18.1 电能 电功 暑期预习讲义- 2025-2026学年物理人教版九年级全一册

18.1 电能 电功 暑期预习讲义 2025-2026学年物理人教版九年级全一册 知识梳理 一、电能 1. 定义 电能是表示电流做功本领的物理量，用符号 W 表示。 2. 单位 • 国际单位：焦耳（J） • 常用单位：千瓦时（kW·h），俗称"度" • 换算关系：1kW·h = 3.6×10^6 J 3. 电能的来源 • 发电厂：火电厂（化学能→电能）、水电站（水能→电能）、核电站（核能→电能）、风力发电（风能→电能）等 • 电池：干电池、锂电池、蓄电池（化学能→电能） 4. 电能的利用 用电器将电能转化为其他形式的能： • 电灯：电能→光能和内能 • 电饭煲：电能→内能 • 电风扇：电能→机械能 • 电脑：电能→光能、声能和内能 二、电能的计量 1. 电能表（电度表） • 作用：测量用电器在一段时间内消耗的电能 2. 主要参数及含义 • 220V：额定电压为220V，适用于220V电路 • 10(20)A：标定电流为10A，短时间允许最大电流为20A • 50Hz：适用于频率为50Hz的交流电 • 600revs/kW·h：每消耗1kW·h电能，电能表转盘转过600转（机械式） • 3200imp/(kW·h)：每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁3200次（电子式） 3. 读数方法 • 表盘数字最后一位为小数位，单位是kW·h • 消耗电能 = 月末读数 - 月初读数 三、电功 1. 定义 电流所做的功叫做电功，用符号 W 表示。 2. 实质 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。 3. 影响因素 电功的大小与电压（U）、电流（I） 和通电时间（t） 有关。 4. 计算公式 • 基本公式：W = UIt （适用于所有电路） • 纯电阻电路推导式： W = I²Rt （由W=UIt和欧姆定律I=U/R推导） W = U²t/R （由W=UIt和欧姆定律U=IR推导） 5. 单位及换算 • 国际单位：焦耳（J），1J = 1V·A·s • 常用单位：千瓦时（kW·h），1kW·h = 3.6×10^6 J 四、串并联电路中的电功特点 1. 串联电路 • 总电功：W总 = W1 + W2 + ... + Wn • 电功分配：W1/W2 = R1/R2 （与电阻成正比） 2. 并联电路 • 总电功：W总 = W1 + W2 + ... + Wn • 电功分配：W1/W2 = R2/R1 （与电阻成反比） 同步练习 一、单项选择题 1．在“地球一小时关灯日”期间，一只40W的节能灯少工作1h可节约的电能约为（　　） A．40J B．400J C． D． 2．小明自制了一种测定风速的装置，如图所示，探头和金属杆与滑动变阻器的滑片P相连，可上、下移动，则下列分析正确的是（　　） A．当有风吹过探头时，探头带动滑片P向上移动 B．当有风吹过探头时，通过R2的电流变大 C．风速增大时，电压表示数变大，则电压表应并联在R1两端 D．风速增大时，电路在单位时间内消耗的电能将减小 3．如图所示的电路中，电源电压恒为3V，R1的阻值为10，R2的阻值为20，不计电表对电路的影响，下列选项合理的是（　　） A．只闭合S1，电流表示数为0.15A，电压表无示数 B．只闭合S2，电流表示数为0.3A，电压表示数为3V C．当S1、S2都闭合，电流表示数为0.45A，电压表示数为2V D．当S1、S2都闭合，电路在10s内消耗的总电能为13.5J 4．小强利用电能表测量某个家用电器的电功率，当家庭电路中只有这个用电器连续工作时，测得在1h内，消耗的电能为1.5kW·h，那么这个用电器可能是（　　） A．LED电视机 B．LED节能灯 C．家用空调 D．落地扇 5．将L1“3V 2W”和L2“4V 2W”两灯连接在如图所示的电路中。