15.1电能与电功（高效培优讲义） 物理沪粤版2024九年级上册

本初中物理讲义聚焦电能与电功核心知识点，系统梳理电功的概念、单位（焦耳、千瓦时）及换算，推导公式W=UIt及纯电阻电路适用式，衔接电能表的使用与读数方法，构建从概念理解到定量计算再到实际应用的学习支架。 资料以生活实例（如电热壶、扫地机器人）和新能源情境（氢能源汽车、风能路灯）为载体，强化能量观念与科学态度，通过典例分析与跟踪训练培养科学思维，课中辅助教师突破重难，课后助力学生通过培优练和中考题查漏补缺。

第十五章 电能与电功率 15.1电能与电功 【题型导航】 重难题型讲解……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型一 电功的概念、单位及换算…………………………………………………………………………………………………………………………1 题型二 电功与电能的关系…………………………………………………………………………………………………………2 题型三 电能表的使用与读数……………………………………………………………………………………………………5 题型四 电功的应用……………………………………………………………………………………………………………………7 能力培优练…………………………………………………………………………………………………………………………...................………………… 10 链接中考 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14 【重难题型讲解】 题型一 电功的概念、单位及换算 1.电功的概念 生活中电能的利用无处不在，电灯把电能转化为光能，电动机把电能转化为机械能，电暖器把电能转化为内能等等，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。 电功用字母W来表示。 2.电功的单位及换算 电功的单位与机械功的单位一样，也是焦（J）。 生活中常用千瓦时（俗称“度”）表示电功，符号是kW•h。 3.电功的公式 用电器工作时，通电时间越长，电流做功就越多，加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大，电流做功也越多。研究表明，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为：W=UIt 推导式：（仅适用于纯电阻电路） 【典例1-1】关于电功，下列说法正确的是（　　） A．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能 B．电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能的多少 C．电流做了多少功，就相当于有多少电能转化为其他形式的能 D．电功就是电能，两者只是名称不同而已 【答案】C 【详解】A．电流通过电灯做功时，电能转化为内能和光能，故A错误； BC．电流通过用电器做功时电能转化为其它形式的能，电流做功的多少等于电能转化为其它形式能的多少，电流做了多少功就相当于有多少电能转化为其它形式的能，故B错误，C正确； D．电功是电流做功的过程，电能是能量的一种状态，所以电功不是电能，故D错误。 故选C。 【典例1-2】用“220V，800W”的电热壶烧水，若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，在32min内可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用的时间为（　　） A．8 min B．16 min C．64 min D．128 min 【答案】A 【详解】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热壶的电阻为R，则由于，所以 即 解得 故A符合题意，BCD不符合题。 故选A。 【典例1-3】如图所示，某品牌扫地机器人的电池输出电压为14V，电池容量为，其正常工作时的电流恒为1.5A。该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间为 h。若该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5分钟，则在此过程中，它消耗的电能为 J。 【答案】 2 6300 【详解】[1]电池充满电储存的电能为 该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间为 [2]若该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5分钟，则在此过程中，它消耗的电能为 跟踪训练1 电能的单位换算： (1)5kW·h= J； (2)= kW·h。 【答案】(1) (2)1.5 【详解】（1）因为1kW·h=1×103W×3600s=3.6×106J 所以5kW·h=5×3.6×106J=1.8×107J （2） 跟踪训练2小明家有工作电流分别为800mA、1.5A的电冰箱和洗衣机各一台，它们通过消耗 能工作；若家里只有这两台用电器同时在使用，则干路中的电流为 A。 【答案】 电 2.3 【详解】[1]电冰箱和洗衣机都是家用电器，工作时需要电能。它们将电能转化为其他形式的能（如机械能、内能等）来实现制冷或洗涤功能。 [2]家庭电路中，各用电器是并联连接的，因此干路电流 跟踪训练3如图所示是一块手机电池，上面标明电压为3.7V，容量为，它充满电后储存的电能大约为（　　） A． B． C．14.8J D． 【答案】D 【详解】电压为3.7V，容量为，它充满电后大约储存的电能 故选D。 题型二 电功与电能的关系 1.电能 如图，门式起重机通电后电动机转动起来，就可以把集装箱吊起，在这个过程中电源提供了电能。 电能的单位：焦耳（J） 常用单位：千瓦时 供电单位通过电能表来计量每家消耗的电能 2.电功与电能的关系 ①电能的利用，都是通过电能转化为其他形式的能量来实现的。电能转化为其他形式的能的多少，可以用电功的大小来量度，功是能量变化的量度。 ②电功是指电流所做的功，是一个过程量，它表示电能转化为其他形式能的过程；而电能是一种能量形式，是一个状态量。电功和电能是两个不同的概念，不能简单地认为电功就是电能，只是名称不同。 【典例2-1】关于电功，下列说法正确的是（　　） A．电流做了多少功，就相当于有多少电能转化为其他形式的能 B．