15.1 电能与电功（重难点专练）物理新教材沪粤版九年级上册

15.1 电能与电功 题型01 电能与电功 题型02 用电能表测量电功 ▌题型01 电能与电功 1. 电能的单位 国际单位： 焦耳 ，简称： 焦 ，符号： J 。 常用单位：千瓦时，俗称“度”，符号： kW·h 。 换算关系： 推导： 2. 电功的定义 定义：电流所做的功叫做电功，用符号 W 表示。 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，就有多少电能发生了转化。 3. 电功的大小与哪些因素有关？ 实验表明：电流在某段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间成 正 比。 4. 电功的计算公式 基本公式： —— 电功 —— 焦耳 (J) —— 电压 —— 伏特 (V) —— 电流 —— 安培 (A) —— 时间 —— 秒 (s) 1．小伟给学校图书馆设计了一个测量空气湿度的电路图，如图甲所示，电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为10Ω，湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是（     ） A．空气湿度越大，湿敏电阻R的阻值越大 B．空气湿度越大，电压表示数越小 C．当空气湿度为40%时，10s内R0消耗的电能为225J D．当电压表示数为2.4V时，空气湿度为60% 【答案】D 【详解】AB．由图乙可知空气湿度越大越小，电路总电阻变小，由可知电路电流变大，由可知电压表示数变大，故AB错误； C．当时，此时电路电流 消耗的电能为 故C错误； D．当时，电路电流 湿敏电阻的阻值 由图乙可知此时，故D正确。 故选D。 2．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．只闭合S1时，小灯泡L的电阻为2Ω C．再闭合S2后，电流表的示数增加0.3A D．再闭合S2后，在1min内电路消耗电能168J 【答案】D 【详解】A．只闭合时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测电路电流，由图甲可知此时，即电源电压，故A错误； B．只闭合时，小灯泡L的电阻为，故B错误； C．再闭合后，L与R并联，电流表测干路电流，由图甲可知时通过R的电流，电流表示数增加，故C错误； D．再闭合后，干路电流为 1min内电路消耗电能为，故D正确。 故选D。 3．有一台电动机工作一段时间后消耗了2 kW·h电能，下列说法正确的是（     ） A．电流通过电动机产生了7.2×106 J 的热量 B．有7.2×106 J的电能全部转化为机械能 C．电流做功小于7.2×106 J D．电能转化成的机械能小于7.2×106 J 【答案】D 【详解】AC.消耗总电能 电动机工作时能量转化关系为（为机械能，为产生的热量，）。故产生的热量，电流做功等于消耗的电能，大小为，故AC错误； B. 电能同时转化为机械能和内能，不可能全部转化为机械能，电能转化成的机械能小于7.2×106 J，故B错误；D正确。 故选D。 4．如图所示，电源电压不变，只闭合开关S1，电流表示数为0.3A，再闭合S2，电流表示数变化了0.4A。则同时闭合S1、S2后，相同时间内R1、R2消耗的电能之比为（     ） A．4∶3 B．3∶4 C．7∶3 D．4∶7 【答案】B 【详解】只闭合时，电路为的简单电路，电流表测通过的电流，即。 再闭合后，与并联，电流表测干路电流。并联电路各支路独立工作互不影响，通过的电流不变，电流表示数的变化量即为通过的电流，即。并联电路各支路两端电压相等，即 由可得，相同时间内、消耗的电能之比 故选B。 5．如图所示的电路中，电源电压为18 V且保持不变，电阻R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2上标有“100 Ω  1 A”字样，电流表所用量程为0-3 A，闭合开关并移动滑片至电流表示数为1.0 A。求： (1)电流100 s内通过电阻R1所做的功。 (2)滑动变阻器R2连入电路中的阻值。 (3)如果移动滑片过程中两个电压表指针变化的角度始终相同。请通过计算说明，移动滑片可以使哪些电表的指针达到满偏，并求出满偏时，滑动变阻器R2相应的阻值。 【答案】(1)1000 J (2) (3)移动滑片可以使电压表V2满偏，且R2=50 Ω 【详解】（1）由图甲可知，与串联，电流表测电路总电流，电压表​测​两端电压，测​两端电压，电源电压，。 