广东梅州·九年级期末）如图所示，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S后，电流表A的示数为2.7A，电流表A1的示数为1.8A。求： （1）电源电压U； （2）电阻R2的阻值； （3）通电1min，电流通过电阻R2所做的功W2。 【能力培优】 11．（2022·广东河源·九年级期末）如题图是电能表，它是计量 _____的仪器。它的转盘转动快表示 _____；如果这个电能表上的转盘在30min内转了1500转，则消耗的电能是 _____｡ 12．（2022·广东广州·九年级期末）实验室有若干个规格相同的LED灯，这种灯的发光颜色与其两端电压之间的关系如下表所示。小华取其中一个LED灯，与一个200Ω的定值电阻R1串联，接在电压恒为6V的电源上，如图所示。闭合开关，LED灯发光，电压表示数为3V。求： LED灯两端电压/V 1.9~2.0 3.0~3.3 LED灯发光颜色 红 蓝 （1）此时，通过电阻R1的电流是多少？( ) （2）结合图表可知：电路中的LED灯发出_____色的光； （3）工作100s，LED灯消耗的电能是多少？( ) （4）若R1损坏，请你利用题目所述的其它器材，设计一个让该规格的LED灯发出蓝光的方法（可用文字或作图说明）。( ) 13．（2022秋·河南驻马店·九年级统考期末）如图所示的电路中电源电压保持不变，R1＝R2＝R3＝20Ω，当S1、S2都断开，电流表示数是0.3A，求： （1）电源电压； （2）S1、S2都闭合时，电流表的示数及通电1min电路消耗的总电能。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十八章 电功率（解析版） 课时18.1 电能 电功 2022年课程标准 物理素养 3.4.5结合实例，了解电功和电功率。 物理观念：理解电流做功的概念； 科学思维：了解电能的转化过程；会利用电能表进行相关计算； 科学探究：认识电能与生活的关系，建立节电意识； 科学态度与责任：认识电能及电能的单位；知道电能表的作用与读数。 知识点一、电能 电能广泛应用于工业、农业、交通、国防建设、学科研究及日常生活中，在现代社会中起着至关重要的作用，是其他能量无法比拟的。 1.电能的来源：其他形式的能转化为电能 干电池：化学能→电能 蓄电池：化学能→电能 光伏发电：太阳能→电能 火力发电：化学能→电能 水力发电：机械能→电能 风力发电：机械能→电能 地热发电：地热能→电能 核能发电：核能→电能 可见，我们使用的电能是由其他形式的能转化而来的。发电机和电池就是实现这种转化的装置。 2.电能的利用 电熨斗：电能→内能 电烤箱：电能→内能 白炽灯：电能→内能→光能 节能灯：电能→光能 电视机：电能→光能和声能 电风扇：电能→机械能和内能 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 注意：（1）电压表、电流表知识测量仪器，不属于用电器；（2）蓄电池、充电宝充电时是用电器，放电时是电源。 总结归纳：电能的产生与利用中主要的能量转化 3.电能的单位 （1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J； （2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。 【典例1】如图所示，是某款储水式“暖手宝”，铭牌上标有“220V 440W”的字样。接入家庭电路正常工作时的电流为___________A，此时它将___________能转化为内能，通过___________（选填“做功”或“热传递”）的方式使手变暖。 【答案】2；电；热传递。 【解析】[1]接入家庭电路正常工作时的电流为； [2][3]暖手宝工作时，消耗电能，产生内能，将电能转化为内能，手吸收热量，手会变暖，这是通过热传递的方式增加手的内能。 知识点二、电能的计量 1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表） （1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。 （2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。 （3）电能表上所标参数的物理意义 参数 物理意义 220V 表示该电能表应该在220V的电路中使用 10（20）A 表示电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A，该电能表工作时的电流不应超过20A kW·h 表示该电能表上示数的单位为千瓦时，kW·h=1度=3.6×106J 50Hz 表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用 1500r/（kW·h） 表示接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转过1500转 特别提醒： 1.电能表的表盘上最后一个框内的数字为小数位数字。如，应读作3209.2kW·h。 2.标定电流和额定最大电流的区别。如“10（20）A”，括号外的10A是标定电流，它越小，电能表就越灵敏，精确度越高；括号内的20A是额定最大电流，是电能表长期稳定工作允许通过的最大电流。 2.其他电能表 （1）IC卡电能表：也称为IC卡预付费电能表、智能电表。IC卡电能表先买后用，不需要麻烦的人工抄表，解决了收费难的问题。 IC卡电能表 电子式电能表 （2）电子式电能表：如图所示电子式电能表，没有转动的铝盘，相较于带铝盘的机械式电能表，具有相应快、精度高、功耗低、重量轻、可远程抄表和网上缴费等优点，现正逐步代替机械式电能表。 教材深挖：电子式电能表的参数 电子式电能表盘上的参数，如“220V”、“10（40）A”、“50Hz”等，物理意义和机械式电能表上的相关参数的物理意义相同。电子式电能表独有的“1600imp/（kW·h）”表示接在这个电表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次。 3.用电能表测量电路消耗电能的方法 （1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。 （2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。 4.节约用电：电能是人们生活中的主要资源，随着社会需求越来越大，能源供应日益紧张，所以每个人都用具有节约电能的意识，即有利于减少其他能源的消耗，减少污染，又可减轻电网的负荷压力，保障电网安全，提高电力资源的利用效率。 （1）1kW·h电的作用 使家用节能灯照明约100h 让手机充电约100次 使电动自行车行驶约60km 看电视约10h 可使壁挂式空调器运行约1h 烧开约8kg的水 （2）节约用电的措施：1）随手关灯；2）用电器关机后应拔下电源插头；3）尽量使用耗电少的节能灯具；4）夏季将空调的设定温度适当调高，冬季将空调的设定温度适当调低等。 【典例2】（23-24九年级上·河北石家庄·阶段练习）下课后王老师去关闭微机房的总电闸时，发现如图所示的电能表转盘在缓慢地转动，此刻电能表的读数是 kW·h，他利用手表估测了一下，2min转盘转动了6r，那么2min内消耗了 J电能。经检查发现，原来机房内还有30台型号相同的电脑显示器处于待机状态，则一台电脑显示器有待机功率约为 W。 【答案】362.6；；10。 【解析】[1][2][3]电能表最后一位是小数，由图可知电能表的读数是，“”表示每消耗1 kW·h的电能，电能表转动600r，当转盘转动了6r时，消耗的电能为 则总功率为 则一台电脑显示器有待机功率约为。 知识点三、电功 1.电功 （1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。 （2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。 2.影响电功多少的因素：大量的实验表明，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。 3.电功的计算 （1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。 特别提醒：应用W=UIt计算电功时，应注意以下两点： （1）W、U、I、t应该是同一用电器或同一段电路在t时间内对应的四个物理量。例如，电流通过某个用电器所做的功，等于该用电器两端电压、通过该用电器的电流和相应通电时间的乘积。 （2）W、U、I、t四个物理量的单位分别是焦（J）、伏（V）、安（A）和秒（s），若将其他单位不经变换就代入公式则会出现错误。如某灯两端电压为6V，通过该等的电流为0.2A，通电时间1h电流做的功：W=UIt=6V×0.2A×3600s=4320J；若时间单位不经变换就代入公式进行计算，则得W=6V×0.2A×1h=1.2J，结果时错误的。 辨析比较电功与机械功的异同 比较项目 电功 机械功 不同点 影响因素 电路两端电压U，电路中电流I，通电时间t 作用在物体上的力F，物体在力F方向上的距离s 计算公式 W=UIt W=Fs 相同点 （1）做功的过程都是不同形式能的相互转化过程；（2）单位相同。 （2）两个重要的推导公式 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：； 结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。 培优拓展：什么是纯电阻电路 纯电阻电路是指消耗的电能全部转化为内能的电路，如仅含有白炽灯、电阻的电路；但含有电动机、电铃的电路中，电能除了转化为内能外，还转化成了其他形式的能，因此含有电动机、电铃的电路不是纯电阻电路。 电路中电功关系的三个推论 1.串并联电路的电功的特点 串联电路 并联电路 分析 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It； 由于U=U1+U2，故W总=UIt=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2 如图所示，在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t； 由于I=I1+I2， 故W总=UIt=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2 推论一 无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和，即W总=W1+W2+… 2.串、并联电路电功的分配关系（仅适用于纯电阻电路） 推论二 串联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比 推导分析： 推论三 并联电路中，电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比 推导分析： 【典例3】实验小组用参数是2000imp/（kW•h）的电子式电能表来测量电水壶的功率。他们将其余所有用电器关闭，只让电水壶工作，数出电能表指示灯在3min内闪烁了120次。则该水壶在3min内消耗的电能是________kW•h，该水壶的实际功率是_______W。细心的小明发现不同用电器工作时电能表的指示灯闪烁的快慢是变化的，电能表指示灯闪烁的越快，说明电流通过用电器所做的电功________（选填“越多”、“越少”、“越快”或“越慢”）。 【答案】0.06；1200；越快。 【解析】(1)由题意可知，电能表指示灯在3min内闪烁了120次，故该水壶在3min内消耗的电能为 (2)由题意可知，工作时间为 故该水壶的实际功率为 (3)电能表指示灯闪烁得越快，则说明单位时间内用电器消耗的电能越多，即电流通过用电器做的功越快。 知识点三、知识导图 问题一：电能及其转化 （1）电流通过电热器时主要将电能转化为内能，这类电气设备大多是通过发热来工作的； （2）电流通过电动机时主要将电能转化为机械能，只有少部分电能转化为内能，这类电气设备大多是对外做功的。 【典例1】（2022·山东滨州·九年级期末）常见的家用电器中，工作时需要将电能转化为机械能的是（　　）。 A．电风扇 B．微波炉 C．电熨斗 D．电水壶 【答案】A。 【解析】A．电风扇工作时转动，主要是电能转化成机械能，故A正确，符合题意； B．微波炉主要将电能转化为内能，故B正确，不符合题意； C．电熨斗把主要电能转化成内能，故C错误，不符合题意； D．电水壶主要把电能转化成内能，故D错误，不符合题意。 故选A。 【变式1-1】（2022·山东青岛·九年级期末）下列事例中，关于能量转化的说法正确的是（　　）。 A．摩擦生热，机械能转化为内能 B．燃料燃烧时发热，机械能转化为化学能 C．充电宝充电过程，化学能转化为电能 D．电风扇工作过程，机械转化为电能 【答案】A。 【解析】A．摩擦生热，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A正确； B．燃料燃烧时发热，消耗燃料内部的化学能，产生内能，故是将化学能转化为内能的过程，故B错误； C．充电宝充电时将电能转化为化学能，故C错误； D．电风扇工作过程，电能主要转化为机械能，故D错误。 故选A。 【变式1-2】（2022·山东·济南市天桥区教育教学研究中心中学教研科九年级期末）如图所示的家用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　）。 A．电饭锅 B．笔记本电脑 C．电风扇 D．电视机 【答案】C。 【解析】A．电饭锅将电能转化为内能，故A不符合题意； B．笔记本电脑在工作中将电能转化为内能和光能，故B不符合题意； C．电风扇将电能转化为机械能，故C符合题意； D．