电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能的多少 C．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能 D．电功就是电能，两者只是名称不同而已 【答案】A 【详解】A．电功的实质是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就意味着有多少电能转化为其他形式的能。例如，电流通过电动机做功，电能转化为机械能；电流通过电热器做功，电能转化为内能，故A正确。 B．根据能量守恒定律，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做功的多少与电能转化为其他形式能的多少是相等的，不存在电流做功的多少大于电能转化为其他形式能的多少这种情况，故B错误； C．电流通过电灯做功时，电能主要转化为光能，但同时也有一部分电能转化为内能，因为电灯在发光的过程中会发热，故C错误； D．电功是指电流所做的功，是一个过程量，它表示电能转化为其他形式能的过程；而电能是一种能量形式，是一个状态量。电功和电能是两个不同的概念，不能简单地认为电功就是电能，只是名称不同，故D错误。 故选A。 【典例2-2】电能 (1)产生：电能由其他形式的能 而来。发电机将 能转化为电能，干电池、蓄电池对外供电时将 能转化为电能，光电池将 能转化为电能。 (2)利用：通过 将电能转化为其他形式的能。 (3)单位及换算 国际单位： ，常用单位： 。 换算关系：度 J。 (4)供电单位通过 来计量每家消耗的电能。 【答案】(1) 转化 机械 化学 光 (2)用电器 (3) 焦耳（J） 度或千瓦时 (4)电能表 【详解】（1）[1][2][3][4]能量不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化成另一种形式；电能由其他形式的能转化而来，发电机将机械能转化为电能，干电池、蓄电池对外供电时将化学能转化为电能，光电池将光能转化为电能。 （2）电路中接入用电器，通过用电器工作时将电能转化为其他形式的能。 （3）[1][2][3]国际单位中，电能的单位是焦耳（J），常用的单位为：度或千瓦时（），换算关系为： （4）电能表是测量它所辖电路消耗的电能的仪器；供电单位通过电能表来计量每家消耗的电能。 【典例2-3】在中国共产党第二十次代表大会上，习近平主席讲话中提到，我们要推进美丽中国建设，加快节能降碳先进技术研发和推广应用，倡导绿色消费，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。国家发改委、国家能源局明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。北京已经有1000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等（如图所示）。下列有关氢能源的说法正确的是（　　） A．采用氢燃料是利用氢的比热容大 B．氢能源汽车工作过程中，氢燃料电池将电能转化为化学能 C．氢能源汽车工作过程中，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．氢能源汽车工作过程中，氢燃料电池提供电能，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。所以氢能源汽车工作过程中，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。 跟踪训练1电动车车企为了增加续航，设计出“无极耳”电池。所谓极耳，就是从电芯（电源装置）中将正负极引出来的金属导电体，取消极耳可以避免电能在极耳中的损耗，关于电池说法正确的是（　　） A．无极耳电池就是没有正负极的电池 B．电路中有电池就一定有电流 C．无极耳电池是提供电压的装置 D．用导线将无极耳电池两极直接相连可保护电池 【答案】C 【详解】A．电池都有正负极，故A错误； B．有电池就有电压，电路中有电压，若电路是断开的，则电路中没有电流，故B错误； C．无极耳电池是电源，能提供电压，故C正确； D．用导线将无极耳电池两极直接相连没有通过任何用电器，会使电源短路，故D错误。 故选C。 跟踪训练2某机器的能量流向如图所示，下列家用电器工作时，符合此能量流向的是（　　） A．电灯 B．电风扇 C．电视机 D．电热水壶 【答案】B 【详解】A．电灯工作时，将电能转化为内能和光能，故A不符合题意； B．电风扇工作时，将电能大部分转化为机械能，同时一少部分电能转化为内能，故B符合题意； C．电视机工作时，将电能主要转化为光能、内能、声能，故C不符合题意； D．电热水壶工作时，将电能转化为内能，故D不符合题意。 故选B。 跟踪训练3如图所示是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。下列说法正确的是（　　） A．小风扇是一个美化城市的时尚装饰 B．风能不是一种清洁新能源 C．小风扇转动时将电能转化为动能 D．通过小风扇将风的动能转化为电能 【答案】D 【详解】ACD．有风时，风可以推动风扇转动，使小风扇产生电能，即小风扇可以将风的动能转化为电能，故风扇的作用主要是为了产生电能，不是时尚装饰，故AC错误，D正确； B．风能是一种清洁新能源，对环境不会产生污染，故B错误。 故选D。 题型三 电能表的使用与读数 1.电能表的主要参数 2.电能表的使用 将电能表接入家庭电路，当电路接通时，电灯发光，电能表里的转盘便转动起来，计数器就能将电路中所消耗的电能记录下来。 3.电能表的读数 ①一段时间内消耗的电能为电能表上前后两次示数之差； ②若电能表参数为Nr/（kW·h），转盘转转，则电路消耗的电能； ③读数时要注意：数字栏中最右边的一位是小数位。 【典例3-1】如图是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（   ） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A B．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 C．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗电能越快 D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW 【答案】B 【详解】A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误； BC．