第十八章 电功率 第1节 电能 电功分层练习 ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

第十八章 电功率 第1节 电能 电功分层练习 一、基础题 1. 家庭电路中电能的常用单位是千瓦时kW·h，它与国际单位焦耳J的换算关系为1kW·h = ______ J，某家庭上月电能表示数为823.5kW·h，本月示数为856.3kW·h，则该家庭本月消耗的电能为 ______ kW·h。 2. 某台灯正常工作时电压为220V，通过的电流为0.05A，连续工作10分钟，电流做的功为 ______ J，这个过程中台灯消耗的电能与电流做的功 ______（选填“相等”或“不相等”）。 3. 下列关于电能和电功的说法中，正确的是（ ） A. 电能是矢量，有大小也有方向 B. 用电器消耗的电能越多，电流做的功就越多 C. 电能表是测量电流做功快慢的仪器 D. 电流做功的过程是其他形式的能转化为电能的过程 4. 将阻值为10Ω的电阻接在电压为6V的电源两端，通电5分钟，电流通过电阻做的功为 ______ J，电阻消耗的电能为 ______ J。 二、提升题 5. 某电动汽车的电池容量为70kW·h，若充电时的电压为220V，充电电流为50A，充满电至少需要 ______ h（不计能量损耗），充电过程中电流做的功相当于 ______ J的电能。 6. 如图所示，两个电阻R₁=20Ω，R₂=30Ω，串联在电压为10V的电源两端，通电1分钟，通过R₁的电流为 ______ A，R₂消耗的电能为 ______ J，整个电路消耗的总电能为 ______ J。 7. 某电水壶的铭牌上标有“220V 1500W”，若正常工作时将1kg初温为20℃的水加热至100℃，不计热量损失，需要工作 ______ s（c水=4.2×10³J/kg·℃），此过程中电水壶消耗的电能为 ______ J。 8. 下列说法正确的是（ ） A. 电功率越大的用电器，消耗的电能一定越多 B. 电流通过导体做功的多少与导体两端的电压、电流和通电时间有关 C. 并联电路中，各支路用电器消耗的电能之比等于其电阻之比 D. 1kW·h的电能可以使功率为100W的灯泡正常工作100小时 三、拓展题 9. 我国“华龙一号”核电站的核反应堆每年可提供约3.456×10¹⁰kW·h的电能，这些电能相当于 ______ kg标准煤完全燃烧释放的能量（标准煤的热值q=3×10⁷J/kg），若将这些电能输送到距离核电站1000km的城市，输电线上的能量损耗为5%，则实际输送到城市的电能为 ______ J。 10. 某新型储能电站采用锂电池储能，电池组的总电压为1000V，总容量为500A·h，该电池组充满电后储存的电能为 ______ kW·h，若用该电池组给功率为100kW的用电器供电，不计能量损耗，可连续供电 ______ h。 11. 如图所示，电源电压恒定，R₁=10Ω，R₂为滑动变阻器，当滑片P在最左端时，电路中电流为0.3A，通电10秒电流做功90J，则电源电压为 ______ V；当滑片P在最右端时，R₂接入电路的阻值为20Ω，通电20秒整个电路消耗的电能为 ______ J。 12. 随着科技发展，无线充电技术广泛应用，某无线充电器给手机充电时，输出电压为5V，输出电流为2A，充电效率为90%，则充电1小时，充电器消耗的电能为 ______ J，手机获得的电能为 ______ J。 四、实验探究题 13. 某实验小组探究“电流做功与哪些因素有关”，实验装置如图所示（两个相同的烧瓶中装有等质量的煤油，电阻丝R₁>R₂）。 （1）实验中通过观察 ______ 来比较电流做功的多少，这种研究方法是 ______。 （2）闭合开关后，发现甲烧瓶中煤油升温更快，说明在 ______ 和 ______ 相同的情况下，电阻越大，电流做功越 ______。 （3）若要探究电流做功与电流大小的关系，需在电路中增加一个 ______ ，并改变其接入电路的阻值，同时控制 ______ 和 ______ 不变。 14. 为测量某小灯泡的额定功率，实验小组设计了如下实验： （1）实验器材：小灯泡（额定电压2.5V）、电源（3V）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。 （2）实验步骤： ① 连接电路时，开关应 ______ ，滑动变阻器的滑片应移到 ______ 端。 ② 闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 ______ V，此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为 ______ W，1分钟内电流通过小灯泡做的功为 ______ J。 （3）实验过程中，若发现电压表指针反向偏转，原因是 ______。 15. 某同学想验证“电功W=UIt”的正确性，设计了如下实验： （1）实验器材：电源、定值电阻（5Ω）、电流表、电压表、秒表、开关、导线若干。 （2）实验步骤： ① 连接电路，检查无误后闭合开关，记录电压表的示数U、电流表的示数I和通电时间t，计算电功W₁=UIt。 ② 同时测量定值电阻升高的温度，根据煤油的比热容、质量和温度变化量，计算电阻吸收的热量Q，认为在不计热量损失时，Q=W₂。 ③ 更换不同电压的电源，重复上述实验，记录数据如下表： 实验次数 U/V I/A t/s W₁=UIt/J Q/J 1 2 0.4 10 8 7.6 2 3 0.6 10 18 17.1 3 4 0.8 10 32 29.8 （1）分析表格数据，发现W₁略大于Q，原因是 ______。 （2）多次实验后，W₁与Q的比值接近1，说明 ______。 （3）该实验的结论是 ______。 答案解析 1. 答案：3.6×10⁶；32.8 解题思路： 牢记电能单位换算关系：1kW·h = 1000W×3600s = 3.6×10⁶J； 本月耗电量 = 本月示数 - 上月示数 = 856.3kW·h - 823.5kW·h = 32.8kW·h。易错点提醒：换算时易混淆“3600s”（1小时的秒数），导致结果出错；计算耗电量时注意示数的小数部分不能忽略。 2. 答案：6600；相等 解题思路： 由电功公式W=UIt，代入数据：U=220V，I=0.05A，t=10×60s=600s，得W=220V×0.05A×600s=6600J； 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，消耗的电能等于电流做的功。易错点提醒：易忘记将时间单位“分钟”换算为“秒”；误认为“电能”和“电功”是不同物理量，其实二者在数值上相等（忽略损耗时）。 3. 答案：B 解题思路： A错误：电能是标量，只有大小没有方向； B正确：电流做功的过程就是用电器消耗电能的过程，消耗电能越多，电流做功越多； C错误：电能表测量消耗的电能，功率表测量电流做功快慢； D错误：电流做功是电能转化为其他形式能的过程，而非相反。易错点提醒：混淆“电能”“电功”“电功率”的概念，误将电能表当作测量功率的仪器。 4. 答案：1080；1080 解题思路： 先由欧姆定律求电流：I=U/R=6V/10Ω=0.6A； 再用W=UIt计算电功：t=5×60s=300s，W=6V×0.6A×300s=1080J； 电阻消耗的电能等于电流做的功（无其他能量损耗）。易错点提醒：未先求电流直接代入公式，或时间单位未换算导致结果错误。 5. 答案：6.36；2.52×10⁸ 解题思路： 由W=UIt得充电时间t=W/(UI)，代入数据：W=70kW·h=70×3.6×10⁶J=2.52×10⁸J，U=220V，I=50A，t=2.52×10⁸J/(220V×50A)≈22909s≈6.36h； 不计能量损耗时，充电电流做的功等于电池储存的电能，即2.52×10⁸J。易错点提醒：未将kW·h换算为J，或忽略“不计能量损耗”的条件导致思路混乱；时间单位换算时易出错。 6. 答案：0.2；72；120 解题思路： 串联电路电流处处相等，总电阻R总=R₁+R₂=20Ω+30Ω=50Ω，电流I=U/R总=10V/50Ω=0.2A； R₂消耗的电能W₂=I²R₂t=(0.2A)²×30Ω×60s=72J； 总电能W总=UIt=10V×0.2A×60s=120J（或W总=W₁+W₂）。易错点提醒：串联电路中误将各电阻电压相加作为总电压计算，或忘记总电阻的计算；电能公式选择不当（如用W=U²t/R时未代入R₂的电压）。 7. 答案：224；3.36×10⁵ 解题思路： 水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×10⁵J； 不计热量损失时，电水壶消耗的电能W=Q吸=3.36×10⁵J； 由P=W/t得工作时间t=W/P=3.36×10⁵J/1500W=224s。