15.1 电能表与电功（知识解读）-2024-2025学年九年级物理下册同步知识解读与专题训练（苏科版）

15.1 电能表与电功（知识解读）（原卷版） •知识点1 电功与电能 •知识点2 电功与电能的计算 •知识点3 电能表与电功的测量 •作业 巩固训练 知识点1 电功与电能 1、电功与电能 （1）定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 （2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW•h）；1度=1千瓦时=1kW•h=3.6×106J。2、电功的实质 （1）实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能,电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程。 （2）电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 【典例1-1】如图所示，常见的家用电器，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　） A．电热水壶 B．电风扇 C．电烤箱 D．液晶彩电 【典例1-2】电能 （1）获取： 提供电能； （2）使用：用电器将电能转化为其他形式的能； （3）单位： ①国际单位： ②常用单位： ③换算关系：1kW·h = J （4）测量工具    电能表 【变式1-1】随着科技的发展，生活水平的进步，冬天用于取暖的传统炭火已逐渐被电烤火器所取代。下列用电器与电烤火器工作原理相同的是（　　） A．空调 B．电钻 C．电水壶 D．电风扇 【变式1-2】市场上有一种太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，帽檐装有一个小型电风扇。电池板在太阳光的照射下，将 能转化为电能，驱动电风扇工作。电风扇工作时的电压为1.2V，电流为50mA，若电风扇正常工作1h，电流做功为 J，消耗的电能是 J。 知识点2 电功与电能的计算 1、电功的计算公式 （1）定义式：W=UIt。 U表示某段电路两端的电压，单位是V。 I表示通过该电路的电流，单位是A。 t表示通电时间，单位是s。 W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J。 （2）应用公式过程中的“同一性” a．电路的同一性，电流通过某灯泡做的功，等于该灯泡两端的电压、通过该灯泡的电流和 该灯泡通电时间的乘积．即W、U、I、t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量。 b．单位的统一性，W、U、I、t四个物理量的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不 符，就必须将其换算成标准单位后，再代入公式计算． 2、电功与电能的计算：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的 电流和通电时间的乘积。计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导 出：。 （1）串联电路中常用公式：W=I2Rt。 （2）并联电路中常用公式：,W1：W2=R2：R1。 （3）无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn。 3、串、并联电路中电功的特点 （1）推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系。 a．串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2。 b．并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2。 概念规律：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（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2。 （2）串、并联电路中电功分配关系 a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即W1：W2=R1：R2 b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即W1：W2=R2：R1。 【典例2-1】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 【典例2-2】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。 【典例2-3】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。 【变式2-1】如图所示，这是小灯泡L和电阻R的电流与电压关系的图像。下列说法正确的是（　　） A．电阻R的电阻值是10Ω B．当通过L的电流是0.2A时，其消耗的电能是0.2J C．仅把L、R并联在电压是2V的电路中，干路上的电流是0.4A D．