1600imp/kW·h表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故B正确，C错误； D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能为 故D错误。 故选B。 【典例3-2】小明家记录10月初电能表的示数6093.5kW·h， 电能表11月初的示数如图所示， 下列说法正确的是（　　） A．电能表是用来测电功率的仪表 B．电能表5月初到6月初消耗的功率是105kW·h C．这个电能表通过的电流一定为10A D．若电能表指示灯在 10min内闪烁180次，则用电器的总功率是0.6kW 【答案】D 【详解】A．电能表读数的单位是kW·h，是测量用电器消耗电能多少的仪表，故A错误； B．电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，不能测量功率，这是11月初的示数，也无法计算5月初到6月初消耗的电能，故B错误； C．电能表的参数10A，是这电能表长时间能通过的最大电流为10A，不表示电流一定是10A，故C错误； D．根据电能表参数，可以计算电能表闪烁180次消耗的电能为 所用时间为 则用电器的总功率为 故D正确。 故选D。 【典例3-3】小桂观察家中的电能表如图所示，示数为 。当关闭家中其他所有用电器，仅接通一台电热水器时，观察到电能表转盘1min内转90转，则该电热水器1min内消耗电能为 J。 【答案】 226.3 【详解】[1]电能表的单位是，最后一位是小数位，则图中电能表示数为。 [2]该电热水器1min内消耗电能为 跟踪训练1如图是小明家电能表的表盘，将标有“220V 1200W”字样的电热水器接在家庭电路中，只让它单独正常工作，当表盘指示灯闪烁960次时，该电热水器消耗的电能为 。 【答案】0.6 【详解】由电能表参数可求实际消耗电能为 跟踪训练2 小丽用如图所示的电能表是用来测量电功的仪表，当只有一个用电器接入电路时，工作3min电能表的转盘转过了100转，则该用电器的消耗的电能是 J，她又利用电能表测量家中电热水壶消耗的电能。在确保只有电热水壶工作时，读出电能表示数为，烧水5min后，电能表的示数变为，此过程中电热水壶消耗的电能为 kW·h。 【答案】 0.1 【详解】[1]电能表上标有“ 2500r/kW⋅h ”，表示每消耗 1kW⋅h 的电能，电能表的转盘转 2500 转。转盘转过 100 转时，消耗的电能 [2]电热水壶工作前电能表示数为 4283.6kW⋅h ，工作后为 4283.7kW⋅h ，消耗的电能为 4283.7kW⋅h−4283.6kW⋅h=0.1kW⋅h 跟踪训练3如图甲是李斌家月初电能表的示数，当地每度电的电费为0.6元，他家本月应缴90元的电费，则图乙中月底电能表的示数为 kW·h。 【答案】05863.4 【详解】当地每度电的电费为0.6元，他家本月应缴90元的电费，本月消耗的电能为 电能表最后一位为小数，则图乙中月底电能表的示数为 题型四 电功的应用 1.电路的总功等于各用电器做功之和； 2.串联电路中各用电器做功与阻值成正比；（仅适用于纯电阻电路） 3.并联电路中各用电器做功与阻值成反比。（仅适用于纯电阻电路） 【典例4-1】（多选）如图所示，A、B是由同种材料制成的导体，二者长度相等，但A比B的横截面积大，当开关闭合后，在相同时间内，下列说法正确的是（　　） A．导体A、B的电阻RA<RB B．通过导体A、B的电流 C．导体A、B两端的电压 D．电流通过导体A、B所做的功WA>WB 【答案】AB 【详解】A．导体A、B是同种材料，长度相等，由图可知，导体A的横截面积大于导体B的横截面积，根据影响导体电阻大小的因素可知，导体A的电阻小于导体B电阻，即RA<RB，故A正确； B．由图可知，导体A、B串联接入电路，根据串联电路电流规律可知，通过导体A的电流等于通过导体B的电流，即，故B正确； C．导体A、B串联接入电路，且RA<RB，根据串联正比分压可知，UA<UB，故C错误； D．由于UA<UB，且，根据可知，相同时间内，电流通过导体A、B所做的功WA<WB，故D错误。 故选AB。 【典例4-2】已知电阻，若将串联在电路中，则相同时间内，电流通过所做的功= ；若将并联接入电路中，则相同时间内，电流通过所做的功= 。 【答案】 3:5 5:3 【详解】[1]当R1​、R2​串联时，通过它们的电流相等，通电时间相同。则相同时间内电流通过R1​、R2​所做的功之比 [2]当R1​、R2并联时，它们两端的电压相等，通电时间相同。则相同时间内电流通过R1​、R2所做的功之比 【典例4-3】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，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 【详解】[1]给充电宝充电时，充电宝是在消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，这一特性与电路中的用电器一致，所以给充电宝充电时，充电宝相当于简单电路中的用电器。 [2]根据公式，其中U是电压，I是电流，t是时间。已知电压，电池容量 所以当充电宝充满电后，可以储存的电能为 跟踪训练1将定值电阻R1和R2按如图所示方式接入电路，电源电压为8V，闭合开关S，电压表示数为6.4V，电流表示数为0.4A。R1两端的电压为 V，R1的阻值为 Ω；电路工作1min，R2所消耗的电能为 J。 【答案】 1.6 4 153.6 【详解】[1][2]由图可知，两电阻串联，电流表测量的是电路中的电流，电压表测的是R2的两端电压。闭合开关S，电压表示数为6.4V，则R2的两端电压为6.4V，根据串联电路的电压规律可得，R1两端的电压为 电流表示数为0.4A，即电路中的电流为0.4A，根据欧姆定律可得，R1的阻值为 [3]电路工作1min，R2所消耗的电能为 跟踪训练2如图所示的电路中，电源电压不变，一个电阻器的电阻为20Ω，当断开开关和，闭合开关时，电流表的示数为0.6A；当断开开关，闭合开关时，电流表的示数为。求： (1)电源电压； (2)另一个电阻器的电阻； (3)断开开关和，闭合开关时，电阻为的电阻器两端的电压和整个电路10s内消耗的电能。 【答案】(1)12V (2)40Ω (3)4V，24J 【详解】（1）当只有S3闭合时，电路中只有工作，此时电源电压为 （2）断开S2且闭合 S1、S3时，两个定值电阻并联，电流表测量干路中电流。