第15讲 电能 电功【4大题型】-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第15讲 电能 电功 【考点梳理】 · 考点一：电能、电功理解及其单位 · 考点二：电能表 · 考点三：电功及其计算 · 考点四：串并联电路中的电功计算问题 · 考点五：电功的综合问题 【知识梳理】 知识点一、 电能与电功 （1）定义：电流所做的功叫电功，电功的符号是W。电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。 （2）单位：焦耳（焦，J）。电功的常用单位是度，即千瓦时（kW·h）。 单位换算关系：1度=1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J （3）电功的计算 电功的公式 变形式 注意事项 （定义式） 所有电路均可以使用 - 只适用纯电阻电路（将电能全部转化成内能的电路） 知识点二、 电能表： 测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表，是电能表（也叫电度表）。下图是一种电能表的表盘。 如图所示，表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是小数，即2258.6 kW·h。用电能表月底的读数减去月初的读数，就表示这个月所消耗的电能。 “220 V”表示这个电能表的额定电压是220V，应该在220V的电路中使用。 “10（20 A）”表示这个电能表的标定电流（基本电流）为10A，额定最大电流为20 A，长时间工作时不允许超过20A。 “50 Hz”表示这个电能表在50 Hz的交流电中使用； “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，电能表上的表盘转过3000转。 【题型归纳】 题型一：电能、电功理解及其单位 1．（23-24九年级上·河北保定·期末）有几位同学讨论电能时，有以下几种说法，你认为不正确的是（　　） A．电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程 B．火力发电厂把燃料的化学能转化成电能 C．电功的单位与电能的单位相同，在国际单位制中都是“焦耳” D．电流表是用来计量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表 【答案】D 【详解】A．用电器起到能量转换的作用，电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程，故A正确，不符合题意； B．火力发电厂是通过燃料的燃烧将化学能转化成电能，故B正确，不符合题意； C．电流做的功等于用电器消耗的电能，电功的单位与电能的单位相同，在国际单位制中都是“焦耳”，故C正确，不符合题意； D．电流表是测量电路电流大小的仪表，故D错误，符合题意。 故选D。 2．（23-24九年级上·安徽安庆·阶段练习）关于电功，下列说法不正确的是（　　） A．电流做功越多，消耗的电能就越多 B．电能和电功本质是一样的 C．焦耳和千瓦时是电功的单位 D．电流做功的本质是电能转化为其它形式的能的过程 【答案】B 【详解】A．电功是指电流所做的功，电流做功越多，消耗的电能就越多，故A正确； B．电流做功过程就是用电器消耗电能的过程，电流做了多少功，用电器就消耗了多少电能，它们是相等，但电功不是电能，两者不是一回事，故B错误； C．电能的单位有两个，一个是焦耳，另一个是千瓦时，故C正确； D．电流做功时把电能转化为了其它形式的能，消耗多少电能，就有多少其它形式的能产生，故D正确。 故选B。 3．（22-23九年级上·山东淄博·期中）现代社会生活和生产处处离不开电，用电实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是（　　） A．电功和电能单位相同，是同一个物理量 B．发电站把电能转化为其它形式的能 C．电流做功多少与电流、电阻和通电时间有关 D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能 【答案】D 【详解】A．电功和电能单位相同，电能是使用电做功的能力，电功是指电流做的功，它们不是同一个物理量，故A错误； B．发电站是把其它形式的能转化为电能，故B错误； C．电流做功多少与电压、电流和通电时间有关，故C错误； D．电能转化为其它形式的能的过程就是电流做功的过程，所以电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能，故D正确。 故选D。 题型二：电能表 4．（23-24九年级上·广东清远）小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图，他仔细观察照片后，得到下列结论，你认为正确的是（　　）    A．接在这个电能表上的用电器的总功率不能超过1100W B．电能表每消耗1kw.h的电能，转盘转过2500r C．拍照片时，小明家已消耗的电能为9316kW·h D．当表的转盘转过500r，用电器消耗的电能是7.2×105J 【答案】D 【详解】A．接在这个电能表上的用电器的最大功率 故A错误； B．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2500转，故B错误； C．电能表的示数以kW·h为单位，示数的最后一位是小数位，所以此时电能表示数为931.6kW·h，故C错误； D．当表的转盘转过500r，用电器消耗的电能 故D正确。 故选D 。 5．（22-23九年级上·内蒙古包头·期末）如图所示分别是小丽家上月初和上月末电能表的示数，结合表盘上的信息，下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．