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 【变式2-2】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。 【变式2-3】如图所示电路，电源电压恒定不变，电阻，。求： (1)当S断开时，电流表的示数； (2)当S闭合时，电流表的示数； (3)当S闭合时，电流在1min内总共做功多少J？ 知识点3 电能表与电功的测量 1、参数的理解 （1）220V：表示电能表应该在220V的电路中使用。 （2）30（100）A：表示该电能表的标定电流是30A，额定最大电流是100A。 （3）50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用。 （4）120revs/kW•h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过120圈。 2、电能的求法 （1）测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）； （2）测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。 ※注意：利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW•h，记住单位之间换算关系：1kW•h=3.6×106J。 3、电功的测量 （1）利用电能表计算电功：根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能。 （2）在计算时通常有两种方法 ①先根据每kW•h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能。 ②由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。 【典例3-1】小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（      ）    A．他家在这段时间内消耗的电能为903kW·h B．电能表是测量电功的仪表 C．这个电能表的测量值是以“J”为单位 D．电能表的转盘转过720圈，消耗电能7.2×104J 【典例3-2】小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示，若以当地电价0.6元/度计算，小明家4月份应缴纳电费 元。小明观察家里只开冰箱20分钟，电能表表盘转120r，消耗的电能是 J。 【典例3-3】电热安全压力锅解除了普通压力锅的安全隐患，既省时又省电。某电压力锅的额定电压为220V，额定功率为1200W（）。 （1）若使用该压力锅将2kg初温为15℃的水加热升至115℃的过程中，水吸收多少热量？ （2）若某次仅使用上述压力锅正常工作0.5h，如图电能表转盘转600转，通过计算说明由此可知该过程中压力锅是否是持续通电工作？ 【变式3-1】如图所示是某同学家里用的电能表，下列说法正确的是（　　） A．“220V”表示电能表应该接在“0～220V”的电路中使用 B．“600revs/（kW·h）”表示电能表每消耗1度电，表盘转过600转 C．“10（20）A”说明该电能表的标定电流为10安 D．电能表上的数据显示该同学家这个月用电是931.6度 【变式3-2】小明家电能表在月初的示数为4293.6kW•h，月末如图所示。若小区的电费为每度电0.6元，则这月小明家应交的电费为 元，请你写一条节约用电的措施 。 【变式3-3】小亮想用电能表测量家中电热水器的热效率，于是将家中其他用电器断开，仅让热水器工作。他用热水器将质量 15 kg，初温 25 ℃的水加热到 55 ℃，加热前后电能表示数如图 所示，已知 c 水= 4.2×103 J/(kg·℃)。请计算： （1）水吸收的热量； （2）电热水器的热效率。 一、单选题 1．如图所示的电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.3A．那么闭合S、S1后，在相同的时间内，电流通过两个电阻所做的功之比是（　　） A．2:3 B．3:2 C．5:2 D．1:2 2．如图所示是一辆普通的电动自行车，下列关于电动自行车的相关说法正确的是（    ） A．马鞍型坐垫是为了减小对人的压力 B．刹车手柄上有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦 C．废旧电瓶会污染环境，不可随意处置 D．电池在充电时将化学能转化为电能 3．发光二极管简称LED，如图所示，把LED接入电路，闭合开关后LED正常发光，而且几乎不发热，以下说法正确的是（　　） A．此图中电路是通路 B．LED主要将电能转化为内能 C．LED主要是由超导体材料制成的 D．把电源正负极对调后，闭合开关LED两端有电压 4．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．电流越大，电流做功就一定越多 C．电功是衡量电流做功多少的物理量 D．电流做功的过程就是消耗电能的过程 5．某手机厂商在“双十一”网络购物节期间发布了一款新手机，手机电池的电压为3.7V，容量为4000mA·h，这块电池充满电后大约储存的电能为（　　） A． B． C．