根据并联电压规律可知，两端电压仍等于电源电压，其电阻不变，因此通过其电流不变，则有通过的电流为 则 （3）闭合S2且断开 S1、S3时，两个定值电阻串联，电路中电流为 两端电压为 整个电路10s内消耗的电能为 跟踪训练3如图所示，电源两端的电压U恒定，电阻，闭合开关S，电流表A、的示数分别为0.6A和0.2A。求： (1)电阻的阻值； (2)10s内消耗的电能。 【答案】(1)5 (2)4J 【详解】（1）由电路图可知，闭合开关，两电阻并联，电流表A测量干路电流，电流表A1测量通过R1的电流。由欧姆定律可得，电源电压U=I1R1=0.2A×10Ω=2V 根据并联电路的电流特点，通过R2的电流为I2=I-I1= 0.6A-0.2A=0.4A 由欧姆定律可得电阻R2的阻值为 （2）10s内消耗的电能W1=UI1t=2V×0.2A×10s=4J 能力培优练 一、单选题 1．小茗同学学习电能表知识后，回家仔细观察了她家的电能表如图所示，下列她针对此电能表的说法中正确的是（　　） A．“10（20）A”是说这电能表的标定电流是20安 B．“10（20）A”是说这电能表的额定最大电流是10安 C．此电能表应该接在220V的电路中使用 D．“600revs/(kW·h)”是表示这电能表上的转盘，每转过1转，消耗的电能是600kW·h 【答案】C 【详解】AB．“10（20）A”表示电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A，故AB错误； C．家庭电路的电压是220V，220V表示电能表应该在220V的电路中使用，故C正确； D．“600revs/(kW·h)”是表示这电能表上的转盘，每转过600转，消耗的电能是1kW·h，故D错误。 故选C。 2．关于电能，下列说法不正确的是（　　） A．电能也是一种能源，可以与其他形式的能相互转化 B．各种电气设备的使用都离不开电能 C．电能的国际单位是千瓦时 D．电能可以由电源提供，也可以由其他形式的能转化而来 【答案】C 【详解】A．能量之间可以相互转化，电能也是一种能源，可以与其他形式的能相互转化，故A正确，不符合题意； B．各种电气设备的使用，都需要消耗电能，所以都离不开电能，故B正确，不符合题意； C．电能的国际单位是焦耳，千瓦时是电能的常用单位，故C错误，符合题意； D．电源是提供电能的装置，电能可以由电源提供，也可以由其他形式的能转化而来，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．小杨家的电热水壶的容量为2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于80℃时，加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃），若冬天自来水的温度比夏天的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（　　） A．150kJ B．145kJ C．143kJ D．140kJ 【答案】D 【详解】自来水的质量 假设夏天的初始温度为t，则冬天的初始温度为。烧水需要分两个阶段，夏季：①从t到80℃，效率为90%；②从80℃到100℃，效率为84%。冬季：①从t-15℃到80℃，效率为90%；②从80℃到100℃，效率为84%。则由可知，夏天消耗的电能 冬天消耗的电能 冬天与夏天消耗的电能差 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．如图所示的四种用电器中，工作时主要把电能转化为内能的是（　　） A．扫地机器人 B．电暖气 C．洗衣机 D．应急LED灯 【答案】B 【详解】A．扫地机器人工作时，消耗电能，使内部的电机转动，带动刷子等部件工作，从而将地面上的灰尘等杂物清扫干净，其主要能量转化是将电能转化为机械能，故A不符合题意； B．电暖气工作时，电流通过电热丝，电热丝发热，利用电流的热效应工作，将电能转化为内能，用来提高室内温度，故B符合题意； C．洗衣机工作时，电动机运转，带动洗衣桶和波轮转动，实现衣物的洗涤和脱水等功能，其主要能量转化是将电能转化为机械能，故C不符合题意； D．应急LED灯工作时，消耗电能，使LED灯发光，其主要能量转化是将电能转化为光能，故D不符合题意。 故选B。 5．甲、乙两电热丝的电阻之比为4︰3，两端的电压之比为2︰1，则相同时间内消耗电能之比为（    ） A．1︰3 B．3︰1 C．2︰3 D．3︰2 【答案】B 【详解】相同时间内消耗电能之比为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．如图所示，导体A、B是由同种材料制成的，A和B等长，但A比B的横截面积大。闭合开关后，在相同时间内，下列叙述正确的是（　　） A．电流通过A、B所做的功的大小关系是 B．A、B电阻的大小关系是 C．A、B两端电压的大小关系是 D．通过A、B的电流大小关系是 【答案】A 【详解】A．由，I、t 相同，，所以，故A正确。 B．导体A、B同种材料、等长，A横截面积大，根据电阻与横截面积的关系（横截面积越大，电阻越小），可得，故B错误。 C．由，I相同，，所，故C错误。 D．A、B 串联，串联电路中电流处处相等，即，故D错误。 故选A。 7．一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴，2025春晚精彩纷呈，融合传统与科技，隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目，简直让人眼前一亮！《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，主要是将电能转化为（　　） A．化学能 B．机械能 C．内能 D．光能 【答案】B 【详解】机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，电机消耗电能，获得机械能，因此其主要是将电能转化为机械能，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 二、多选题 8．如图是“风能--太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（      ） A．风能是可再生能源 B．太阳能来自太阳内部的核裂变 C．给蓄电池充电时电能转化为化学能 D．控制器中的集成电路主要用超导材料制成 【答案】AC 【详解】A．风能可以从自然界源源不断地获得，是可再生能源，故A正确； B．