内容正文:
第十八章 电功率
第1节 电能 电功
序号 学习任务 核心素养
1 了解电能和生产生活的关系,知道电能的单位 物理观念
2 会读家用电能表,会通过电能表计算家庭电费,有节约用电的意识 科学态度与责任
3 从能的转化角度认识电能,能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的 科学思维
4 通过实例理解电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关,能利用电功公式进行相关计算 科学思维
知识点一 电能
1.生活中常用的电能单位是“度”,学名叫作 ,符号是 。在物理学中,常用的能量单位是焦耳。千瓦时与焦耳之间的关系是 。
2.供电单位通过 来计量每家消耗的电能。
千瓦时
kW·h
1 kW·h=3.6×106 J
电能表
例1 某同学家的电能表月初的示数为786.9 kW·h,月末的示数如图所示,这个月他家消耗的电能是 kW·h,若他家所在地区每度电的费用是0.5元,则这个月应交电费 元。
80
40
知识点二 电功
1.电能转化为其他形式的能的过程也可以说是 的过程,有多少电能发生了转化就说 做了多少功,即电功是多少。
2.电功的符号是 ;常用单位为 、 。
3.电功的计算: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(或者说消耗的电能)为 。
电流做功
电流
W
焦耳
千瓦时
W=UIt
例2 随着电动汽车的普及,为电动汽车提供电能的充电桩数量迅速增加,当充电桩为电动汽车的电池充电时,电能转化为 能。若某台电动汽车电池上标明电压为100 V,容量为200 A·h(表示可以在200 A电流下工作1 h),则该汽车充满电时可存储 J的电能,合 kW·h。
化学
7.2×107
20
例3 如图所示的电路中,电源电压恒为2 V,电阻器甲的电阻R1=10 Ω,电阻器乙的电阻R2=20 Ω。闭合开关S,通电50 s,求整个电路消耗的电能。
30 J
知识点一 电能
1.电能表是用来计量家庭 的仪表。某同学家月初和月末电能表示数如图所示。若他家所在地区每度电的费用是0.5元,则这个月他家应交电费 元。
消耗的电能
30
2.如图所示,某同学家上个月电费通知单的部分信息被污染,其上次抄表示数应为 kW·h。某座年发电量可达1.5×109 kW·h的水电站可满足 户该同学这样的家庭一年的用电需求。
7 719
客户号 ******
抄表日期 9月2日
上次抄表示数/(kW·h)
本次抄表示数/(kW·h) 7 844
本月用电量/(kW·h) 125
1.0×106
知识点二 电功
3.关于电功,下列说法正确的是( )。
A.用电器两端的电压越大,电流做功一定越多
B.通过用电器的电流越大,电流做功一定越多
C.用电器通电时间越长,电流做功一定越多
D.用电器消耗的电能越多,电流做功一定越多
D
4.如图所示的帽子,帽檐顶部装有一个小型电风扇。电风扇工作时的电压为1.2 V,电流为50 mA。该电风扇正常工作1 h,电流做功 J。
216
5.如图所示,电源电压为6 V保持不变,电阻器甲的电阻R1=40 Ω,闭合开关后,电压表的示数为2 V。
(1)求电阻器乙的电阻R2。
(2)求通电5 min整个电路消耗的电能。
解:(1)由题图可知,闭合开关后,甲、乙两电阻器串联。
I1===0.05 A,
U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,
I=I1=I2=0.05 A,
R2===80 Ω。
(2)W=UIt=6 V×0.05 A×5×60 s=90 J。
1.单位是千瓦时的物理量是( )。
A.电流 B.电压 C.电阻 D.电能
2.关于电功,下列说法正确的是( )。
A.电功是表示电流做功多少的物理量
B.电流通过白炽灯做功时,电能全部转化为光能
C.电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能量的多少
D.某段时间内用电器消耗的电能就是电能表上计数器的示数
D
A
3.下列各组器材,不能直接或间接测量电功的是( )。
A.电能表
B.电压表、电流表、秒表
C.电压表、电流表、滑动变阻器
D.电流表、定值电阻、秒表
C
4.太阳能充电宝的上表面贴有太阳能电池板,可利用太阳能为内部锂电池充电。某款太阳能充电宝内锂电池容量为0.05 kW·h,合 J。在充足阳光下太阳能电池板产生5 V电压、0.2 A电流为锂电池充电,充电时太阳能电池板输出的电能转化成锂电池的化学能的效率为80%,现在将锂电池从无电状态下充满,太阳能电池板需要输出 J的电能。若每天有充足太阳光照射10 h,则需要 天才能将锂电池充满。
1.8×105
2.25×105
6.25
5.某同学家11月底抄表时,电能表的示数为9 551.6 kW·h,若他家12月份缴电费33元,每度电的费用是0.5元,则12月底电能表的示数应为 kW·h。
6.电路中某电阻丝两端电压为10 V,通过它的电流为1 A,在通电1 min内电流通过该电阻丝所做的功为多少?