14.8J D．14.8kW·h 6．如图甲所示的电路中，电源电压不变，小灯泡L的阻值不变，滑动变阻器R的规格是“50Ω1A”。闭合开关，在保证电路元件安全的前提下，最大范围内移动滑片，绘制通过变阻器的电流与变阻器阻值关系的图像如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．电源电压为5V B．小灯泡的电阻为10Ω C．小灯泡的额定电压为3V D．整个电路电功率最大时，10s内滑动变阻器消耗的电能为9J 7．电动自行车轻便、实用、无污染，很受人们喜爱。右表中列出了某种型号电动自行车的相关数据，若某人骑该自行车在2小时内匀速行驶36千米，且此人的质量为60千克，则这辆电动自行车匀速行驶时的工作电流为（　　） 质量（千克） 40 电能转化为机械能的效率η 75% 工作电压（伏） 32 速度（米／秒） ≤20 骑自行车人的质量为60千克时平均阻力（N） 18 A．4.25安 B．3.75安 C．3.50安 D．3.25安 8．手机是常用的电子工具。图示是某款国产手机，使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是（    ） A．质量约为500g B．正常使用时，后壳温度约为 C．充满一次电消耗的电能约为 D．长度约为1.2dm 9．2024年9月5日，4台装配“洛阳造”氢燃料电池发动机的重卡（如图）交付使用。下列有关氢燃料的说法正确的是（　　） A．采用氢燃料是利用氢的比热容大 B．氢能源重卡工作过程中，氢燃料电池将电能转化为化学能 C．氢能源重卡工作过程中，剩余氢的热值不变 D．使用热值更大的燃料，一定可以增大热效率 二、填空题 10．小宇探究导体中的电流与导体电阻的关系时，设计了如图甲所示电路，图乙是根据测量数据绘制的图像。实验中，当他把10Ω定值电阻换成15Ω时，滑动变阻器的滑片P应向 （选填“左”或“右”）移动，使电压表示数保持 V不变。细心的他发现如图丙所示的电能表转盘在缓慢地转动，他利用手表估测了一下，2min转盘转动了5r，那么2min内消耗了 J电能。 11．小明想利用电能表和秒表，测量家中标有“220V，10W”的节能灯和标有“220V，2000W”的电热水壶的实际功率，已知家中电能表常数为1200imp/（kW•h）。 方案一：测量出1min时间内电能表指示灯闪烁的次数n； 方案二：测量出电能表指示灯闪烁1次间隔的时间t； 若你是小明，你应选择方案 测量电热水壶的实际功率，不选择另一方案的理由是 。 12．在10秒内通过某导体的电荷量为5库，该导体中的电流为 安，若此时导体两端电压为6伏，10秒内该导体消耗的电能为 焦；若该导体两端的电压降低到0伏，该导体的电阻为 欧。 13．若10秒内通过某导体横截面的电量为3库，导体两端的电压为3伏，则通过该导体的电流为 安，电流做功为 焦。若在该电路中串联一个电阻，则电路中的电流将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 14．某导体两端电压为6伏，10秒钟电流做功30焦，通过该导体的电流为 安，通过该导体横截面的电荷量为 库，该导体的电阻为 欧。 15．在国家“光伏扶贫”项目中，小明家安装了太阳能发电系统，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为 能；中午时段，太阳能电池板的输出电压为500V，输出电流为20A，2h可以为电网提供电能 。 三、计算题 16．如图所示的电路中，电源电压保持不变。 滑片P 的位置 电流表A 的示数 电压表V 的示数 a 0.2A 4V b 0.6A 0V (1)若电阻R1的阻值为20欧，当电键S闭合时，电流表A的示数为0.5安。求电阻R1的两端电压U1和10秒钟电流通过电阻R1所做的功W1； (2)若闭合电键S后，将滑动变阻器R2的滑片P从a端移到 b 端时，电流表、电压表的示数如下表所示。求：电源电压U和电阻R1的阻值。 17．如图所示，小灯泡L标有“6V，0.3A”字样，R＝10Ω，闭合开关S，小灯泡正常发光。求： (1)小灯泡正常发光时的电阻； (2)电压表的示数； (3)电源电压U； (4)小灯泡正常发光1min消耗的电能。 18．如图所示的是我国自主研发的无人驾驶电动运输车。这辆车的质量为1440kg，充满电后可储存电能1.08×108J，能使该电动运输车在平直路面上以36km/h的速度匀速行驶3h。已知该电动运输车匀速行驶过程中，所受的阻力为800N。 (1)该电动运输车在匀速行驶3h的过程中发动机牵引力所做的功是多少？ (2)该电动运输车的电能转化为机械能的效率是多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 15.1 电能表与电功（知识解读）（解析版） •知识点1 电功与电能 •知识点2 电功与电能的计算 •知识点3 电能表与电功的测量 •作业 巩固训练 知识点1 电功与电能 1、电功与电能 （1）定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。 （2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW•h）；1度=1千瓦时=1kW•h=3.6×106J。