小丽家上个月消耗的电能是 101.1kW·h 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．电能表上指示灯闪烁的越快，说明电路中用电器消耗的电能越多 【答案】B 【详解】A．电能表是测量电路消耗电能的仪表，故A错误； B．小丽家上个月消耗的电能是 故B正确； C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能 故C错误； D．电能表上指示灯闪烁的越快，说明电路中用电器消耗的电能越快，故D错误。 故选B。 6．（23-24九年级上·山西吕梁·期末）如图，这是小明家上月初和上月末的电能表示数。结合表盘上的信息可知，下列选项正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．上月小明家消耗的电能为101.1J C．脉冲指示灯闪得越快，电路消耗电能越多 D．指示灯闪烁800次，消耗的电能为 【答案】D 【详解】A．电能表是测量电功的仪表，不能直接测量电功率，故A错误； B．上月小明家消耗的电能为 故B错误； C．脉冲指示灯闪得越快，说明相同的时间内，电路消耗电能比较大，电功率比较大，时间未知，故消耗的电能的多少未知，故C错误； D．指示灯闪烁800次，消耗的电能为 故D正确。 故选D。 题型三：电功及其计算 7．（23-24九年级上·重庆黔江·期末）甲、乙两根电阻丝（R甲>R乙）串联后接在某一电源上，在相等的时间内，电流通过甲、乙所做的功分别为W甲、W乙，则（    ） A．甲两端的电压比乙两端的电压高 B．通过甲的电流比通过乙的电流小 C．电流通过甲、乙所做的功W甲=W乙 D．电流通过甲、乙所做的功W甲<W乙 【答案】A 【详解】AB．甲、乙两根电阻丝串联后接在某一电源上，串联电路中各处电流相等，即通过甲的电流等于通过乙的电流；根据可知，电流相等时，甲的电阻大于乙的电阻，则甲两端的电压大于乙两端的电压，故A符合题意，B不符合题意； CD．根据可知，在相等的时间内，通过的电流相等，并且甲两端的电压大于乙两端的电压，所以电流通过甲做的功大于电流通过乙做的功，即，故CD不符合题意。 故选A。 8．（23-24九年级上·四川眉山·期末）在如图所示的电路中，电源电压是9V，开关闭合后电流表的示数为0.2A，已知R2=15Ω，则电压表的示数为 V，通电2min电阻R2消耗的电能是 J。 【答案】 6 72 【详解】[1]如图所示，两电阻串联，电压表测R1两端电压，电流表测电路中电流。R2两端电压为 电压表示数为 [2]通电2min电阻R2消耗的电能是 9．（23-24九年级上·安徽安庆·期末）在如图所示的电路中，电源电压为3V，开关闭合后，电流表示数为0.1A，电压表示数为2V。则电阻 Ω，1min电流通过所做的功为 J。 【答案】 10 6 【详解】[1]由电路图可知，R1、R2串联接入电路中，电压表测R2两端电压，电流表测电路中电流，由题意可知，R1两端的电压为 R1的阻值为 [2]1min电流通过R1所做的功为 题型四：串并联电路中的电功计算问题 10．（20-21九年级上·河南）现有两个电阻，并联在同一电路中，在相同时间内电流做的功 ；若串联在同一电路中，电流做的功 。（填“”“”或“”） 【答案】 < > 【详解】[1]两个电阻（RA＞RB）并联在同一电路中，根据并联电路的特点，总电压等于支路电压，由公式得，W1＜W2。 [2]若串联在同一电路中，根据串联电路的特点，电流相等，因为RA＞RB，由W=I2Rt知，W1＞W2。 11．（20-21九年级上·安徽宣城·开学考试）R1和R2串联在电路中，相同时间内消耗的电能之比为2：3，如果将它们并联在电路中，相同时间内消耗的电能之比为 。 【答案】3：2 【详解】R1和R2串联在电路中，电流和通电时间相等，R1和R2消耗的电能之比为2：3，根据 W=UIt=I2Rt 可得，R1和R2的阻值之比为 R1：R2=2：3 因为并联电路电压相等，因此将它们并联在同一电路中，它们两端的电压之比为1：1，由 可得，相同时间内消耗的电能之比为 W1：W2=R2：R1=3：2 12．（20-21九年级上·甘肃武威·阶段练习）如图所示电路中，当闭合开关后，两个电压表的指针均为图乙所示，则电阻R1和R2两端的电压之比为 ，电阻之比为 ，电流之比为 ，通电相同时间R1和R2消耗的电能比为 。 【答案】 4:1 4:1 1:1 4:1 【详解】[1][2][3]由电路图知，电阻R1、R2串联在电路中，电压表V1测电源电压，V2测电阻R2的电压，而两个电压表的示数相同，据串联电路的电压特点知，V1所选的量程应为0~15V，其示数为6V，V2所选的量程为0~3V，其示数为1.2V。那么电阻R1两端的电压 U1=U-U2=6V-1.2V=4.8V 则电阻R1和R2两端的电压之比为 U1:U2=4.8V:1.2V=4:1 据串联电路的特点有，电阻之比和电流之比分别为 R1:R2=4:1，I1:I2=1:1 [4]据W=I2Rt得，通电相同时间R1和R2消耗的电能比为4:1。 题型五：电功的综合问题 13．（24-25九年级上·全国）如图所示，电源电压恒定。R1＝30Ω，当S闭合，S1断开时，电流表的示数为0.2A；当S、S1都闭合时，电流表的示数为0.5A。求： (1)电源电压； (2)R2的阻值； (3)S、S1都闭合时，通电1min电路消耗的总电能是多少。 【答案】(1)6V； (2)20Ω； (3)180J 【详解】（1）当S闭合，S1断开时，电路为R1的简单电路，电流表的示数为0.2A，即通过R1的电流为0.2A，根据欧姆定律可得，电源电压为 （2）当S、S1都闭合时，两电阻并联，根据并联特点可知，通过R1的电流不变，为0.2A，则通过R2的电流为 由于两电阻并联，两电阻的两端电压都等于电源电压，根据欧姆定律可得，R2的阻值为 （3）S、S1都闭合时，通电1min电路消耗的总电能是 14．（23-24九年级上·青海西宁）如图所示，滑动变阻器上标有“；2A”字样，当滑片P在中点时，电流表读数为0.3安，电压表读数为3V，求： (1)电阻； (2)电源电压； (3)滑动变阻器移到右端通电100s，整个电路电流所做的功。 