核反应有可控的核裂变与不可控的核聚变，太阳能来自太阳内部不可控的核聚变，故B错误； C．给蓄电池充电时，蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，故C正确； D．控制器中的集成电路主要是用半导体材料制成，而不是超导材料，故D错误。 故选AC。 三、填空题 9．根据《“十四五”可再生能源发展规划》，预计到2025年我国可再生能源年发电量达3.3×l012千瓦时左右，为了实现上述目标，需要大力发展风能发电和太阳能发电。其中3.3×l012千瓦时= 焦耳。 【答案】1.18×1019 【详解】因为 所以 10．小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为 kW·h，他家同时使用的用电器总功率不能超过 W，家里新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为 W。 【答案】 219.6 2200 1200 【详解】[1]电能表最后一位读成小数，图中电能表的示数为219.6 kW·h。 [2]由图知，电能表的额定电压为220V，允许通过的最大电流为10A，由P=UI可知，他家同时使用的用电器总功率不能超过 [3]空调单独工作5min消耗的电能为 空调的实际电功率为 11．如图所示是家用电子式电能表表盘，现在的示数为 ，现将若干盏规格均为“220V 20W”的节能灯接在该电能表上一起正常工作15min，电能表的指示灯闪烁了300次，该过程节能灯消耗的电能 ，接入的节能灯共 盏。 【答案】 7624.1 0.1 20 【详解】[1]图中表盘中示数是7624.1。 [2][3]3000imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁3000次，指示灯闪烁300次，节能灯消耗电能 节能灯的工作时间t=15 min=0.25h 节能灯的总电功率 每盏节能灯正常工作的电功率 接入的节能灯数量 12．小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中，其两者的I-U关系图象如图乙所示， （选填“A”或“B”）图象是灯泡的I-U关系图象，B图象所代表元件的阻值为 Ω，当电压表示数为8 V时，小灯泡L和定值电阻R在10s内消耗的总电能为 J。 【答案】 A 40 48 【详解】[1]由欧姆定律可知，通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比，即定值电阻R的I-U关系图象是一条直线，即图线B表示电阻R的I-U关系图象，小灯泡的电阻随温度的变化而改变，故图线A表示灯泡的I-U关系图。 [2]由图B，电压 ，对应电流 ，由欧姆定律得R的阻值 [3]由图甲可知灯泡与定值电阻并联，当电压表示数为8V时，则小灯泡和电阻R两端的电压都为8V，由图乙可知通过小灯泡的电流 ，通过电阻R的电流 ，根据并联电路的电流特点得出干路电流 则消耗的总电能W=UIt=8V×0.6A×10s=48J 13．我国的新能源汽车发展迅速，国产电动汽车的水平居于世界前列。新能源汽车在充电时，电池相当于 （选填“电源”、“用电器”）。小明发现，某国产新能源车身上的铭牌显示，此车电池系统的额定电压为350V，额定容量为110A⋅h，小明通过计算可知，理想情况下，这台车充满电能够储存 kW⋅h的电能。 【答案】 用电器 38.5 【详解】[1]利用充电桩给电动汽车充电时，电动汽车的电池需要消耗电能，相当于电路中的用电器。 [2]这台车充满电能够储存的电能 四、计算题 14．如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻。当开关S闭合后，通过R1的电流I1=1A，通过R2的电流I2=2A。求： (1)干路电流I； (2)电源电压U； (3)通电20s，整个电路中电流做的功W。 【答案】(1)3A (2)4V (3)240J 【详解】（1）如图，两个电阻并联，干路电流 （2）电源电压 （3）通电20s，整个电路中电流做的功 15．在如图所示的电路中，的阻值为20Ω，的阻值为30Ω，电源电压不变。当开关、断开，闭合时，电流表的示数为0.45A。求∶ (1)电源电压； (2)当开关和断开，闭合时，电阻消耗的功率； (3)当开关断开，和闭合时，整个电路1min内消耗的电能。 【答案】(1)9V； (2)0.648W； (3)405J 【详解】（1）当开关、断开，闭合时，电路中只有接入。根据欧姆定律，电源电压 （2）当开关和断开，闭合时，与串联，总电阻 电路电流 消耗的功率 （3）当开关断开，和闭合时，与并联，并联总电阻有 解得。整个电路消耗的电能 链接中考 1．（2025·山东滨州·中考真题）如图所示，电源电压为6V且恒定不变，R1是定值电阻，其阻值为20Ω。闭合开关S后，电流表A2的示数为0.2A，则电流表A1的示数为 A，电阻R2的阻值为 Ω，整个电路1min消耗的电能为 J。 【答案】 0.5 30 180/ 【详解】[1]如图所示，电阻R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测所在R2支路的电流，通过R1所在支路的电流为 则干路的电流即电流表A1的示数为 [2]电阻R2的阻值为 [3]整个电路1min消耗的电能为 2．（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）小明家电能表如图所示，电能表的读数为 kW·h；若小明家某月共消耗电能100kW·h，则电能表转盘转 r。（3000r/kW·h表示：每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转3000r） 【答案】 2562.5 3×105 【详解】[1]从表盘图可以看到：最后一位是小数位，所以读数应为2562.5kW·h。 [2]已知每消耗1kW·h电能，转盘转3000转。则消耗电能100kW·h，转盘转过的转数为 3．（2025·江苏淮安·中考真题）小明家电能表3月底的示数为，4月底的示数为。小明家4月份用电 kW·h。若电费按每千瓦时0.5元计算，则小明家4月份应交电费 元。 【答案】 120 60 【详解】[1]电能表的读数最后一位是小数位。3月底示数为2158.2kW·h，4月底示数为2278.2kW·h。4月份用电量为2278.2kW·h−2158.2kW·h=120kW·h [2]已知电费每千瓦时0.5元，4月份应交电费为120kW·h×0.5元/kW·h=60元 4．