易错点提醒：忽略“不计热量损失”的隐含条件，未将水的吸热与电能联系；温度变化量Δt误算为100℃（忘记减去初温）。 8. 答案：B 解题思路： A错误：消耗电能W=Pt，与功率和时间都有关，功率大但时间短，消耗电能可能少； B正确：电功公式W=UIt，说明与电压、电流、通电时间有关； C错误：并联电路中各支路电压相等，由W=U²t/R可知，电能之比等于电阻的反比； D错误：t=W/P=1kW·h/0.1kW=10h，而非100小时。易错点提醒：混淆电功与功率的关系，误将“功率大”等同于“耗电多”；并联电路中电能与电阻的比例关系记反。 9. 答案：4.1472×10⁹；1.199328×10¹⁷ 解题思路： 先将电能换算为J：3.456×10¹⁰kW·h=3.456×10¹⁰×3.6×10⁶J=1.24416×10¹⁷J； 由Q=mq得标准煤质量m=Q/q=1.24416×10¹⁷J/(3×10⁷J/kg)=4.1472×10⁹kg； 实际输送电能=总电能×(1-损耗率)=1.24416×10¹⁷J×95%=1.199328×10¹⁷J。易错点提醒：大数换算时易出错（漏写10的指数）；损耗率计算时误算为“总电能×损耗率”，而非“总电能×(1-损耗率)”。 10. 答案：500；5 解题思路： 电池储存的电能W=UIt=1000V×500A×3600s=1.8×10⁹J=500kW·h（1kW·h=3.6×10⁶J）； 供电时间t=W/P=500kW·h/100kW=5h。易错点提醒：容量“500A·h”是电流与时间的乘积，需结合电压计算电能；换算kW·h时易混淆系数3.6×10⁶。 11. 答案：10；60 解题思路： 滑片在最左端时，只有R₁接入电路，由W=U²t/R（串联电路中U为电源电压）得U=√(WR₁/t)=√(90J×10Ω/10s)=10V； 滑片在最右端时，R₁与R₂串联，总电阻R总=10Ω+20Ω=30Ω，电能W'=U²t'/R总=(10V)²×20s/30Ω≈60J。易错点提醒：滑片位置对应的电路连接方式判断错误（最左端时R₂未接入）；选择电功公式不当，未结合串联电路特点用W=U²t/R计算。 12. 答案：3.6×10⁴；3.24×10⁴ 解题思路： 充电器的输入功率P=UI=5V×2A=10W，充电1小时消耗的电能W总=Pt=10W×3600s=3.6×10⁴J； 手机获得的电能W有=W总×效率=3.6×10⁴J×90%=3.24×10⁴J。易错点提醒：忽略“充电效率”，直接将充电器输出电能当作消耗的电能；时间单位未换算为秒导致结果错误。 13. 答案：（1）煤油升高的温度；转换法（2）电流；通电时间；多（3）滑动变阻器；电阻；通电时间 解题思路： （1）电流做功会使煤油发热，温度升高，通过温度计示数变化反映做功多少，这是转换法； （2）两电阻串联，电流和通电时间相同，R₁>R₂，甲烧瓶升温快，说明电阻越大，电流做功越多； （3）探究电流与电流大小的关系，需改变电流，增加滑动变阻器调节电流，同时控制电阻和通电时间不变（控制变量法）。易错点提醒：混淆“转换法”与“控制变量法”的应用场景；探究电流与电流大小的关系时，未明确需控制的变量。 14. 答案：（2）① 断开；最大阻值（或右端/左端，根据电路连接确定）；② 2.5；0.75；45（3）电压表正负接线柱接反了 解题思路： （2）① 连接电路时开关断开、滑片移到最大阻值端，保护电路；② 额定电压下的功率为额定功率，P=UI=2.5V×0.3A=0.75W，电功W=Pt=0.75W×60s=45J； （3）电压表指针反向偏转，是因为正负接线柱接反，电流从负接线柱流入。易错点提醒：滑动变阻器滑片移动方向判断错误（未移到最大阻值端）；电压表量程选择不当（误选0~15V导致读数误差）；忘记“额定电压”是2.5V，直接用电源电压计算。 15. 答案：（1）电阻散热，有部分能量损失（2）在误差允许范围内，电流做功的多少等于电阻吸收的热量（3）电功公式W=UIt是正确的 解题思路： （1）W₁略大于Q，因为电阻工作时会向空气散热，部分电能未被煤油吸收； （2）多次实验后W₁与Q接近，说明忽略散热时，电流做功等于电阻吸热； （3）实验验证了W=UIt的正确性，因为计算出的W₁与实际能量损耗后的Q在误差范围内一致。易错点提醒：未考虑实验中的能量损耗，误将W₁与Q不相等当作公式错误；实验结论表述不严谨，未体现“误差允许范围内”。 学科网（北京）股份有限公司 $