【答案】(1) (2)9V (3)162J 【详解】（1）分析电路可知，、串联，电压表测电压，电流表测电路电流。当滑片P在中点时，电流表读数为0.3安，电压表读数为3V，则电阻阻值为 （2）此时变阻器的电压为 则电源电压为 （3）滑动变阻器移到右端通电100s，整个电路电流所做的功为 15．（23-24九年级上·江苏扬州）如图所示，电源电压12V且保持不变，RL=R1=12Ω。当S1、S2都闭合时，电流表示数为1.2A（不计温度对灯丝电阻的影响）。求： （1）电阻R2的阻值是多大？ （2）当S1、S2都断开时，10s内灯L消耗的电能是多少？ 【答案】（1）60Ω；（2）30J 【详解】解：（1）当S1、S2都闭合时，R1被短路灯泡与电阻R2并联，通过L的电流 通过电阻R2的电流 电阻R2的阻值 （2）当S1、S2都断开时，L与R1串联，电路电流 灯泡L两端电压 10s内灯L消耗的电能 答：（1）电阻R2的阻值是60Ω； （2）10s内灯L消耗的电能是30J。 【高分达标】 一、单选题 16．（23-24九年级上·山东青岛）小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图，他仔细观察照片后，得到下列结论，你认为正确的是（      ） A．电能表的额定功率为2500W B．电能表的允许的最大电流为5A C．拍照片时，小明家已消耗的电能为9316kW·h D．当转盘转过25圈，消耗电能3.6×104J 【答案】D 【详解】A．电能表工作时不消耗电能，没有额定功率，故A错误； B．电能表的标定电流为5 A，10 A是电能表允许通过的最大电流，故B错误； C．电能表的读为，故C错误； D．当转盘转过25圈，消耗电能为 故D正确。 故选D。 17．（23-24九年级上·山东青岛·阶段练习）甲、乙两个用电器的电压之比为2︰1，电流之比为1︰2，通电时间之比为5︰4,则两用电器消耗的电能之比为（　　） A．5︰1 B．5︰4 C．4︰5 D．5︰8 【答案】B 【详解】已知甲、乙两个用电器的电压之比为2︰1，通电时间之比为6︰4，则两用电器消耗的电能之比 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 18．（23-24九年级上·河北保定·阶段练习）如图所示，电源电压不变，只闭合开关，电流表示数为0.3A，再闭合，电流表示数变化了0.4A。则同时闭合、后，相同时间内、消耗的电能之比为（    ） A．3∶4 B．4∶3 C．7∶3 D．4∶7 【答案】A 【详解】由图知，只闭合S1时，R1单独接入电路，电流表测R1的电流，则。再闭合S2时，R1、R2并联，电流表测干路中的电流，两只开关都闭合时，由于并联电路中各电阻互不影响，所以通过R1的电流仍然为，电流表示数变化了0.4A，则说明通过R2的电流为I2=0.4A，由于并联电路各支路两端的电压相等，则U1=U2，所以，在相同时间内R1、R2消耗的电能之比为 故选A。 19．（23-24九年级上·广东深圳·阶段练习）如图甲所示，电源电压12V保持不变，闭合开关S后，小灯泡的U关系图象如图乙所示，当滑片P在最左端时，小灯泡正 常发光。下列说法中正确的是（　　） A．滑动变阻器的最大阻值为9Ω B．小灯泡正常发光时的电阻为3Ω C．小灯泡的额定电压为3V D．小灯泡正常发光1min，电流所做的功为24J 【答案】A 【详解】由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流； A．当滑片P位于最右端时，电路的电流最小，由图乙可知，灯泡两端的电压UL＝3V，电路中的电流 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压 滑动变阻器的最大阻值 故A正确， BC．由题意可知，当滑片P在最左端时，小灯泡正常发光，通过灯泡的电流最大，由图乙可知，最大电流为2A，灯泡两端的电压为12V，即小灯泡的额定电压为12V；小灯泡正常发光时的电阻为 故BC错误； D．小灯泡正常发光1min，电流所做的功为 故D错误。 故选A。 20．（23-24九年级上·山东泰安·阶段练习）如图所示是小灯泡L和电阻R的电流与电压关系的图像。下列说法正确的是（　　） ①电阻R的电阻值是20Ω ②当通过L的电流是0.2A的时候，其消耗的电功是0.2J ③仅把L、R并联在电压是2V的电路中，干路上的电流是0.4A ④仅把L、R串联在电路中，当电流是0.2A时，它们两端总电压是4V A．只有②④ B．只有①③ C．只有①② D．只有②③④ 【答案】B 【详解】①由图可知，当电阻R两端的电压为4V时，通过它的电流为0.2A，则电阻R的电阻值是 故①正确； ②由图可知，当通过L的电流为0.2A时，其两端电压为1V，但通电时间不详，根据可知，无法求出其消耗的电能，故②错误； ③仅把L、R并联在电压是2V的电路中，L与R两端的电压均为2V，由图可知，此时通过L的电流为0.3A，通过R的电流为0.1A，根据并联电路的电流特点可知，此时干路的总电流 故③正确； ④仅把L、R串联在电路中，由图可知，当通过L与R的电流为0.2A时，R两端的电压为4V，L两端的电压为1V，根据串联电路的电压特点可知，其两端的总电压 故④错误。 故选B。 21．（23-24九年级上·河南商丘·阶段练习）下列说法中不正确的是（　　） A．电能表是测电能的仪表 B．电功的单位和能量的单位一样，都是焦耳 C．千瓦时也是电功的单位 D．电流做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程 【答案】D 【详解】A．电能表能测量用户在一段时间内消耗的电能，故A正确，不符合题意； B．电功的单位和能量的国际单位都是焦耳，故B正确，不符合题意； C．电功的国际单位是焦耳，常用单位有千瓦时，故C正确，不符合题意； D．电流做功的过程实质就是把电能转化为其他形式的能的过程，故D错误，符合题意。 