电视机将电能转化为光能和内能，故D不符合题意。 故选C。 问题二：电能表及其计算 因为电能表的参数Nr（kW·h）表示转盘转N转电流消耗1kW·h的电能，故电能表参数Nr（kW·h）与电能表转盘转过的圈数n、电路消耗的电能W的关系为：。 【典例2】（23-24九年级上·河北邯郸·期末）假期小明一家要出门旅游，出发前家里只有一台额定功率为200W的冰箱正常工作，其他用电器都已关闭。小明看到家里电能表的示数为2021.6kW·h，过了7天小明回到家再次查看电能表的示数如图所示。下列有关说法正确的是（ ）。 A．这段时间冰箱消耗的电能是7kW·h B．冰箱每天平均工作的时间为0.5h C．冰箱正常工作1min电能表的转盘转过2转 D．再有其他家电和冰箱一同正常工作时，电能表转盘的转速不变 【答案】AC。 【解析】A．这段时间冰箱消耗的电能是，故A正确； B．由得，冰箱每天平均工作的时间为 故B错误； C．由得，冰箱正常工作1min消耗的电能为 电能表的转盘转过 故C正确； D．再有其他家电和冰箱一同正常工作时，电路消耗的总功率变大，电能表转盘的转速变快，故D错误。故选AC。 【变式2-1】（2024·河北邯郸·二模）小明家中有一电热器铭牌上标有“220V1210W”，该电热器正常工作时的电阻是 ，电热水器与家中其它电器 （选填“串联”或“并联”）在电路中。如图是小明用手机拍下的周一中午12点和次日中午12点时家里电能表表盘的照片，则他家这一天消耗的电能可以使一个额定功率为60W的笔记本电脑连续正常工作 h。 【答案】40；并联；50。 【解析】[1]电热器铭牌上标有“220V  1210W”，该电热器正常工作时的电阻是 [2]家庭电路所有的用电器都是并联的，电热水器与家中其它电器并联在电路中。 [3]如图是小明用手机拍下的周一中午12点和次日中午12点时家里电能表表盘的照片，则他家这一天消耗的电能为 这些电能可以使一个额定功率为60W的笔记本电脑连续正常工作的时间为。 【变式2-2】（2024·江苏苏州·一模）节能减排是每个公民应尽的义务，为探究家用空调待机时是否耗电，小明进行了相关实验，先切断家里其它用电器的电源，记下电能表示数为，10小时后，电能表示数如图，该空调的待机功率为 W；10小时内，该电能表转盘共转过 转。 【答案】10；300。 【解析】[1]10小时该空调消耗的电能W=665.0kW·h-664.9kW·h=0.1kW·h 该空调的待机功率 [2]10小时内，该电能表转盘共转过0.1kW·h×3000r/(kW·h)=300r。 问题三：电功 用电压表判断电路故障 1.电功的比较：电流做功的计算公式是W=UIt，但根据情况灵活选用电功的两个推导公式有时会更为简便。 推导公式：，无电流计算（或比较）电功； 推导公式：，无电压计算（或比较）电功。 2.公式法计算电功：当电学计算题中涉及的物理量较多时，可将已知物理量的符号和数据标在电路中，对号入座方便分析求解。 3.电能综合：计算电功时要注意单位统一，当电压、电流、时间分别是国际单位制单位时，计算得出的电功单位就是J，所以如果单位不是国际单位制单位时，要换算成国际单位制的单位再进行计算。 【典例3】（2022·山东济宁·九年级期末）物理学中的公式比较多，我们要深刻理解公式的含义，下面说法中正确的是（　　）。 A．由公式 可知，物质的比热容c与Q、m、Δt有关 B．由公式可知，燃料的热值q与燃料放出的热量Q成正比，与质量m成反比 C．由公式可知，导体的电阻R与导体两端电压U成正比，与通过的电流I成反比 D．由公式可知，只有纯电阻用电器做功才适用后面的变形公式 【答案】D。 【解析】A．比热容是物质的特性，与一个物体的质量、升高的温度、以及吸收的热量无关，公式只是说明比热容可以由一个物体吸收的热量与其质量与升高的温度的乘积之比表示，故A错误； B．热值是燃料的特性，表示1kg的某种燃料完全燃烧所放出的热量，与燃料的质量、放出的热量、以及燃烧情况都无关，故B错误； C．导体的电阻取决于导体本身的材料、长度、横截面积和温度，于加在导体两端的电压、通过导体的电流无关，公式只表示导体的电阻可以由导体两端的电压与通过导体的电流的比值来表示，故C错误； D．这两个公式是结合欧姆定律推导出来的，只适用于纯电阻用电器工作，把消耗的电能全部转化为内能的情况，故D正确。故选D。 【变式3-1】（2022·山东临沂·九年级期末）如图，电源电压6V不变，灯L1标有“6V 6W”字样，灯L2标有“6V 3W”字样。若使L1、L2都正常发光，需闭合开关______；正常通电1min电流通过灯L1做的功为______J。 【答案】S1、S2；360。 【解析】[1]因为两灯泡的额定电压相等，且等于电源电压，所以，要使两灯同时正常发光，需要将两灯泡并联，由图知，应只闭合开关S1、S2。 [2]灯L1正常发光时的功率是6W，灯L1正常通电1min电流通过灯L1做的功为W1=P1t=6W×60s=360J。 【变式3-2】（2022·山东济南·九年级期末）如图所示的电路中，闭合开关S后，灯泡L正常发光，此时通过灯泡的电流是0.3A，灯泡两端的电压是3V，电压表的示数为6V。通过计算回答： （1）定值电阻R的阻值是多少欧？ （2）电源两端的电压是多少伏？ （3）整个电路在10s内消耗的电能是多少焦？ 【答案】（1）20Ω；（2）9V；（3）27J。 【解析】闭合开关S后，灯泡L与定值电阻R串联，电压表测定值电阻R两端的电压。 （1）由串联电路中电流处处相等可知，通过定值电阻的电流IR＝I＝IL＝0.3A 定值电阻R的阻值 （2）由串联电路的电压特点可知电源两端的电压U＝UL+UR＝3V+6V＝9V （3）整个电路在10s内消耗的电能W＝UIt＝9V×0.3A×10s＝27J。 答：（1）定值电阻R的阻值是20Ω。（2）电源两端的电压是9V。（3）整个电路在10s内消耗的电能是27J。 【基础强化】 1．（2022秋·河南商丘·九年级统考期末）关于电功，下列说法不正确的是（  ）。 A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能 B．电流做功的过程就是消耗电能的过程 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流越大，电流做功就一定越多 【答案】D。 【解析】A．根据能量守恒定律可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确，A不符合题意； B．电流做功的过程，就是消耗电能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故B正确，B不符合题意； C．电能表是用来测量电流做功的多少的仪器，可以直接用电能表测量电流做功的多少，故C正确，C不符合题意； D．由可知，电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关，电流越大，故电流做功不一定越多，故D错误，D符合题意。故选D。 2．（2022秋·河南许昌·九年级统考期末）小萌随父母去豫西抗日根据地一一“方山寨”，进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电，充电宝容量为，充电电压为3.7V，充电时剩余电量为0。于是她关闭家中其它用电器，并观察到家里电能表如图所示，要给充电宝充满电，电能表的转盘将转过（　　）。 A．222转 B．1000转 C．799转 D．360转 【答案】A。 【解析】给充电宝充满电消耗的电能为 电能表转盘的实际转数为 故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 3．（2022·广东韶关·九年级期末）小明家里的电能表10月1日的示数如图（上）所示，11月1日示数如图（下）所示，他家10月份共用电为（　　）。 A．312 kW·h B．31.2 kW/h C．31.2 kW·h D．31.2J 【答案】C。 【解析】小明家10月份共用电W=8199.7kW·h﹣8168.5kW·h＝31.2kW·h 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．（2022·广东广州·九年级期末）如图所示是新型的灯，小红对灯很感兴趣。她拆开一个灯后发现，灯是由多个小灯珠串联后通过电源适配器接入照明电路的。她取下其中一只小灯珠接在干电池两端没有亮，对调干电池正负极后亮了，用手试摸点亮的小灯珠几乎不发热。根据上述事实，以下推断正确的是（　　）。 A．单只小灯珠工作电压是 B．小灯珠具有单向导电性 C．小灯珠主要是将电能转化为内能 D．灯带中的一只小灯珠断路后其它还亮 【答案】B。 【解析】A．干电池的两端电压是1.5V，将单只小灯珠接在干电池两端后亮了，说明小灯珠的工作电压是 1.5V ，故A错误； B．小灯珠接在干电池两端没有亮，对调干电池正负极后亮了，这说明小灯珠具有单向导电性，故B正确； C．用手试摸点亮的小灯珠几乎不发热，这说明小灯珠产生的内能较少，电能并不是主要转化为内能 ，故C错误； D．灯带中小灯珠是串联的，串联电路中各用电器相互影响，所以灯带内的一只小灯珠断路后其它会熄灭，故D错误。 故选B。 5．（2022·广东·佛山市南海区大沥镇许海初级中学九年级期末）我国家庭中电视两端的电压是______V。