9 617.6
解:电流通过该电阻丝所做的功W=UIt=10 V×1 A×60 s=600 J。
7.某款手机电池的部分参数如下表所示,将该手机放在“无线快充”设备上充电,不到半小时就能把手机电池容量充至一半以上,极大地方便了人们的使用。下列说法不正确的是( )。
A.充电过程中,“无线快充”设备相当于电路中的用电器
B.充电过程中的能量转化是电能转化为化学能
C.手机充电的过程就是电流做功的过程
D.该手机充满电后电池能存储的电能为58 608 J
A
电池名称 锂离子电池
电压 3.7 V
容量 4 400 mA·h
8.李老师买了一辆电动自行车。早晨上班时,为了节约时间,李老师开启的是电动行驶模式,此种工作模式不用脚蹬车也可以快速前行。下午下班回家时,李老师开启的是自行脚踩模式,此种工作模式不仅能使自行车前行,还能带动内置的小型发电机给自行车的蓄电池充电。下列说法正确的是( )。
A.电动行驶模式的过程中机械能转化为电能
B.开启自行脚踩模式给蓄电池充电是将电能转化为机械能
C.开启电动行驶模式的过程中,车运动得越快说明电流做功越多
D.开启电动行驶模式的过程中,车运动得越快说明消耗电能越快
D
9.某用电器的能量流向如图所示,该用电器可能是( )。
A.电饭锅 B.电烤箱
C.电风扇 D.电热水器
C
10.一个电阻器的电阻为R,当它两端的电压为U、通电时间为t时,消耗的电能为W,若要使它消耗的电能为,则下面采用的方法正确的是( )。
A.电阻R不变,电压减半,通电时间t减半
B.电阻R不变,电压不变,通电时间t减半
C.电阻R不变,电压减半,通电时间t不变
D.电阻为,电压增大为原来的2倍,通电时间t不变
C
11.甲、乙两个电阻器的电阻之比为3∶1,若将它们串联在电路中,则通过甲、乙的电流之比为 ;若将它们并联在电路中,则相同时间内甲、乙消耗的电能之比为 。
1:1
1:3
12.如图甲所示电路中,电源电压恒为5 V,通过小灯泡L和电阻为R的电阻器的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。
(1)求电阻器的电阻R。
(2)求闭合开关后,小灯泡L在60 s时间内消耗的电能。
甲 乙
解:(1)由题图乙可知,电阻器两端的电压UR=2 V时,通过它的电流IR=0.2 A,根据欧姆定律可得电阻器的电阻
R===10 Ω。
(2)题图甲中,小灯泡和电阻器串联,电源电压为5 V,由题图乙可知,开关闭合后,通过的电流 IL=0.4 A,小灯泡两端电压UL=1 V,电阻器两端电压UR'=4 V时,满足串联电路的电压规律,则60 s内小灯泡消耗的电能W=ULILt=1 V×0.4 A×60 s=24 J。
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