2、电功的实质 （1）实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能,电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程。 （2）电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 【典例1-1】如图所示，常见的家用电器，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　） A．电热水壶 B．电风扇 C．电烤箱 D．液晶彩电 【答案】B 【详解】A．电热水壶主要将电能转化为内能，故A不符合题意； B．电风扇主要将电能转机械能，故B符合题意； C．电烤箱主要将电能转化为内能，故C不符合题意； D．电视机主要将电能转化为声能和光能，故D不符合题意。 故选B。 【典例1-2】电能 （1）获取： 提供电能； （2）使用：用电器将电能转化为其他形式的能； （3）单位： ①国际单位： ②常用单位： ③换算关系：1kW·h = J （4）测量工具    电能表 【答案】 电源 焦耳 千瓦时 3.6×106 【详解】（1）[1]根据物理常识可知，电源是提供电能的装置。 （3）[2][3][4]在国际单位制中，电能的单位是焦耳，简称焦，符合J；常用单位还有千瓦时，符合kW·h，且1kW·h =3.6×106J。 【变式1-1】随着科技的发展，生活水平的进步，冬天用于取暖的传统炭火已逐渐被电烤火器所取代。下列用电器与电烤火器工作原理相同的是（　　） A．空调 B．电钻 C．电水壶 D．电风扇 【答案】C 【详解】电烤火器是利用电流的热效应工作的。 ABD．空调、电钻、电风扇的主要部件是电动机，电动机工作时，主要将电能转化成机械能，不是利用电流热效应工作的，故ABD不符合题意； C．电水壶工作时把电能转化为内能，利用电流的热效应工作，故C符合题意。 故选C。 【变式1-2】市场上有一种太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，帽檐装有一个小型电风扇。电池板在太阳光的照射下，将 能转化为电能，驱动电风扇工作。电风扇工作时的电压为1.2V，电流为50mA，若电风扇正常工作1h，电流做功为 J，消耗的电能是 J。 【答案】 太阳 216 216 【详解】[1]电池板在太阳光的照射下，将太阳能转化为电能。 [2][3]电风扇正常工作1h，电流做功为 消耗的电能与电流做功相同，也是216J。 知识点2 电功与电能的计算 1、电功的计算公式 （1）定义式：W=UIt。 U表示某段电路两端的电压，单位是V。 I表示通过该电路的电流，单位是A。 t表示通电时间，单位是s。 W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J。 （2）应用公式过程中的“同一性” a．电路的同一性，电流通过某灯泡做的功，等于该灯泡两端的电压、通过该灯泡的电流和 该灯泡通电时间的乘积．即W、U、I、t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量。 b．单位的统一性，W、U、I、t四个物理量的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不 符，就必须将其换算成标准单位后，再代入公式计算． 2、电功与电能的计算：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的 电流和通电时间的乘积。计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导 出：。 （1）串联电路中常用公式：W=I2Rt。 （2）并联电路中常用公式：,W1：W2=R2：R1。 （3）无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn。 3、串、并联电路中电功的特点 （1）推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系。 a．串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2。 b．并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2。 概念规律：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（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2。 （2）串、并联电路中电功分配关系 a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即W1：W2=R1：R2 b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即W1：W2=R2：R1。 【典例2-1】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。 