闭合开关S、S1，下列说法正确的是（　　）（不考虑灯丝电阻的变化） A．两灯都会发光，且亮度一样 B．L2会比较亮，L1两端的电压比较大 C．通电时间相同，L1消耗的电能较多 D．若L1出现断路故障，则L2也不会发光 6．充电宝内部主要部件是锂电池，锂电池的电压通常是3.7V，充电宝铭牌上会标注容量。民航局规定充电宝额定能量不超过100无需航空公司批准，严禁携带额定能量超过160的充电宝乘机。请选择一款容量尽可能大，但又无需航空公司批准就可以带上飞机的充电宝（　　） A．20 B．50 C．10000 D．30000 7．如图甲是小灯泡L和电阻R的I-U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合S1时，电流表的示数为0.5A。电源两端电压保持不变，下列说法中正确的是（　　） A．电源电压为3V B．再闭合S2后，在1min内电阻R产生的热量为48J C．只闭合S1时，小灯泡L的电阻为2Ω D．再闭合S2后，电流表的示数增加0.5A 8．如图甲所示，科技小组利用热敏电阻设计了一个自动加热装置。当环境温度低于温度值t0时，加热电阻R1工作；当环境温度高于t0时，继电器的衔铁被吸下，保温电阻R2工作。已知U1=1.4V，继电器线圈电阻不计，R是热敏电阻，其电阻随温度变化的关系如图乙所示。当线圈中的电流大于等于20mA时，继电器的衔铁被吸下。下列说法正确的（　　） A．当环境温度降低时，控制电路中电流增大 B．温度值t0=30℃ C．欲使加热电阻R1工作时升温更快，可适当增大R1的电阻 D．若工作电路中相同时间内加热状态产生的热量是保温状态的3倍，则R1：R2=1：3 二、填空题 9．某款电动汽车装配了120块磷酸铁锂电池，每块磷酸铁锂电池的容量为，平均工作电压为，该款电动汽车每行驶的平均能耗为，则该款电动汽车充满电后的续航里程为　 　。 10．如图所示，电源电压恒定，电阻R1=15Ω，R2=10Ω。若同时闭合S、S1时，电压表示数为6V；若同时闭合S、S2时，电压表示数为2V；若同时闭合S、S1、S2时，通电1min电路中消耗的总电能是　 　J。 11．许多同学喜欢吃烧烤食物，烧烤常用木炭作燃料，已知木炭的热值是3×107J/kg。如果完全燃烧84g的木炭，放出　 　J热量，若这些热量由家庭电路提供，则至少需消耗电能　 　度，能够使图中的电能表指示灯闪烁　 　次。 12．如图所示为一电热饮水机的电路简图，其额定电压为220V，具有“加热”和“保温”两种功能，对应的功率分别为100W和10W，R1的阻值为　 　。家中若单独使用此饮水机加热功能正常工作6min，可使标有1000r/(kW·h)字样的电能表转盘恰好转了　 　转。 13．如图是定值电阻R1和R2的I-U关系图象，当R1和R2串联时，R1和R2两端电压之比U1∶U2=　 　；当R1和R2并联时，若通过R1的电流为0.6A，则10s内R2消耗的电能为　 　J。 三、实验探究题 14． 亲爱的同学，请你应用所学的物理知识解答下列问题。 （1）图甲是小欣同学家的电能表，此时电能表的示数为　 　kW·h；若她家只有一台空调机连续工作10min电能表转了500转，则这台空调的电功率是　 　W； （2）小灵同学在上物理课时，老师用一个如图乙的仪器进行实验，老师说它是“多功能演示教学电表”，此时所测的物理量是 　 　，示数为 　 　，使用时应使该电表 　 　联在电路中； （3）如图丙所示是一种电阻箱，可以看出电阻箱是一种 　 　（选填“能够”或“不能够”）连续性改变阻值的变阻器，此时电阻箱的示数是 　 　Ω。 四、综合题 15．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻，当开关S闭合时，电压表示数为。求： （1）电流表的示数I； （2）电阻两端的电压； （3）电阻在内消耗的电能。 16．在相距40km的甲、乙两地之间，沿直线架设了两条相同的输电线，这种输电线每千米的电阻为0.2Ω。