故选D。 22．（23-24九年级上·陕西渭南·期末）如图1所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“”关系图像如图2所示，则下列判断正确的是（　　） A．电源电压为9V B．定值电阻的阻值为20Ω C．滑动变阻器的阻值变化范围为0~10Ω D．变阻器滑片在中点时，5min内电路消耗的电能为540J 【答案】D 【详解】定值电阻两端的电流与电压成正比，所以图2中乙曲线代表的是定值电阻的“”关系图像，则甲曲线代表滑动变阻器的“”关系图像。 A．电路为串联电路，由图2可知，当电路中电路为0.3A时，定值电阻两端的电压为3V，滑动变阻器两端的电压也为3V，则电源电压为6V，故A错误； B．定值电阻的阻值 故B错误； C．当滑动变阻器电阻最大时，电路中电流最小，则滑动变阻器连入电路的最大阻值为 滑动变阻器连入电路阻值最小时，电路中电流最大，由图可知，此时电压表示数为零，说明此时滑动变阻器连入电路的阻值为0，所以滑动变阻器连入电路的阻值为0~20Ω，故C错误； D．变阻器滑片在中点时，连入电路的阻值为10Ω，5min内电路消耗的电能为 故D正确。 故选D。 二、填空题 23．（2024·河北邯郸·模拟预测）某日，物业工作人员来小明家收电费，小明观察电能表的情况如图所示，然后从笔记本上查出上月的记录为1858.5kW·h。 （1）若按0.5元/kW·h计费，小明家本月应缴电费 元； （2）计算可知让“220V40W”的灯泡正常工作5min，可使这个电表转 圈。 【答案】 58 10 【详解】[1]本月消耗的电能 小明家本月应缴电费 [2]“220V40W”的灯泡正常工作5min消耗的电能 所以电能表的转盘转动 24．（23-24九年级上·广东清远·阶段练习）为了解决手机充电问题，市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”，当给共享充电宝充电时，充电宝相当于电路中的 ；如图所示是某品牌的充电宝，它可以同时给几部手机充电，此时手机之间是 联连入充电宝的。这个充电宝的充电和放电电压都是3V，电池容量为6000mAh，当充电宝充满电后，可以储存的电能为 J。 【答案】 用电器 并 【详解】[1]给充电宝充电时，充电宝消耗电能，相当于简单电路中的用电器。 [2]手机充电过程中，给各手机充电应该互不影响，所以手机之间是并联的。 [3]当充电宝充满电后，可以储存的电能 25．（23-24九年级上·河南新乡·阶段练习）如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关，电压表示数为6V，电流表示数为0.6A；断开开关，电压表示数为9V，则电源电压为 V，R2的阻值为 Ω，闭合开关时电阻R2在1min消耗的电能为 J。 【答案】 9 5 108 【详解】[1]断开开关，电压表串联接入电路，电压表测量电源电压，可得电源电压为9V。 [2]闭合开关时，电阻R1、R2串联接入电路中，电压表测R1两端的电压，电流表测量电路中的电流，由串联电路的电压特点可得，R2两端的电压 由可知，R2阻值为 [3]闭合开关时，电阻R2在1min消耗的电能 26．（23-24九年级上·陕西西安·阶段练习）人体安全电压不高于 V，当通过人体的电流接近30mA时会有生命危险，由此可推断，人体电阻约为 Ω，如图质示，是小明家月初和月末电能表的示数，若每度电的电费是0.5元，则这个月小明家要交 元的电费。若单独使用电熨斗时，消耗电能0.3kW·h，则电能表的转盘转过 转。 【答案】 36 1200 81 180 【详解】[1][2] 人体安全电压不高于36V，当通过人体的电流接近30mA时会有生命危险，由此可推断，人体电阻约为 [3] 电能表单位是，最后一位是小数位，则这个月小明家消耗的电能为 则电费为 [4] 参数“”表示每消耗一度电，转盘转600转，则消耗电能0.3kW·h，则电能表的转盘转数为 27．（23-24九年级上·广东江门·阶段练习）如图甲是灯L和电阻R的I-U图象。将灯L和电阻R接入如图乙所示的电路中，闭合开关S时，电流表的示数为0.3A，则电源电压为 V，一段时间内灯L和电阻R消耗的电能之比为 。若将灯L和电阻R并联，通过电源的电流为0.7A，则电源电压为 V。 【答案】 4 1︰3 2 【详解】[1]由电路图乙可知，小灯泡与定值电阻串联，闭合开关S时，由图甲可知，小灯泡L两端的电压为1V，R两端的电压为3V，由串联电路电压的规律知电源电压为 [2]根据，可得一段时间内灯L和电阻R消耗的电能之比为 [3]由于并联电路中，各支路两端的电压相等，且干路中的电流等于各支路电流之和。由图乙可知，当电压为2V时，通过L的电流为0.5A，通过R的电流为0.2A，所以通过电源的电流为 符合题意，所以电源电压为2V。 28．（23-24九年级上·河南安阳·期末）如图所示电路中，电源电压不变，只闭合S1时电压表和电流表的示数之比为9︰1，当只闭合开关S2时，电压表和电流表的示数之比为1︰1。若S2、S3同时闭合，则电阻R1、R2两端的电压之比为 ，通过电阻R1、R2的电流之比为 ，相同时间内，电阻R1、R2消耗的电能之比为 。 【答案】 1︰1 1︰8 1︰8 【详解】[1][2][3]由电路图可知，只闭合开关S1时，电路为R1和R2串联的电路，电流表测量电路电流，电压表测电源电压，由欧姆定律可得电源电压 U=I1(R1+R2) 电压表和电流表的示数之比为9︰1，则 ……① 只闭合开关S2时,R2被短路，电路中只有R1，电流表测量电路电流，电压表测电源电压，由欧姆定律可得电源电压 U=I2R1 电压表和电流表的示数之比为1︰1，则 ……② 结合①②可知 R1︰R2=8︰1 当S2、S3同时闭合，R1和R2并联，根据并联电路电压的特点可知各支路两端电压相等，因此电阻R1、R2两端的电压之比为1︰1；根据欧姆定律，通过电阻R1、R2的电流之比为 根据W=UIt可知，相同时间内，电阻R1、R2消耗的电能之比为 三、计算题 29．