【典例2-2】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 【典例2-3】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 【变式2-1】如图所示，这是小灯泡L和电阻R的电流与电压关系的图像。下列说法正确的是（　　） A．电阻R的电阻值是10Ω B．当通过L的电流是0.2A时，其消耗的电能是0.2J C．仅把L、R并联在电压是2V的电路中，干路上的电流是0.4A D．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 【答案】C 【详解】A．由欧姆定律得，R为定值电阻 故A错误； B．由图知，当通过L的电流是0.2A时，对应的电压大小为1V，根据得，则其消耗的电能无法确定，故B错误； C．当定值电阻R和小灯泡L并联在电压为2V电路中，R和灯的电压都为2V，R和灯的电流分别为0.1A和0.3A，电路干路里的电流 故C正确； D．两电阻串联，电流处处相等，当电流是0.2A时，由图知，灯两端的电压为1V，R两端的电压为3V，由串联电路电压的规律，即它们两端总电压是 故D错误。 故选C。 【变式2-2】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 【变式2-3】如图所示电路，电源电压恒定不变，电阻，。求： (1)当S断开时，电流表的示数； (2)当S闭合时，电流表的示数； (3)当S闭合时，电流在1min内总共做功多少J？ 【答案】(1)0.3A (2)0.4A (3)144J 【详解】（1）当S断开时，只有R1接入电路，则电路中电流 （2）当S闭合时，两电阻并联，R1两端的电压不变，故通过R1的电流不变；通过R2的电流 则由并联电路的电流规律可得：电流表的示数 （3） 电路在内总共做功 知识点3 电能表与电功的测量 1、参数的理解 （1）220V：表示电能表应该在220V的电路中使用。 （2）30（100）A：表示该电能表的标定电流是30A，额定最大电流是100A。 （3）50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用。 （4）120revs/kW•h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过120圈。 2、电能的求法 （1）测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）； （2）测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。 ※注意：利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW•h，记住单位之间换算关系：1kW•h=3.6×106J。 3、电功的测量 （1）利用电能表计算电功：根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能。 （2）在计算时通常有两种方法 ①先根据每kW•h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能。 ②由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。 【典例3-1】小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（      ）    A．他家在这段时间内消耗的电能为903kW·h B．电能表是测量电功的仪表 C．这个电能表的测量值是以“J”为单位 D．电能表的转盘转过720圈，消耗电能7.2×104J 【答案】B 【详解】AC．电能表的最后一位数是小数，单位是kW·h；小明家这段时间消耗的电能为 故AC错误； B．根据电表的功能可知，电能表是测量电功，即用电器消耗电能的仪表，故B正确； D．3600r/kW·h表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转动3600r，电能表的转盘转过720圈，用电器消耗电能为 故D错误。 故选B。 【典例3-2】小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示，若以当地电价0.6元/度计算，小明家4月份应缴纳电费 元。小明观察家里只开冰箱20分钟，电能表表盘转120r，消耗的电能是 J。 【答案】 144 1.44×105 【详解】[1]电能表计数窗最后一位为小数位。小明家4月份消耗的电能为 W1=6262.3kW·h -6022.3kW·h =240kW·h 故小明家4月份应缴纳电费 240 kW·h×0.6元/ kW·h=144元 [2]只开冰箱20分钟消耗的电能为 【典例3-3】电热安全压力锅解除了普通压力锅的安全隐患，既省时又省电。某电压力锅的额定电压为220V，额定功率为1200W（）。 （1）若使用该压力锅将2kg初温为15℃的水加热升至115℃的过程中，水吸收多少热量？ （2）若某次仅使用上述压力锅正常工作0.5h，如图电能表转盘转600转，通过计算说明由此可知该过程中压力锅是否是持续通电工作？ 【答案】（1）；（2）并非持续工作。 【详解】解：（1）水吸收的热量为 （2）该电压力锅持续工作0.5h，消耗的电能为 而电能表转600转所显示消耗的电能为0.5kW·h，故电压力锅并非持续工作。 