小明家中一周前、后电能表示数如图所示，小明家所在地区每度电的电费是0.6元，则小明家本周消耗的电能为_______，他家这一周需要付出______元的电费。 【答案】220；41.8；25.08。 【解析】[1]国家电网向我国普通居民提供的生活照明用电电压为220V，家庭电路各用电器是并联的，故我国家庭中电视机两端的电压是220V。 [2]电能表的单位是，所以上周一中午电能表的示数为，本周一中午电能表的示数为，故则小明家本周消耗的电能为 [3]他家这一周需要付出的电费为。 6．（2022秋·河南商丘·九年级统考期末）已知甲、乙两个用电器的额定电压都是 6V，某实验小组通过实验画出两个用电器的I﹣U 图象，如图所示。若把它们串联到同一电路中，它们两端的总电压不得超过 V；若把它们并联在电路中，10s 内电路消耗的最大电能是 J。 【答案】8；90。 【解析】[1]因两用电器串联，根据串联电路电流的特点知，通过两用电器的最大电流不能超过0.5A，由图知，当I=0.5A时，两用电器两端的电压分别为U1=2V，U2=6V，由串联电路电压的特点知，它们两端的总电压不得超过U=U1+U2=2V+6V=8V 即它们两端的总电压不得超过8V。 [2]因两用电器并联，根据并联电路电流的特点和图象知，当U′=6V时，通过两用电器的电流分别为I1=1.0A，I2=0.5A，干路中的电流为I总=I1+I2=1.0A+0.5A=1.5A 10s内电路消耗的最大电能为W= U′I总t=6V×1.5A×10s =90J 即10s内电路消耗的最大电能是90J。 【素养提升】 7．（2022秋·河南南阳·九年级统考期末）如图所示，是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息（其中imp表示指示灯闪烁次数），下列选项中正确的是（　　）。 A．小英家上个月消耗的电能为1011kW·h B．电能表上指示灯闪烁次数越多，说明电路中消耗电能越多 C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J D．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A 【答案】B。 【解析】A．电能表的读数：数字方框中最后一位是小数，单位是kW·h，由此可知，上月末电能表示数为5647.8kW·h，上月初电能表示数为5546.7kW·h；则上个月小英家消耗的电能为 W＝5647.8kW·h﹣5546.7kW·h＝101.1kW·h 故A错误； B．电能表上字样1600imp/(kW·h)，它表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，电能表的指示灯闪烁1600次。电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多，故B正确； C． 电能表上指示灯闪烁320次，用电器消耗的电能 故C错误； D．10（40）A：表示电能表的标定电流是10A，电能表的额定最大电流是40A，故小英家家庭电路中的干路电流不得超过40A，故D错误。故选B。 8．（2022秋·河南郑州·九年级统考期末）在图所示的电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则电源电压为 V，电阻R1的阻值为 Ω。通电1min，该电路消耗的总电能为 J。 【答案】6；30；180。 【解析】[1]由电路图知道，闭合开关S，电阻R1、R2并联，电流表A2、A1分别测量干路和电阻R1支路中的电流。因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和，所以电流表A2的示数为0.5A，即干路中的电流为I=0.5A 电流表A1的示数为0.2A，即通过电阻R2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A 电阻R2两端的电压为U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V 因为并联电路各支路两端电压相等，且等于电源电压，所以电源电压为U=U2=6V [2]由欧姆定律知道，电阻R1的阻值为 [3]由 知道，通电1min，该电路消耗的总电能。 9．（2022秋·河南信阳·九年级统考期末）亲爱的同学，请你根据自己掌握的实验操作技能和所学习的物理知识，回答下列问题： （1）如图1所示是一个测量 大小的仪表，它的分度值是 。 （2）如图2所示该表的示数为 kW·h，如果表盘转动50圈，表示用电器消耗电能 J。 【答案】电流；0.4mA；1862.4；7.2×104。 