现由于特殊原因造成输电线上某处发生了短路，为了确定短路位置，检修员在甲地利用电压表、电流表和电源接成了如图所示的电路进行检测。当电压表示数为3.0V时，电流表示数为0.5A。 (1)若检修员在检测中用时1min，则检测中输电线消耗的电能是多少J？ (2)短路位置离甲地的距离是多少km？ 答案解析部分 1．【答案】D 【解析】【解答】根据电功率和时间，计算电能W=Pt=40W×3600s=1.44×105J，D符合题意。 故答案为：D. 【分析】根据W=Pt，计算消耗电能的多少。 2．【答案】B 【解析】【解答】AB．图中，探头上方凸起，有风吹过探头时，探头上表面空气流速快、压强小，下表面空气流速慢、压强大，金属杆上移，滑片P向下移动，接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，故A错误，B正确； C．风速越大，滑片越向下，变阻器的电阻越小，分压越小，R2两端的电压变大，若风速增大时，电压表示数变大，则电压表应并联在R2的两端，故C错误； D．当风速增大时，电路中的总电阻减小，根据，电路在单位时间内消耗的电能增大，故D错误。 故选B。 【分析】空气流速大的地方压强小；在串联电路中，电阻越小，电流越大， 电路的电功率越大；减小的电阻分压减小。 3．【答案】D 【解析】【解答】A.只闭合S1，此时只有R1，则电流表示数为：，故A错误； B.只闭合S2，此时电压表与电流表串联在电路中。由于电压表的内阻很大，因此电流表示数为0A，电压表示数等于电源电压3V，故B错误； C.当S1、S2都闭合，两个电阻并联，电压表测总电压，则示数为3V；电流表测总电流，则示数为，故C错误； D.当S1、S2都闭合，电路在10s内消耗的总电能为：W总=U总I总t=3V×0.45A×10s=13.5J，故D正确。 故选D。 【分析】根据图片，结合开关的闭合状态，确定电路的串并联关系，根据欧姆定律对各个选项分析判断。 4．【答案】C 【解析】【解答】这个用电器功率为：； 电视机的电功率约为100W，LED节能灯功率约为，家用空调功率约为，落地扇电功率约为60W，C符合题意，ABD不符合题意； 故答案为：C. 【分析】先通过电能表的参数计算出消耗的电功率，再根据家用电器的电功率进行判断。 5．【答案】C 【解析】【解答】据图可知，灯泡并联，甲为干路电流，乙为测量L2电流 A、两节干电池，电压为3V，所以L1正常发光，L2偏暗，A、B错误 C、根据电功率公式可知，L1电阻较小，根据W=U2/Rt，所以 L1消耗的电能较多 ，C正确 D、 若L1出现断路故障，则不会影响L2D错误 综上选C 【分析】根据电路的串并联、电流表、电压表的连接、额定电功率以及电功率公式判识选项 1、电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，所以两灯泡并联， 若L1出现断路故障，则不会影响L2，电池并联电压为3V 2、电流表、电压表的连接：电流表与待测原件串联；电压表的与待测原件并联，连接过程需要电流正极流入负极流出，同时选择合适的量程，甲为干路电流，乙为测量L2电流 3、L1额定电压为3V，L2额定电压为4V，所以L1正常发光，L2偏暗； 4、根据电功率公式P=U2/R可知，电源电压相同，L1电阻较小，所以 L1消耗的电能较多 6．【答案】A 【解析】【解答】无需航空公司批准的充电宝的最大额定能量W=100W·h，由W=UIt=UQ 可知，锂电池的电压通常是3.7V，充电宝的容量 A符合题意，BCD不符合题意； 故答案为：A。 【分析】电流和时间的乘积可以计算电荷量的大小；根据总能力和电压的比值，可以计算电荷量。 7．【答案】B 【解析】【解答】AC．只闭合开关S1时，电路为灯泡L的简单电路，由图像知道，当IL=0.5A时，UL=4V，即电源电压为4V，由知道，小灯泡L的电阻为，故AC错误； BD．