答：（1）水吸收的热量为8.4×105 J； （2）电压力锅并非持续工作。 【变式3-1】如图所示是某同学家里用的电能表，下列说法正确的是（　　） A．“220V”表示电能表应该接在“0～220V”的电路中使用 B．“600revs/（kW·h）”表示电能表每消耗1度电，表盘转过600转 C．“10（20）A”说明该电能表的标定电流为10安 D．电能表上的数据显示该同学家这个月用电是931.6度 【答案】C 【详解】A．“220V”表示电能表应该接在220V的电路中使用，故A错误； B．“600r/（kW·h）”表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转600转，不是电能表消耗电能，故B错误； C．“10（20）A”，10A表示电能表的标定电流，20A是指电能表平时工作时允许通过的最大电流，故C正确； D．电能表的示数为931.6kW·h＝931.6度，是指电能表接入电路后，电路中用电器消耗总电能，不是该同学家这个月用电；该同学家这个月用电等于月末示数减去月初示数，故D错误。 故选C。 【变式3-2】小明家电能表在月初的示数为4293.6kW•h，月末如图所示。若小区的电费为每度电0.6元，则这月小明家应交的电费为 元，请你写一条节约用电的措施 。 【答案】 36 随手关灯 【详解】[1]由图示电能表可知，电能表的示数是4353.6kW•h，这个月消耗的电能为 W=4353.6kW•h﹣4293.6kW•h=60kW•h 需要交纳的电费为 0.6元/kW•h×60kW•h=36元 [2]我们节约用电的措施：随手关灯等。 【变式3-3】小亮想用电能表测量家中电热水器的热效率，于是将家中其他用电器断开，仅让热水器工作。他用热水器将质量 15 kg，初温 25 ℃的水加热到 55 ℃，加热前后电能表示数如图 所示，已知 c 水= 4.2×103 J/(kg·℃)。请计算： （1）水吸收的热量； （2）电热水器的热效率。 【答案】（1）1.89×106J；（2）87.5% 【详解】解：（1）水吸收的热量 （2）电热水器加热水消耗的电能为 电热水器的热效率为 答：（1）水吸收的热量为1.89×106J； （2）电热水器的热效率为87.5%。 一、单选题 1．如图所示的电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.3A．那么闭合S、S1后，在相同的时间内，电流通过两个电阻所做的功之比是（　　） A．2:3 B．3:2 C．5:2 D．1:2 【答案】A 【详解】当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，电流表的示数为通过R1的电流，即I1=0.2A；当再闭合开关S1时，两电阻并联，电流表测干路电流，因为并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以闭合开关S1时通过R1的电流不变；因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R2的电流等于电流表的变化量，即I2=0.3A；因为并联电路中各支路两端的电压相等，所以闭合S、S1后，R1与R2的电功之比为 故BCD错误，A正确。 故选A。 2．如图所示是一辆普通的电动自行车，下列关于电动自行车的相关说法正确的是（    ） A．马鞍型坐垫是为了减小对人的压力 B．刹车手柄上有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦 C．废旧电瓶会污染环境，不可随意处置 D．电池在充电时将化学能转化为电能 【答案】C 【详解】A．电动自行车的马鞍型坐垫是为了在压力一定时，增大受力面积，减小对人的压强，故A错误； B．刹车手柄上有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故B错误； C．废旧电瓶中含有重金属等有害物质，随意丢弃会污染环境，故C正确； D．电动自行车的电池在充电时是将电能转化为化学能，故D错误。 故选C。 3．发光二极管简称LED，如图所示，把LED接入电路，闭合开关后LED正常发光，而且几乎不发热，以下说法正确的是（　　） A．此图中电路是通路 B．LED主要将电能转化为内能 C．LED主要是由超导体材料制成的 D．把电源正负极对调后，闭合开关LED两端有电压 【答案】D 【详解】A．由图可知，图中开关没有闭合，所以电路为断路，故A错误； B．根据“几乎不发热”可知，LED主要将电能转化为光能而不是内能，故B错误； C．LED由半导体材料制成，故C错误； D．因为半导体具有单向导电性，所以把电源正负极对调后，闭合开关LED不会发光，但LED两端仍有电压，故D正确。 故选D。 4．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．电流越大，电流做功就一定越多 C．电功是衡量电流做功多少的物理量 D．电流做功的过程就是消耗电能的过程 【答案】B 【详解】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．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B错误，B符合题意； C．