【解析】（1）[1] 图1中表盘上有“mA”字样，表明该仪器是测量电流的仪表。 [2]由图1可知，0~2mA之间分成了5小格，每一小格代表0.4mA，所以该仪表的分度值为0.4mA。 （2）[3]图2是电能表，电能表的读数数字方框中最后一位是小数，单位是kW·h，由图2可知，电能表的示数为1862.4kW·h。 [4] 2500r/ kW·h表示电路中用电器每消耗1 kW·h电能，电能表的表盘转过2500圈，则表盘转动50圈用电器消耗的电能W。 10．（2022·广东梅州·九年级期末）如图所示，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S后，电流表A的示数为2.7A，电流表A1的示数为1.8A。求： （1）电源电压U； （2）电阻R2的阻值； （3）通电1min，电流通过电阻R2所做的功W2。 【答案】（1）36V；（2）40Ω；（3）1944J。 【解析】（1）由电路图可知，闭合开关S后，R1、R2并联，电流表A测量干路中的电流，示数为2.7A，即干路中的电流大小为I=2.7A，电流表A1测量通过R1的电流，示数为1.8A，即通过R1的电流为I1=1.8A，因为并联电路各支路两端的电压相等，且等于电源电压，所以电源电压为 （2）因为并联电路干路中的电流等于各支路中电流之和，所以通过R2的电流为 因为并联电路各支路两端的电压相等，所以R2两端的电压为 R2的阻值为 （3）通电1min，电流通过电阻R2所做的功为。 答：（1）电源电压为36V；（2）R2的阻值为40Ω；（3）通电1min，电流通过电阻R2所做的功为1944J。 【能力培优】 11．（2022·广东河源·九年级期末）如题图是电能表，它是计量 _____的仪器。它的转盘转动快表示 _____；如果这个电能表上的转盘在30min内转了1500转，则消耗的电能是 _____｡ 【答案】消耗电能；电能消耗的越快；0.5。 【解析】[1][2]电能表又称电度表，是计量消耗电能多少的仪表，电能表的转盘转的快表示电能消耗的越快。 [3]表示的是电路中每消耗的电能，电能表转盘转3000转，电能表转盘转了1500转，消耗的电能为。 12．（2022·广东广州·九年级期末）实验室有若干个规格相同的LED灯，这种灯的发光颜色与其两端电压之间的关系如下表所示。小华取其中一个LED灯，与一个200Ω的定值电阻R1串联，接在电压恒为6V的电源上，如图所示。闭合开关，LED灯发光，电压表示数为3V。求： LED灯两端电压/V 1.9~2.0 3.0~3.3 LED灯发光颜色 红 蓝 （1）此时，通过电阻R1的电流是多少？( ) （2）结合图表可知：电路中的LED灯发出_____色的光； （3）工作100s，LED灯消耗的电能是多少？( ) （4）若R1损坏，请你利用题目所述的其它器材，设计一个让该规格的LED灯发出蓝光的方法（可用文字或作图说明）。( ) 【答案】0.015A；蓝；4.5J；将两个LED灯串联在电路中。 【解析】（1）[1]由电路图知，定值电阻R1与LED灯串联连接，电压表测R1两端的电压。电压表的示数为3V时，通过R1的电流 （2）[2]此时LED灯两端的电压U2=U-U1=6V-3V=3V 由表格知，LED灯发出蓝光。 （3）[3]工作100s，LED灯消耗的电能W=U2It=3V×0.015A×100s=4.5J （4）[4]由表格数据知，LED灯两端的电压为3.0V~3.3V时，发出蓝光。将两个相同规格的LED灯及开关串联连接在电源电压为6V的电路中，闭合开关，则每个LED灯两端的电压都为3V，LED灯发出蓝光。 13．（2022秋·河南驻马店·九年级统考期末）如图所示的电路中电源电压保持不变，R1＝R2＝R3＝20Ω，当S1、S2都断开，电流表示数是0.3A，求： （1）电源电压； （2）S1、S2都闭合时，电流表的示数及通电1min电路消耗的总电能。 【答案】（1）12V；（2）1.2A， 864J。 【解析】（1）当S1、S2都断开时，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由可得，电源的电压为 （2）当S1、S2都闭合时，R1与R3并联，R2短路，电流表测干路电流，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和， 所以，电路中的总电阻 则干路电流表的示数 通电1min电路消耗的总电能。 答：（1）电源电压为12V；（2）S1、S2都闭合时，通电1min电路消耗的总电能864J。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$