（2025·江苏南通·中考真题）小红家新购了一辆电动汽车，下表为汽车的部分参数，其中电池容量指电池存储的最大电能，电池能量密度指电池存储的最大电能与电池的质量之比。 电池类型 电池容量/（kW·h） 电池能量密度/ （W·h·kg⁻¹） 快充电压/V 磷酸铁锂电池 80 160 800 (1)若该车以30m/s的速度做匀速直线运动，受到的阻力为400N，则受到的牵引力为 N，运动5min牵引力做的功为 J。 (2)该车的电池质量为 kg，充电时，它相当于电路中的 。使用快充功能充电0.5h电池存储的电能从电池容量的10%上升至80%，假设充电桩输出的电能全部转化为电池存储的电能，充电电流为 A。 【答案】(1) 400 3.6×106 (2) 500 用电器 140 【详解】（1）[1]因为汽车做匀速直线运动，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，已知阻力为400N，所以牵引力 [2]汽车运动的速度v=30m/s，运动时间 由可知，运动的路程 牵引力做的功 （2）[1]电池容量 电池能量密度为 根据电池能量密度的定义，电池质量 [2]充电时，电池消耗电能，相当于电路中的用电器。 [3]电池存储的电能从10%上升至80%，则充电的电能 快充电压U=800V，充电时间 由W=UIt可知，充电电流 5．（2025·甘肃兰州·中考真题）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2A。求： (1)电阻R2的阻值； (2) 电压表的示数U2； (3)电流在100s内通过电阻R2所做的功W2。 【答案】(1)5Ω (2)1V (3)20J 【详解】（1）两个电阻是串联的，电压表测量的是定值电阻R2两端的电压U2；电路中的总电阻为 电阻R2的阻值 （2）电压表的示数为 （3）电流在100s内通过电阻R2所做的功为 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十五章 电能与电功率 15.1电能与电功 【题型导航】 重难题型讲解……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型一 电功的概念、单位及换算…………………………………………………………………………………………………………………………1 题型二 电功与电能的关系…………………………………………………………………………………………………………2 题型三 电能表的使用与读数……………………………………………………………………………………………………5 题型四 电功的应用……………………………………………………………………………………………………………………7 能力培优练…………………………………………………………………………………………………………………………...................………………… 10 链接中考 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14 【重难题型讲解】 题型一 电功的概念、单位及换算 1.电功的概念 生活中电能的利用无处不在，电灯把电能转化为光能，电动机把电能转化为机械能，电暖器把电能转化为内能等等，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。 电功用字母W来表示。 2.电功的单位及换算 电功的单位与机械功的单位一样，也是焦（J）。 生活中常用千瓦时（俗称“度”）表示电功，符号是kW•h。 3.电功的公式 用电器工作时，通电时间越长，电流做功就越多，加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大，电流做功也越多。研究表明，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为：W=UIt 推导式：（仅适用于纯电阻电路） 【典例1-1】关于电功，下列说法正确的是（　　） A．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能 B．电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能的多少 C．电流做了多少功，就相当于有多少电能转化为其他形式的能 D．电功就是电能，两者只是名称不同而已 【典例1-2】用“220V，800W”的电热壶烧水，若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，在32min内可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用的时间为（　　） A．8 min B．16 min C．64 min D．128 min 【典例1-3】如图所示，某品牌扫地机器人的电池输出电压为14V，电池容量为，其正常工作时的电流恒为1.5A。该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间为 h。若该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5分钟，则在此过程中，它消耗的电能为 J。 跟踪训练1 电能的单位换算： (1)5kW·h= J； (2)= kW·h。 跟踪训练2小明家有工作电流分别为800mA、1.5A的电冰箱和洗衣机各一台，它们通过消耗 能工作；若家里只有这两台用电器同时在使用，则干路中的电流为 A。 跟踪训练3如图所示是一块手机电池，上面标明电压为3.7V，容量为，它充满电后储存的电能大约为（　　） A． B． C．14.8J D． 题型二 电功与电能的关系 1.电能 如图，门式起重机通电后电动机转动起来，就可以把集装箱吊起，在这个过程中电源提供了电能。 电能的单位：焦耳（J） 常用单位：千瓦时 供电单位通过电能表来计量每家消耗的电能 2.电功与电能的关系 ①电能的利用，都是通过电能转化为其他形式的能量来实现的。电能转化为其他形式的能的多少，可以用电功的大小来量度，功是能量变化的量度。 ②电功是指电流所做的功，是一个过程量，它表示电能转化为其他形式能的过程；而电能是一种能量形式，是一个状态量。电功和电能是两个不同的概念，不能简单地认为电功就是电能，只是名称不同。 【典例2-1】关于电功，下列说法正确的是（　　） A．电流做了多少功，就相当于有多少电能转化为其他形式的能 B．电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能的多少 C．