物理学中，当电能转化为其他形式的能时，我们就说电流做了电功，电功是衡量电流做功多少的物理量，故C正确，C不符合题意； D．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D正确，D不符合题意。 故选B。 5．某手机厂商在“双十一”网络购物节期间发布了一款新手机，手机电池的电压为3.7V，容量为4000mA·h，这块电池充满电后大约储存的电能为（　　） A． B． C．14.8J D．14.8kW·h 【答案】A 【详解】它充满电后，大约储存了 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．如图甲所示的电路中，电源电压不变，小灯泡L的阻值不变，滑动变阻器R的规格是“50Ω1A”。闭合开关，在保证电路元件安全的前提下，最大范围内移动滑片，绘制通过变阻器的电流与变阻器阻值关系的图像如图乙所示。下列说法错误的是（　　） A．电源电压为5V B．小灯泡的电阻为10Ω C．小灯泡的额定电压为3V D．整个电路电功率最大时，10s内滑动变阻器消耗的电能为9J 【答案】A 【详解】AB．当电路中的电流时，根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压 当电路中的电流时，根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压 可得，电源电压，灯泡L的电阻，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意； C．由图乙可知，电路中的最大电流为0.3A，为保证电路元件安全，电路中的电流不能超过灯泡L的额定电流和变阻器允许通过的最大电流中的任意一个电流值，由变阻器的规格可知，变阻器允许通过的最大电流为1A，大于0.3A，所以，灯泡L的额定电流，小灯泡的额定电压 故C正确，不符合题意； D．电路中电源电压不变，当电路中的电流最大时，整个电路电功率最大，由图乙可知，电路中的最大电流为，此时变阻器的电阻，整个电路电功率最小时，10s内滑动变阻器消耗的电能 故D正确，不符合题意。 故选A。 7．电动自行车轻便、实用、无污染，很受人们喜爱。右表中列出了某种型号电动自行车的相关数据，若某人骑该自行车在2小时内匀速行驶36千米，且此人的质量为60千克，则这辆电动自行车匀速行驶时的工作电流为（　　） 质量（千克） 40 电能转化为机械能的效率η 75% 工作电压（伏） 32 速度（米／秒） ≤20 骑自行车人的质量为60千克时平均阻力（N） 18 A．4.25安 B．3.75安 C．3.50安 D．3.25安 【答案】B 【详解】电动自行车所做的功 消耗的电能是 电动自行车匀速行驶时的工作电流为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 8．手机是常用的电子工具。图示是某款国产手机，使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是（    ） A．质量约为500g B．正常使用时，后壳温度约为 C．充满一次电消耗的电能约为 D．长度约为1.2dm 【答案】D 【详解】A．手机质量约为100g，故A不符合题意； B．手机正常使用时，后壳温度约为40℃，故B不符合题意； C．手机充满一次电消耗的电能约为 故C不符合题意； D．手机长度略短于人的手掌，约为1.2dm，故D符合题意。 故选D。 9．2024年9月5日，4台装配“洛阳造”氢燃料电池发动机的重卡（如图）交付使用。下列有关氢燃料的说法正确的是（　　） A．采用氢燃料是利用氢的比热容大 B．氢能源重卡工作过程中，氢燃料电池将电能转化为化学能 C．氢能源重卡工作过程中，剩余氢的热值不变 D．使用热值更大的燃料，一定可以增大热效率 【答案】C 【详解】A．采用氢燃料是利用氢的热值大，完全燃烧相同质量的燃料，氢燃料释放的热量更多。故A错误； B．氢能源重卡工作过程中，氢燃料电池消耗化学能，提供电能，将化学能转化为电能。故B错误； C．热值是燃料的一种属性，与燃料的质量无关。所以氢能源重卡工作过程中，剩余氢的热值不变。故C正确； D．热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，与燃料的热值无关。故D错误。 故选C。 二、填空题 10．小宇探究导体中的电流与导体电阻的关系时，设计了如图甲所示电路，图乙是根据测量数据绘制的图像。实验中，当他把10Ω定值电阻换成15Ω时，滑动变阻器的滑片P应向 （选填“左”或“右”）移动，使电压表示数保持 V不变。细心的他发现如图丙所示的电能表转盘在缓慢地转动，他利用手表估测了一下，2min转盘转动了5r，那么2min内消耗了 J电能。 【答案】 右 5 7200 【详解】[1][2]在探究导体中的电流与导体电阻的关系时，需要控制电阻两端的电压不变。由乙图可知当定值电阻为5Ω时，电路的电流为1A，故电压表的示数为 因此，当把10Ω定值电阻换成15Ω时，由于串联电路的分压特点，电阻增大，其两端的电压也会增大。为了保持电阻两端的电压不变，我们需要增大滑动变阻器接入电路中的电阻，从而减小其分得的电压，使得定值电阻两端的电压保持不变。即滑片向右移动时接入电路中的电阻增大，所以滑片P应向右移动。 [3]2min内消耗的电能为 11．