（2024·贵州·中考真题）如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻，闭合开关S，电压表示数为2V。求： （1）定值电阻两端的电压为多少伏。 （2）通过定值电阻的电流为多少安。 （3）通电10s，整个电路电流所做的功W为多少焦。 【答案】（1）1V；（2）0.4A；（3）12J 【详解】解：（1）由图可知，R1和R2串联，电压表测R1两端的电压，根据串联分压特点可得：定值电阻R2两端的电压U2为 （2）由欧姆定律可得，通过R1的电流I1为 （3）根据串联电路电流特点可知整个电路的电流为 I=I1=0.4A 则整个电路电流做的功为 答：（1）定值电阻两端的电压为1V； （2）通过定值电阻的电流为0.4A； （3）通电10s，整个电路电流所做的功W为12J。 30．（2024·湖南永州·二模）如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻的阻值为。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.9A和0.4A。求： （1）电源电压U； （2）通过电阻的电流； （3）当开关闭合1分钟，消耗的电能。 【答案】（1）8V；（2）0.5A；（3）240J 【详解】解：（1）由图可知，闭合开关，R1和R2并联，A1测量通过R1的电流，A2测量干路电流，则电源电压为 （2）通过电阻的电流为 （3）当开关闭合1分钟，消耗的电能为 答：（1）电源电压U为8V； （2）通过电阻的电流为0.5A； （3）当开关闭合1分钟，消耗的电能为240J。 31．（23-24九年级上·云南曲靖·阶段练习）在如图所示电路中，电源电压保持不变，R1=20Ω，只闭合开关S1，电流表的示数为0.3A，求： (1)电源电压； (2)再闭合开关S2，电流表的示数为0.5A，R2的电阻； (3)当开关S1、S2处于什么状态时，通电时该电路的总功率最大，在最大功率的情况下，通电10min，整个电路消耗的电能。 【答案】(1)6V (2)30Ω (3)当开关S1、S2处于闭合状态，1800J 【详解】（1）由图可知，只闭合开关S1，只有R1工作，由可知 U=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V （2）再闭合开关S2，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的特点可知，R1两端的电压和电阻都不变，则通过R1的电流不变，则通过R2的电流 I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A 根据并联电路的电压特点可知，R2两端的电压 U2=U=6V 由可知，R2的阻值 （3）由可知，电路中的总电阻最小，该电路的总功率最大，所以当开关S1、S2都闭合，R1、R2并联时，电路中的总功率最大，此时电路中的总电流I=0.5A，则在最大功率的情况下，通电10min，整个电路消耗的电能 W=UIt=6V×0.5A×10×60s=1800J 32．（23-24九年级上·山西吕梁·阶段练习）图甲是大型机械厂用来称重的电子吊秤。某物理小组设计了“吊秤”的模拟电路（图乙），电路中电源电压恒为6V，R1为拉力敏感电阻，其阻值与所受拉力F的关系如表所示，R0为定值电阻。 拉力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R1/ 300 270 240 210 180 150 120 … (1)当拉力为0时，电流表示数为15mA，求R0的阻值； (2)当拉力敏感电阻R1受到250N的拉力时，整个电路通电5min消耗的电能是多少？ 【答案】(1)100Ω (2)43.2J 【详解】（1）当拉力为0N时，电流表示数为 I=15mA0.015A 电路的总电阻 由表格数据可知：当拉力为0N时，R1=300Ω，由电路图可知，R1、R0串联，根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得 （2）当拉力为250N时，R1是150Ω，此时电路的总电阻 此时电路中的电流 整个电路通电5min消耗的电能 四、综合题 33．（23-24九年级上·辽宁大连·期末）如图是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪的示意图，如图所示，测试中，向前推动滑块实际上是移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数用来反映被测试者的成绩。电源电压恒为12V，电压表量程0~3V，电流表量程0~0.6A，滑动变阻器R１标有“15Ω，1A”，滑片P每移动1cm，R１的电阻变化0.4Ω，定值电阻R２=24Ω。求： （1）闭合开关，当滑片P位于最左端时，电流表的示数为多少？ （2）某同学测试时，从最左端推动滑片P向右移动15cm，在此处坚持20s的过程中，整个电路消耗的电能为多少？ （3）若某同学做相同的动作时，要求电压表的偏转角度应尽量大一些且未超过量程。对此有两位同学分别提出了改进建议。A同学：减小定值电阻R２的阻值：B同学：增大电源电压。请任选一项建议进行可行性分析。 【答案】（1）0.5A；（2）96J；（3）见解析 【详解】解：（1）P位于最左端时，只有R２工作，电路中的电流即电流的示数为 （２）从最左端推动滑片P向右移动15cm时，R１接入电路的电阻为 此时两电阻串联，电路中的总电阻为 R=R１+R２=6Ω+24Ω=30Ω 电路中的电流为 通电20s整个电路消耗的电能为 W=UIt=12V×0.4A×20s=96J （3）A同学改进方案：若只减小R2，由，则I变大，电压表示数，电压表示数会变大，A同学改进具有可行性。 B同学改进方案：若U变大，由，则I变大，电压表示数，电压表示数会变大，B同学改进具有可行性。 