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能 D．电功就是电能，两者只是名称不同而已 【典例2-2】电能 (1)产生：电能由其他形式的能 而来。发电机将 能转化为电能，干电池、蓄电池对外供电时将 能转化为电能，光电池将 能转化为电能。 (2)利用：通过 将电能转化为其他形式的能。 (3)单位及换算 国际单位： ，常用单位： 。 换算关系：度 J。 (4)供电单位通过 来计量每家消耗的电能。 【典例2-3】在中国共产党第二十次代表大会上，习近平主席讲话中提到，我们要推进美丽中国建设，加快节能降碳先进技术研发和推广应用，倡导绿色消费，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。国家发改委、国家能源局明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。北京已经有1000辆氢能源汽车，配备30多个加氢站，车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等（如图所示）。下列有关氢能源的说法正确的是（　　） A．采用氢燃料是利用氢的比热容大 B．氢能源汽车工作过程中，氢燃料电池将电能转化为化学能 C．氢能源汽车工作过程中，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 跟踪训练1电动车车企为了增加续航，设计出“无极耳”电池。所谓极耳，就是从电芯（电源装置）中将正负极引出来的金属导电体，取消极耳可以避免电能在极耳中的损耗，关于电池说法正确的是（　　） A．无极耳电池就是没有正负极的电池 B．电路中有电池就一定有电流 C．无极耳电池是提供电压的装置 D．用导线将无极耳电池两极直接相连可保护电池 跟踪训练2某机器的能量流向如图所示，下列家用电器工作时，符合此能量流向的是（　　） A．电灯 B．电风扇 C．电视机 D．电热水壶 跟踪训练3如图所示是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。下列说法正确的是（　　） A．小风扇是一个美化城市的时尚装饰 B．风能不是一种清洁新能源 C．小风扇转动时将电能转化为动能 D．通过小风扇将风的动能转化为电能 题型三 电能表的使用与读数 1.电能表的主要参数 2.电能表的使用 将电能表接入家庭电路，当电路接通时，电灯发光，电能表里的转盘便转动起来，计数器就能将电路中所消耗的电能记录下来。 3.电能表的读数 ①一段时间内消耗的电能为电能表上前后两次示数之差； ②若电能表参数为Nr/（kW·h），转盘转转，则电路消耗的电能； ③读数时要注意：数字栏中最右边的一位是小数位。 【典例3-1】如图是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（   ） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A B．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 C．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗电能越快 D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW 【典例3-2】小明家记录10月初电能表的示数6093.5kW·h， 电能表11月初的示数如图所示， 下列说法正确的是（　　） A．电能表是用来测电功率的仪表 B．电能表5月初到6月初消耗的功率是105kW·h C．这个电能表通过的电流一定为10A D．若电能表指示灯在 10min内闪烁180次，则用电器的总功率是0.6kW 【典例3-3】小桂观察家中的电能表如图所示，示数为 。当关闭家中其他所有用电器，仅接通一台电热水器时，观察到电能表转盘1min内转90转，则该电热水器1min内消耗电能为 J。 跟踪训练1如图是小明家电能表的表盘，将标有“220V 1200W”字样的电热水器接在家庭电路中，只让它单独正常工作，当表盘指示灯闪烁960次时，该电热水器消耗的电能为 。 跟踪训练2 小丽用如图所示的电能表是用来测量电功的仪表，当只有一个用电器接入电路时，工作3min电能表的转盘转过了100转，则该用电器的消耗的电能是 J，她又利用电能表测量家中电热水壶消耗的电能。在确保只有电热水壶工作时，读出电能表示数为，烧水5min后，电能表的示数变为，此过程中电热水壶消耗的电能为 kW·h。 跟踪训练3如图甲是李斌家月初电能表的示数，当地每度电的电费为0.6元，他家本月应缴90元的电费，则图乙中月底电能表的示数为 kW·h。 题型四 电功的应用 1.电路的总功等于各用电器做功之和； 2.串联电路中各用电器做功与阻值成正比；（仅适用于纯电阻电路） 3.并联电路中各用电器做功与阻值成反比。（仅适用于纯电阻电路） 【典例4-1】（多选）如图所示，A、B是由同种材料制成的导体，二者长度相等，但A比B的横截面积大，当开关闭合后，在相同时间内，下列说法正确的是（　　） A．导体A、B的电阻RA<RB B．通过导体A、B的电流 C．导体A、B两端的电压 D．电流通过导体A、B所做的功WA>WB 【典例4-2】已知电阻，若将串联在电路中，则相同时间内，电流通过所做的功= ；若将并联接入电路中，则相同时间内，电流通过所做的功= 。 【典例4-3】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，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。 跟踪训练1将定值电阻R1和R2按如图所示方式接入电路，电源电压为8V，闭合开关S，电压表示数为6.4V，电流表示数为0.4A。R1两端的电压为 V，R1的阻值为 Ω；电路工作1min，R2所消耗的电能为 J。 跟踪训练2如图所示的电路中，电源电压不变，一个电阻器的电阻为20Ω，当断开开关和，闭合开关时，电流表的示数为0.6A；当断开开关，闭合开关时，电流表的示数为。求： (1)电源电压； (2)另一个电阻器的电阻； (3)断开开关和，闭合开关时，电阻为的电阻器两端的电压和整个电路10s内消耗的电能。 跟踪训练3如图所示，电源两端的电压U恒定，电阻，闭合开关S，电流表A、的示数分别为0.6A和0.2A。求： (1)电阻的阻值； (2)10s内消耗的电能。 能力培优练 一、单选题 1．小茗同学学习电能表知识后，回家仔细观察了她家的电能表如图所示，下列她针对此电能表的说法中正确的是（　　） A．