小明想利用电能表和秒表，测量家中标有“220V，10W”的节能灯和标有“220V，2000W”的电热水壶的实际功率，已知家中电能表常数为1200imp/（kW•h）。 方案一：测量出1min时间内电能表指示灯闪烁的次数n； 方案二：测量出电能表指示灯闪烁1次间隔的时间t； 若你是小明，你应选择方案 测量电热水壶的实际功率，不选择另一方案的理由是 。 【答案】 一 电能表的转盘转一圈所需要的时间较少 【详解】[1]电热水壶的功率 P＝2000W＝2kW 工作1min消耗的电能 1200imp/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁1200次，1min电能表指示灯闪烁的次数 故方案一可行。 [2]电能表的转盘转一圈消耗的电能 电能表指示灯闪烁1次间隔的时间 电能表的转盘转一圈所需要的时间较少，故方案二不可行。 12．在10秒内通过某导体的电荷量为5库，该导体中的电流为 安，若此时导体两端电压为6伏，10秒内该导体消耗的电能为 焦；若该导体两端的电压降低到0伏，该导体的电阻为 欧。 【答案】 0.5 30 12 【详解】[1]导体中的电流 [2]这段时间内该导体消耗的电能 [3]由知道，导体的电阻 因电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以，若该导体两端的电压降低到0伏，该导体的电阻仍为12Ω不变。 13．若10秒内通过某导体横截面的电量为3库，导体两端的电压为3伏，则通过该导体的电流为 安，电流做功为 焦。若在该电路中串联一个电阻，则电路中的电流将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 0.3 9 变小 【详解】[1]通过导体的电流为 [2]电流做功为 W=UIt=3V×0.3A×10s=9J [3]若在该电路中串联一个电阻，电路总电阻变大，因为电源电压不变，由欧姆定律知，电路中的电流将变小。 14．某导体两端电压为6伏，10秒钟电流做功30焦，通过该导体的电流为 安，通过该导体横截面的电荷量为 库，该导体的电阻为 欧。 【答案】 0.5 5 12 【详解】[1] 由电流做功公式W=UIt知道，通过该导体的电流 [2]通过该导体横截面的电荷量 [3]由欧姆定律知道 ，电阻阻值 15．在国家“光伏扶贫”项目中，小明家安装了太阳能发电系统，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为 能；中午时段，太阳能电池板的输出电压为500V，输出电流为20A，2h可以为电网提供电能 。 【答案】 电 20 【详解】[1]白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为电能。 [2]2h可以为电网提供电能为 三、计算题 16．如图所示的电路中，电源电压保持不变。 滑片P 的位置 电流表A 的示数 电压表V 的示数 a 0.2A 4V b 0.6A 0V (1)若电阻R1的阻值为20欧，当电键S闭合时，电流表A的示数为0.5安。求电阻R1的两端电压U1和10秒钟电流通过电阻R1所做的功W1； (2)若闭合电键S后，将滑动变阻器R2的滑片P从a端移到 b 端时，电流表、电压表的示数如下表所示。求：电源电压U和电阻R1的阻值。 【答案】(1)10V，50J (2)6V，10Ω 【详解】（1）由电路图知道，R1、R2串联，电流表A测电流，电压表V测R2两端的电压。由知道 电阻R1所做的功 （2）当滑片P在a点时，根据串联电路的电流特点和欧姆定律知道，电源电压 即   ① 当滑片P在b点时，由知道 即    ② 解①②得 17．如图所示，小灯泡L标有“6V，0.3A”字样，R＝10Ω，闭合开关S，小灯泡正常发光。求： (1)小灯泡正常发光时的电阻； (2)电压表的示数； (3)电源电压U； (4)小灯泡正常发光1min消耗的电能。 【答案】(1)20Ω (2)3V (3)9V (4)108J 【详解】（1）小灯泡L标有“6V，0.3A”字样，由欧姆定律变形公式得 （2）由图可知，电阻R和L串联，电压表测定值电阻两端的电压，闭合开关S，小灯泡正常发光，则电路中电流为 则电压表示数为 （3）电源电压为 （4）小灯泡正常发光1min消耗的电能 答：（1）小灯泡正常发光时的电阻20Ω； （2）电压表的示数3V； （3）电源电压U=9V； （4）小灯泡正常发光1min消耗的电能108J。 18．如图所示的是我国自主研发的无人驾驶电动运输车。这辆车的质量为1440kg，充满电后可储存电能1.08×108J，能使该电动运输车在平直路面上以36km/h的速度匀速行驶3h。已知该电动运输车匀速行驶过程中，所受的阻力为800N。 (1)该电动运输车在匀速行驶3h的过程中发动机牵引力所做的功是多少？ (2)该电动运输车的电能转化为机械能的效率是多少？ 【答案】(1)8.64×107J (2)80% 【详解】（1）该电动运输车在匀速行驶3h的路程 s=vt=36km/h×3h=108km=1.08×105m 该电动运输车匀速行驶，牵引力和阻力是平衡力，大小相等，发动机牵引力所做的功 W=Fs=fs=800N×1.08×105m=8.64×107J （2）该电动运输车的电能转化为机械能的效率 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$