答：（1）闭合开关，当滑片P位于最左端时，电流表的示数为0.5A； （2）某同学测试时，从最左端推动滑片P向右移动15cm，在此处坚持20s的过程中，整个电路消耗的电能为96J； （3）A、B两位同学的改进建议均具有可行性。 34．（2024·云南·中考真题）我国制造的新型材料PTC、NTC可制成热敏电阻，现已打破国外技术垄断，被广泛应用于新能源汽车、电热器等多种电子产品。如图甲所示为PTC、NTC热敏电阻阻值随温度变化关系的图像。如图乙所示的电路，电源电压恒为6V，电压表量程，滑动变阻器Rp的阻值范围为，Rx的位置可接入PTC或NTC热敏电阻。 （1）由图甲可知，在之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高的变化情况是 ； （2）NTC热敏电阻温度为240℃时阻值为56Ω，将其接入图乙中的Rx位置，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2.8V，求通过NTC热敏电阻的电流和通电10s它所消耗的电能；( ) ( ) （3）现有PTC和NTC热敏电阻各一个，请任选其一接入图乙中的Rx位置，在热敏电阻温度为152℃时移动滑片，使电压表示数为2.5V，然后保持滑片位置不变。为保证电路安全，求所选热敏电阻允许降到的最低温度。( )（计算过程中若有近似，请用分数代入计算） 【答案】 先变小后变大 0.05A 1.4J 见解析 【详解】（1）[1]在之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高而增大，所以在之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高的变化情况是先变小后变大。 （2）[2]通过NTC热敏电阻的电流 [3]通电10sNTC热敏电阻所消耗的电能 （3）[4]在热敏电阻温度为152℃时，两曲线相交，无论是PTC还是NTC热敏电阻接入电路，阻值均为60欧姆，此时电压表示数为2.5V，则Rp两端的电压为 串联电路电压比等于电阻比，故Rp连入电路的阻值为 解得 电压表最大测量值为3V，此时和Rp两端的电压相同，串联电路电流处处相等，所以和Rp的阻值相等，为84欧姆。由图甲可知，若将PTC接入电路，最低温度为24℃；若将NTC接入电路，最低温度为80℃。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第15讲 电能 电功 【考点梳理】 · 考点一：电能、电功理解及其单位 · 考点二：电能表 · 考点三：电功及其计算 · 考点四：串并联电路中的电功计算问题 · 考点五：电功的综合问题 【知识梳理】 知识点一、 电能与电功 （1）定义：电流所做的功叫电功，电功的符号是W。电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。 （2）单位：焦耳（焦，J）。电功的常用单位是度，即千瓦时（kW·h）。 单位换算关系：1度=1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J （3）电功的计算 电功的公式 变形式 注意事项 （定义式） 所有电路均可以使用 - 只适用纯电阻电路（将电能全部转化成内能的电路） 知识点二、 电能表： 测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表，是电能表（也叫电度表）。下图是一种电能表的表盘。 如图所示，表盘上的数字表示已经消耗的电能，单位是千瓦时，计数器的最后一位是小数，即2258.6 kW·h。用电能表月底的读数减去月初的读数，就表示这个月所消耗的电能。 “220 V”表示这个电能表的额定电压是220V，应该在220V的电路中使用。 “10（20 A）”表示这个电能表的标定电流（基本电流）为10A，额定最大电流为20 A，长时间工作时不允许超过20A。 “50 Hz”表示这个电能表在50 Hz的交流电中使用； “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，电能表上的表盘转过3000转。 【题型归纳】 题型一：电能、电功理解及其单位 1．（23-24九年级上·河北保定·期末）有几位同学讨论电能时，有以下几种说法，你认为不正确的是（　　） A．电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程 B．火力发电厂把燃料的化学能转化成电能 C．电功的单位与电能的单位相同，在国际单位制中都是“焦耳” D．电流表是用来计量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表 2．（23-24九年级上·安徽安庆·阶段练习）关于电功，下列说法不正确的是（　　） A．电流做功越多，消耗的电能就越多 B．电能和电功本质是一样的 C．焦耳和千瓦时是电功的单位 D．电流做功的本质是电能转化为其它形式的能的过程 3．（22-23九年级上·山东淄博·期中）现代社会生活和生产处处离不开电，用电实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是（　　） A．电功和电能单位相同，是同一个物理量 B．发电站把电能转化为其它形式的能 C．电流做功多少与电流、电阻和通电时间有关 D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能 题型二：电能表 4．（23-24九年级上·广东清远）小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图，他仔细观察照片后，得到下列结论，你认为正确的是（　　）    A．接在这个电能表上的用电器的总功率不能超过1100W B．电能表每消耗1kw.h的电能，转盘转过2500r C．拍照片时，小明家已消耗的电能为9316kW·h D．当表的转盘转过500r，用电器消耗的电能是7.2×105J 5．