再闭合开关S2时，灯泡L与R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以UR=UL=U=4V，由甲图R的I-U图像和L的I-U图像知道，此时通过R的电流IR=0.2A 因并联电路中干路电流等于各支路电流之比，且通过灯泡的电流不变，因此电流表的示数增加0.2A；在1min内电阻R产生的热量，故B正确，D错误。 故选B。 【分析】本题考查并联电路综合计算。 1、已知电阻R的I-U图像，由图像可知，灯泡电阻随电压变化，求灯泡电阻应在图像中电压和对应电流利用欧姆定律求电阻。 2、根据开关通断对应电路，找出电阻两端电压和通过的电流，利用Q=UIt求电阻产生热量。 3、先分析两种情况下等效电路，只闭合开关时，电路为灯泡L的简单电路；再闭合开关时，灯泡L与R并联，电流表测干路电流。再从图像中找出两种情况电流计算电流表的示数增加。 8．【答案】D 【解析】【解答】A．根据乙图可知，当环境温度降低时，热敏电阻的阻值较大。根据R总=R1+R 2可知，电路的总电阻变大。控制电路的电压不变，根据欧姆定律可知，控制电路中电流减小，故A错误； B．根据题意可知，当线圈中的电流大于等于20mA时，继电器的衔铁被吸下， 此时热敏电阻的阻值为； 根据乙图可知，此时对应的温度值t0=40℃，故B错误； C．根据可知，当电压一定和时间一定时，发热电阻的阻值越小，则产生的热量越多，则欲使加热电阻R1工作时升温更快，可适当减小R1的电阻，故C错误； D．若工作电路中相同时间内加热状态产生的热量是保温状态的3倍， 则； 则， 故D正确。 故选D。 【分析】 A.当环境温度降低时，根据图乙确定热敏电阻阻值变化，利用欧姆定律判断控制电路中电流变化； B.当线圈中的电流大于等于20mA时，根据欧姆定律求出热敏电阻阻值，利用图乙确定t0的温度； C.根据分析回答； D.根据列式作比即可。 9．【答案】540 【解析】【解答】 每块磷酸铁锂电池的容量为，平均工作电压为， 则电池充满电储存的能量：W=UIt=120×3.2V×180A×1h=69120W·h=69.12kW·h； 该款电动汽车每行驶的平均能耗为， 则该款电动汽车充满电后的续航里程： ； 故答案为：540。 【分析】利用W=UIt计算出电动汽车电池充满电储存的能量，利用电动车的耗电速率计算出电动汽车充满电后的续航里程。 10．【答案】 【解析】【解答】根据图片可知，若同时闭合S、S2时，R1、R2、R3串联，电压表测R2两端的电压，电压表示数为2V， 即； 若同时闭合S、S1时，R1、R2、R3串联，电压表测R1和R2两端的电压，电压表示数为6V， 即 ； 电流中的电流 ； 电阻R1两端的电压 ； 电源电压为 同时闭合S、S1、S2时，R3短路，R1R2串联接在电源两端， 此时电路中的电流为 ； 通电1min电路中消耗的总电能是 。 【分析】根据图片可知，若同时闭合S、S2时，R1、R2、R3串联，电压表测R2两端的电压，电压表示数为2V；若同时闭合S、S1时，R1、R2、R3串联，电压表测R1和R2两端的电压，电压表示数为6V。 根据计算此时通过电路的电流，根据计算R1两端的电压，根据计算电源电压。 同时闭合S、S1、S2时，R3短路，R1R2串联接在电源两端， 根据计算此时的电流，根据计算电路消耗的总电能。 11．【答案】2.52×106；0.7；2240 【解析】【解答】84g木炭完全燃烧放出的热量为： Q放=mq=0.084kg×3×107J/kg=2.52×106J； 若这些热量由家庭电路提供，即W=Q放=2.52×106J=0.7kW·h=0.7度，所以至少需消耗电能为0.7度； 由电能表的参数3200imp/（kW·h）可知，电能表指示灯闪烁的次数为： n=0.7kW·h×3200imp/(kW·h)=2240imp 【分析】1.根据Q放=mq求燃料完全燃烧放出的热量； 2.1kW·h=3.6 x 106J； 3.电能表的参数3200imp/（kW·h），表示电能表的指示灯每闪烁3200次消耗的电能为1kW·h。 12．