“10（20）A”是说这电能表的标定电流是20安 B．“10（20）A”是说这电能表的额定最大电流是10安 C．此电能表应该接在220V的电路中使用 D．“600revs/(kW·h)”是表示这电能表上的转盘，每转过1转，消耗的电能是600kW·h 2．关于电能，下列说法不正确的是（　　） A．电能也是一种能源，可以与其他形式的能相互转化 B．各种电气设备的使用都离不开电能 C．电能的国际单位是千瓦时 D．电能可以由电源提供，也可以由其他形式的能转化而来 3．小杨家的电热水壶的容量为2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于80℃时，加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃），若冬天自来水的温度比夏天的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（　　） A．150kJ B．145kJ C．143kJ D．140kJ 4．如图所示的四种用电器中，工作时主要把电能转化为内能的是（　　） A．扫地机器人 B．电暖气 C．洗衣机 D．应急LED灯 5．甲、乙两电热丝的电阻之比为4︰3，两端的电压之比为2︰1，则相同时间内消耗电能之比为（    ） A．1︰3 B．3︰1 C．2︰3 D．3︰2 6．如图所示，导体A、B是由同种材料制成的，A和B等长，但A比B的横截面积大。闭合开关后，在相同时间内，下列叙述正确的是（　　） A．电流通过A、B所做的功的大小关系是 B．A、B电阻的大小关系是 C．A、B两端电压的大小关系是 D．通过A、B的电流大小关系是 7．一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴，2025春晚精彩纷呈，融合传统与科技，隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目，简直让人眼前一亮！《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，主要是将电能转化为（　　） A．化学能 B．机械能 C．内能 D．光能 二、多选题 8．如图是“风能--太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（      ） A．风能是可再生能源 B．太阳能来自太阳内部的核裂变 C．给蓄电池充电时电能转化为化学能 D．控制器中的集成电路主要用超导材料制成 三、填空题 9．根据《“十四五”可再生能源发展规划》，预计到2025年我国可再生能源年发电量达3.3×l012千瓦时左右，为了实现上述目标，需要大力发展风能发电和太阳能发电。其中3.3×l012千瓦时= 焦耳。 10．小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为 kW·h，他家同时使用的用电器总功率不能超过 W，家里新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为 W。 11．如图所示是家用电子式电能表表盘，现在的示数为 ，现将若干盏规格均为“220V 20W”的节能灯接在该电能表上一起正常工作15min，电能表的指示灯闪烁了300次，该过程节能灯消耗的电能 ，接入的节能灯共 盏。 12．小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中，其两者的I-U关系图象如图乙所示， （选填“A”或“B”）图象是灯泡的I-U关系图象，B图象所代表元件的阻值为 Ω，当电压表示数为8 V时，小灯泡L和定值电阻R在10s内消耗的总电能为 J。 13．我国的新能源汽车发展迅速，国产电动汽车的水平居于世界前列。新能源汽车在充电时，电池相当于 （选填“电源”、“用电器”）。小明发现，某国产新能源车身上的铭牌显示，此车电池系统的额定电压为350V，额定容量为110A⋅h，小明通过计算可知，理想情况下，这台车充满电能够储存 kW⋅h的电能。 四、计算题 14．如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻。当开关S闭合后，通过R1的电流I1=1A，通过R2的电流I2=2A。求： (1)干路电流I； (2)电源电压U； (3)通电20s，整个电路中电流做的功W。 15．在如图所示的电路中，的阻值为20Ω，的阻值为30Ω，电源电压不变。当开关、断开，闭合时，电流表的示数为0.45A。求∶ (1)电源电压； (2)当开关和断开，闭合时，电阻消耗的功率； (3)当开关断开，和闭合时，整个电路1min内消耗的电能。 链接中考 1．（2025·山东滨州·中考真题）如图所示，电源电压为6V且恒定不变，R1是定值电阻，其阻值为20Ω。闭合开关S后，电流表A2的示数为0.2A，则电流表A1的示数为 A，电阻R2的阻值为 Ω，整个电路1min消耗的电能为 J。 2．（2025·黑龙江哈尔滨·中考真题）小明家电能表如图所示，电能表的读数为 kW·h；若小明家某月共消耗电能100kW·h，则电能表转盘转 r。（3000r/kW·h表示：每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转3000r） 3．（2025·江苏淮安·中考真题）小明家电能表3月底的示数为，4月底的示数为。小明家4月份用电 kW·h。若电费按每千瓦时0.5元计算，则小明家4月份应交电费 元。 4．（2025·江苏南通·中考真题）小红家新购了一辆电动汽车，下表为汽车的部分参数，其中电池容量指电池存储的最大电能，电池能量密度指电池存储的最大电能与电池的质量之比。 电池类型 电池容量/（kW·h） 电池能量密度/ （W·h·kg⁻¹） 快充电压/V 磷酸铁锂电池 80 160 800 (1)若该车以30m/s的速度做匀速直线运动，受到的阻力为400N，则受到的牵引力为 N，运动5min牵引力做的功为 J。 (2)该车的电池质量为 kg，充电时，它相当于电路中的 。使用快充功能充电0.5h电池存储的电能从电池容量的10%上升至80%，假设充电桩输出的电能全部转化为电池存储的电能，充电电流为 A。 5．（2025·甘肃兰州·中考真题）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2A。求： (1)电阻R2的阻值； (2) 电压表的示数U2； (3)电流在100s内通过电阻R2所做的功W2。 1 学科网（北京）股份有限公司 $