（22-23九年级上·内蒙古包头·期末）如图所示分别是小丽家上月初和上月末电能表的示数，结合表盘上的信息，下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．小丽家上个月消耗的电能是 101.1kW·h 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．电能表上指示灯闪烁的越快，说明电路中用电器消耗的电能越多 6．（23-24九年级上·山西吕梁·期末）如图，这是小明家上月初和上月末的电能表示数。结合表盘上的信息可知，下列选项正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．上月小明家消耗的电能为101.1J C．脉冲指示灯闪得越快，电路消耗电能越多 D．指示灯闪烁800次，消耗的电能为 题型三：电功及其计算 7．（23-24九年级上·重庆黔江·期末）甲、乙两根电阻丝（R甲>R乙）串联后接在某一电源上，在相等的时间内，电流通过甲、乙所做的功分别为W甲、W乙，则（    ） A．甲两端的电压比乙两端的电压高 B．通过甲的电流比通过乙的电流小 C．电流通过甲、乙所做的功W甲=W乙 D．电流通过甲、乙所做的功W甲<W乙 8．（23-24九年级上·四川眉山·期末）在如图所示的电路中，电源电压是9V，开关闭合后电流表的示数为0.2A，已知R2=15Ω，则电压表的示数为 V，通电2min电阻R2消耗的电能是 J。 9．（23-24九年级上·安徽安庆·期末）在如图所示的电路中，电源电压为3V，开关闭合后，电流表示数为0.1A，电压表示数为2V。则电阻 Ω，1min电流通过所做的功为 J。 题型四：串并联电路中的电功计算问题 10．（20-21九年级上·河南）现有两个电阻，并联在同一电路中，在相同时间内电流做的功 ；若串联在同一电路中，电流做的功 。（填“”“”或“”） 11．（20-21九年级上·安徽宣城·开学考试）R1和R2串联在电路中，相同时间内消耗的电能之比为2：3，如果将它们并联在电路中，相同时间内消耗的电能之比为 。 12．（20-21九年级上·甘肃武威·阶段练习）如图所示电路中，当闭合开关后，两个电压表的指针均为图乙所示，则电阻R1和R2两端的电压之比为 ，电阻之比为 ，电流之比为 ，通电相同时间R1和R2消耗的电能比为 。 题型五：电功的综合问题 13．（24-25九年级上·全国）如图所示，电源电压恒定。R1＝30Ω，当S闭合，S1断开时，电流表的示数为0.2A；当S、S1都闭合时，电流表的示数为0.5A。求： (1)电源电压； (2)R2的阻值； (3)S、S1都闭合时，通电1min电路消耗的总电能是多少。 14．（23-24九年级上·青海西宁）如图所示，滑动变阻器上标有“；2A”字样，当滑片P在中点时，电流表读数为0.3安，电压表读数为3V，求： (1)电阻； (2)电源电压； (3)滑动变阻器移到右端通电100s，整个电路电流所做的功。 15．（23-24九年级上·江苏扬州）如图所示，电源电压12V且保持不变，RL=R1=12Ω。当S1、S2都闭合时，电流表示数为1.2A（不计温度对灯丝电阻的影响）。求： （1）电阻R2的阻值是多大？ （2）当S1、S2都断开时，10s内灯L消耗的电能是多少？ 【高分达标】 一、单选题 16．（23-24九年级上·山东青岛）小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图，他仔细观察照片后，得到下列结论，你认为正确的是（      ） A．电能表的额定功率为2500W B．电能表的允许的最大电流为5A C．拍照片时，小明家已消耗的电能为9316kW·h D．当转盘转过25圈，消耗电能3.6×104J 17．（23-24九年级上·山东青岛）甲、乙两个用电器的电压之比为2︰1，电流之比为1︰2，通电时间之比为5︰4,则两用电器消耗的电能之比为（　　） A．5︰1 B．5︰4 C．4︰5 D．5︰8 18．（23-24九年级上·河北保定）如图所示，电源电压不变，只闭合开关，电流表示数为0.3A，再闭合，电流表示数变化了0.4A。则同时闭合、后，相同时间内、消耗的电能之比为（    ） A．3∶4 B．4∶3 C．7∶3 D．4∶7 19．（23-24九年级上·广东深圳）如图甲所示，电源电压12V保持不变，闭合开关S后，小灯泡的U关系图象如图乙所示，当滑片P在最左端时，小灯泡正 常发光。下列说法中正确的是（　　） A．滑动变阻器的最大阻值为9Ω B．小灯泡正常发光时的电阻为3Ω C．小灯泡的额定电压为3V D．小灯泡正常发光1min，电流所做的功为24J 20．（23-24九年级上·山东泰安·阶段练习）如图所示是小灯泡L和电阻R的电流与电压关系的图像。下列说法正确的是（　　） ①电阻R的电阻值是20Ω ②当通过L的电流是0.2A的时候，其消耗的电功是0.2J ③仅把L、R并联在电压是2V的电路中，干路上的电流是0.4A ④仅把L、R串联在电路中，当电流是0.2A时，它们两端总电压是4V A．只有②④ B．只有①③ C．只有①② D．只有②③④ 21．（23-24九年级上·河南商丘·阶段练习）下列说法中不正确的是（　　） A．电能表是测电能的仪表 B．电功的单位和能量的单位一样，都是焦耳 C．千瓦时也是电功的单位 D．电流做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程 22．（23-24九年级上·陕西渭南·期末）如图1所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“”关系图像如图2所示，则下列判断正确的是（　　） A．电源电压为9V B．定值电阻的阻值为20Ω C．滑动变阻器的阻值变化范围为0~10Ω D．变阻器滑片在中点时，5min内电路消耗的电能为540J 二、填空题 23．（2024·河北邯郸·模拟预测）某日，物业工作人员来小明家收电费，小明观察电能表的情况如图所示，然后从笔记本上查出上月的记录为1858.5kW·h。 （1）若按0.5元/kW·h计费，小明家本月应缴电费 元； （2）计算可知让“220V40W”的灯泡正常工作5min，可使这个电表转 圈。 24．（23-24九年级上·广东清远·阶段练习）为了解决手机充电问题，市面上出现了多个品牌的“共享充电宝”，当给共享充电宝充电时，充电宝相当于电路中的 ；如图所示是某品牌的充电宝，它可以同时给几部手机充电，此时手机之间是 联连入充电宝的。这个充电宝的充电和放电电压都是3V，电池容量为6000mAh，当充电宝充满电后，可以储存的电能为 J。 25．（23-24九年级上·河南新乡·阶段练习）如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关，电压表示数为6V，电流表示数为0.6A；断开开关，电压表示数为9V，则电源电压为 V，R2的阻值为 Ω，闭合开关时电阻R2在1min消耗的电能为 J。 26．（23-24九年级上·陕西西安·阶段练习）人体安全电压不高于 V，当通过人体的电流接近30mA时会有生命危险，由此可推断，人体电阻约为 Ω，如图质示，是小明家月初和月末电能表的示数，若每度电的电费是0.5元，则这个月小明家要交 元的电费。若单独使用电熨斗时，消耗电能0.3kW·h，则电能表的转盘转过 转。 27．（23-24九年级上·广东江门·阶段练习）如图甲是灯L和电阻R的I-U图象。将灯L和电阻R接入如图乙所示的电路中，闭合开关S时，电流表的示数为0.3A，则电源电压为 V，一段时间内灯L和电阻R消耗的电能之比为 。若将灯L和电阻R并联，通过电源的电流为0.7A，则电源电压为 V。 28．（23-24九年级上·河南安阳·期末）如图所示电路中，电源电压不变，只闭合S1时电压表和电流表的示数之比为9︰1，当只闭合开关S2时，电压表和电流表的示数之比为1︰1。若S2、S3同时闭合，则电阻R1、R2两端的电压之比为 ，通过电阻R1、R2的电流之比为 ，相同时间内，电阻R1、R2消耗的电能之比为 。 三、计算题 29．（2024·贵州·中考真题）如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻，闭合开关S，电压表示数为2V。求： （1）定值电阻两端的电压为多少伏。 （2）通过定值电阻的电流为多少安。 （3）通电10s，整个电路电流所做的功W为多少焦。 30．（2024·湖南永州·二模）如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻的阻值为。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.9A和0.4A。求： （1）电源电压U； （2）通过电阻的电流； （3）当开关闭合1分钟，消耗的电能。 31．（23-24九年级上·云南曲靖·阶段练习）在如图所示电路中，电源电压保持不变，R1=20Ω，只闭合开关S1，电流表的示数为0.3A，求： (1)电源电压； (2)再闭合开关S2，电流表的示数为0.5A，R2的电阻； (3)当开关S1、S2处于什么状态时，通电时该电路的总功率最大，在最大功率的情况下，通电10min，整个电路消耗的电能。 32．（23-24九年级上·山西吕梁·阶段练习）图甲是大型机械厂用来称重的电子吊秤。某物理小组设计了“吊秤”的模拟电路（图乙），电路中电源电压恒为6V，R1为拉力敏感电阻，其阻值与所受拉力F的关系如表所示，R0为定值电阻。 拉力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R1/ 300 270 240 210 180 150 120 … (1)当拉力为0时，电流表示数为15mA，求R0的阻值； (2)当拉力敏感电阻R1受到250N的拉力时，整个电路通电5min消耗的电能是多少？ 四、综合题 33．（23-24九年级上·辽宁大连·期末）如图是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪的示意图，如图所示，测试中，向前推动滑块实际上是移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数用来反映被测试者的成绩。电源电压恒为12V，电压表量程0~3V，电流表量程0~0.6A，滑动变阻器R１标有“15Ω，1A”，滑片P每移动1cm，R１的电阻变化0.4Ω，定值电阻R２=24Ω。求： （1）闭合开关，当滑片P位于最左端时，电流表的示数为多少？ （2）某同学测试时，从最左端推动滑片P向右移动15cm，在此处坚持20s的过程中，整个电路消耗的电能为多少？ （3）若某同学做相同的动作时，要求电压表的偏转角度应尽量大一些且未超过量程。对此有两位同学分别提出了改进建议。A同学：减小定值电阻R２的阻值：B同学：增大电源电压。请任选一项建议进行可行性分析。 34．（2024·云南·中考真题）我国制造的新型材料PTC、NTC可制成热敏电阻，现已打破国外技术垄断，被广泛应用于新能源汽车、电热器等多种电子产品。如图甲所示为PTC、NTC热敏电阻阻值随温度变化关系的图像。如图乙所示的电路，电源电压恒为6V，电压表量程，滑动变阻器Rp的阻值范围为，Rx的位置可接入PTC或NTC热敏电阻。 （1）由图甲可知，在之间PTC热敏电阻的阻值随温度升高的变化情况是 ； （2）NTC热敏电阻温度为240℃时阻值为56Ω，将其接入图乙中的Rx位置，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2.8V，求通过NTC热敏电阻的电流和通电10s它所消耗的电能；( ) ( ) （3）现有PTC和NTC热敏电阻各一个，请任选其一接入图乙中的Rx位置，在热敏电阻温度为152℃时移动滑片，使电压表示数为2.5V，然后保持滑片位置不变。为保证电路安全，求所选热敏电阻允许降到的最低温度。( )（计算过程中若有近似，请用分数代入计算） 2 学科网（北京）股份有限公司 $$