【答案】484Ω；10 【解析】【解答】当开关S1、S2均闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，由可知电路的总功率最大，饮水机处于加热状态，R1的阻值为：。 若单独使用此饮水机加热功能正常工作6min，消耗的电能为W=P加热t=100W×6×60s=36000J=0.01kW•h。 可使标有1000r/（kW•h）字样的电能表转盘转的转数为：n=0.01kW•h×1000r/（kW•h）=10r。 故答案为：484Ω ；10。 【分析】根据可知，电路的功率越大，电阻越小；当开关S1、S2均闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，功率最大，根据的变形公式可求出R1的阻值。 根据W=Pt求出单独使用此饮水机加热功能正常工作6min消耗的电能，再根据电能表的参数1000r/（kW•h）计算电能表转盘的转数。 13．【答案】1∶2；9 【解析】【解答】当R1和R2串联时，电流处处相等，图像中，当电流为0.2A时，R1两端的电压为1V，R2两端的电压为2V，则R1和R2两端电压之比U1∶U2=1∶2。 当R1和R2并联时，各支路电压相等，当通过R1的电流为0.6A，R1两端的电压为3V，则R2两端的电压也为3V，通过R2的电流为0.3A，计算10s内R2消耗的电能为： 【分析】串联电路中，电流处处相等，根据图像，分析各电阻分压比；并联电路中，各支路电压相等，判断电源电压；根据W=UIt，计算电阻消耗电能的多少。 14．【答案】（1）202.1；1000 （2）电压；4V；并 （3）不能够；640 【解析】【解答】1）电能表示数为202.1 kW·h ，500r/3000r/ kW·h =1/6 kW·h 根据P=W/t可知，P=1/6 kW·h/1/6h=1KW=1000W 综上第1空为202.1；第2空为1000 2）据图可知，测得物理量为电压，示数为4V，电压表为并联 综上第1空为电压；第2空为4V；第3空为并 3）电阻箱不能够连续改变阻值的变阻器，电阻箱的示数为640Ω 综上第1空为不能够；第2空为640 【分析】根据电能表参数的理解、电压表的读数、电阻箱的特点填空 1、电能表参数的理解：电能表是计量电能的仪表，电能表的数字中最后一位表示的是小数点后一位，某段时间消耗电能的计算：n/3000r kW·h n为灯光闪烁次数，本题n=500，据此计算电功，结合功率公式P=W/t计算电功率 2、电压表的读数：量程为10V，指针指向4，据此读数，电压表并联用电器两侧 3、电阻箱的特点为：不能连续改变电阻值 15．【答案】（1）1A （2）3V （3）30J 【解析】【解答】（1）根据图片可知，当开关S闭合时，定值电阻R1和R2串联，电压表测R1两端电压，、 则电流表的示数为； （2）电阻两端的电压为； （3）电阻在内消耗的电能为。 【分析】（1）根据欧姆定律计算电流表的示数； （2）根据计算电阻两端的电压； （3）根据计算电阻在内消耗的电能。 （1）当开关S闭合时，电路为两定值电阻串联的简单电路，电压表测R1两端电压，已知电压表的示数为2V，电阻，串联电路中电流相等，则电流表的示数为 （2）根据串联电路中电压规律可得，电阻两端的电压为 （3）电阻在内消耗的电能为 16．【答案】解：(1)检测中输电线消耗的电能W=UIt=3.0V×0.5A×60s=90J； (2)导线电阻=6Ω，则导线长度，短路位置离甲地的距离 答：(1)若检修员在检测中用时1min，则检测中输电线消耗的电能是90J； (2)短路位置离甲地的距离是15km。 【解析】【分析】(1) 当电压表示数为3.0V时，电流表示数为0.5A ，用时1min，根据W=UIt计算检测中输电线消耗的电能； (2)根据欧姆定律U=IR计算导线电阻， 输电线每千米的电阻为0.2Ω ，据此计算导线长度L，电路有两根导线组成，所以短路位置离甲地的距离。 学科网（北京）股份有限公司 $$