电流100 s内通过电阻所做的功 （2）根据欧姆定律，总电阻 滑动变阻器连入电路中的阻值 （3）电源电压18伏且保持不变，移动滑片过程中两个电压表指针变化的角度始终相同，则两个电压表均选用0~15V的量程。当电压表满偏时，即电压表示数为15V时，根据串联分压原理则有 ，解得此时。 进一步分析可知，当电压表满偏时，即电压表示数为15V时，电阻阻值为10欧、此时电路的电流为1.5A，超过了滑动变阻器的最大电流值，不符合题意，舍去。 当电压表满偏时，即电压表示数为15V时，根据串联分压原理则有 解得此时。电流为0.3A。符合题意。 当电流表选用0~3A量程且满偏时，即电流为3A时，总电阻为不符合题意，舍去。 故移动滑片可以使电压表满偏，且。 ▌题型02 用电能表测量电功 1. 认识电能表 电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少（即电流做功多少）的仪表。 2. 电能表参数的含义 以常见电能表为例： “220V”：表示该电能表应该在 220V 的电路中使用（额定电压）。 “10(20)A”： 10A：标定电流（基本电流），即长期正常工作时的最大电流。 20A：额定最大电流，即短时间内允许通过的最大电流。 “50Hz”：表示该电能表在频率为 50Hz 的交流电路中使用。 “600 revs/(kW·h)” 或 “600 imp/(kW·h)”： 表示接在这个电能表上的用电器，每消耗 1 kW·h 的电能，电能表的转盘转过 600 转（或指示灯闪烁 600 次）。 3. 电能表的读数 读数方法：电能表计数器上显示的数字，最后一位是小数位（通常红色框或单独标记），单位是 kW·h。 计算用电量： 即：本月用电量 = 本月月底读数 - 上月月底读数 1．电热水器是将电能转化为_________能工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。如图所示，现仅接通如表所示的电热水器，观察到电能表指示灯0.5min内闪烁40次，则1min内消耗电能为_________J。 品名：电热水器 额定电压:220V 额定功率:1500W 【答案】 内 【详解】电热水器工作时将电能转化为内能； 1min内电能表指示灯闪烁次数为 1min内电热水器消耗的电能为 2．探究夏季同一台空调在制冷温度由26℃调高到28℃时节省的电能。 小强从网上看到：同一台空调制冷时将温度由26℃调高到28℃，可节省10%的电能。为了验证这种说法的可靠性，小强利用家中的电能表进行了测算。 (1)实验器材：电能表、____________________； (2)测试步骤： ①____________________________________________； ②观察到电能表此时的示数为____________________； ③打开空调，将制冷温度设定为，待其正常工作后，数出电能表的转盘在内转过的圈数； ④将制冷温度调为，待其正常工作后，数出电能表的转盘在_____min内转过的圈数。 (3)根据测量得到的数据和电能表上的参数，只需得到___________，（用表示）即可得出结论。 【答案】(1)秒表 (2) 关闭家中其他所有用电器，只让被测空调接入电路工作 10 (3) 【详解】（1）实验需要测量相同时间内空调的耗电量，除了用电能表计量电能，还需要计时工具来控制两次测量的时长一致，因此补充秒表。 （2）本实验要单独测量空调的耗电量，必须排除其他用电器的电能消耗干扰，因此要断开家中其余所有用电器，仅保留待测空调工作； 图中电能表示数为2014.1kW·h； 本实验用到控制变量法，前一次测量是统计10min内的转盘转数，为保证两次工作时长相同，本次也需要统计10min内的转数。 （3）电能表转盘转数和消耗的电能成正比，相同时间内，26℃时空调耗电对应转数，28℃时对应转数，节省电能的比例就是 只需该值等于10%就验证了题目说法。 3．如图是小陈家电能表和电冰箱的铭牌如下表： BC-65 B电冰箱 额定电压 220 V 额定功率 70 W 工作频率 50 Hz 耗电量 0.5 kW•h/24 h 根据表中的信息可知，此时电能表的示数是___________kW•h，电冰箱每天消耗的电能是___________J， 若在三天内只有电冰箱在工作，在这三天当中电能表的转盘转___________转。 【答案】 931.6 1.8×106 3750 【详解】[1]电能表读数时最后一位为小数位，因此此时电能表的示数为。 [2]由电冰箱铭牌的耗电量参数可知，每天消耗的电能为 [3]三天内电冰箱消耗的总电能 由电能表的转盘参数，可得三天内电能表转盘转数 4．小明多次观察自己家里的电能表，技术参数如图所示。由图可知小明家中用电器工作时，电路中的电流不能超过_____A。如果在某段时间内电能表脉冲指示灯闪烁120次，那么该电路中的用电器在这段时间内消耗的电能是_____J。在关闭了所有用电器后，小明给一块只剩20%电量的充电宝充电，充电宝上标有“输入电压为5V，容量为”字样，则充满电的过程中电能表的指示灯共闪烁了_____次。 【答案】 60 96 【详解】[1]由图中数据可知，5A为标定电流，60A为允许通过的最大工作电流，因此电路中的电流不能超过60A。 [2]电能表参数“”表示每消耗的电能，则指示灯闪烁1200次。当指示灯闪烁120次时，消耗的电能为 [3]已知充电宝容量，输入电压，则需要补充的电量为 根据电能公式，所需电能 因此充满电的过程中电能表的指示灯共闪烁的次数为 5．电热水器是利用电流的__________效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示，则小明家允许的最大的功率__________W，现仅接通一台如图乙所示的电热水器，观察到电能表指示灯1min内闪烁80次，则1min内消耗电能为__________J，其两端的实际电压为__________V。 【答案】 热 8800 220 【详解】[1]电热水器工作时，将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的 。 [2]由图示电能表可知，额定电压为220V，允许的最大电流为40A，电能表允许的最大功率P=UI=220V×40A=8800W； [3]1min内电热水器消耗的电能\ [4]它的实际电功率为 此时它的实际电功率等于它的额定电功率，故它的实际电压也等于它的额定电压等于220V。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 15.1 电能与电功 ▌题型01 电能与电功 1.【答案】D 2.【答案】D 3.【答案】D 4.【答案】B 5.【答案】(1)1000 J (2) (3)移动滑片可以使电压表V2满偏，且R2=50 Ω ▌题型02 用电能表测量电功 1.【答案】内 2.【答案】(1)秒表 (2) 关闭家中其他所有用电器，只让被测空调接入电路工作 10 (3) 3.【答案】 931.6 1.8×106 3750 4.【答案】 60 96 5.【答案】 热 8800 220 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 15.1 电能与电功 题型01 电能与电功 题型02 用电能表测量电功 ▌题型01 电能与电功 1. 电能的单位 国际单位： ，简称： ，符号： 。 常用单位：千瓦时，俗称“度”，符号： 。 换算关系： 推导： 2. 电功的定义 定义：电流所做的功叫做电功，用符号 表示。 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，就有多少电能发生了转化。 3. 电功的大小与哪些因素有关？ 实验表明：电流在某段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间成 比。 4. 电功的计算公式 基本公式： —— 电功 —— 焦耳 (J) —— 电压 —— 伏特 (V) —— 电流 —— 安培 (A) —— 时间 —— 秒 (s) 1．小伟给学校图书馆设计了一个测量空气湿度的电路图，如图甲所示，电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为10Ω，湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是（     ） A．空气湿度越大，湿敏电阻R的阻值越大 B．空气湿度越大，电压表示数越小 C．当空气湿度为40%时，10s内R0消耗的电能为225J D．当电压表示数为2.4V时，空气湿度为60% 2．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．只闭合S1时，小灯泡L的电阻为2Ω C．再闭合S2后，电流表的示数增加0.3A D．再闭合S2后，在1min内电路消耗电能168J 3．有一台电动机工作一段时间后消耗了2 kW·h电能，下列说法正确的是（     ） A．电流通过电动机产生了7.2×106 J 的热量 B．有7.2×106 J的电能全部转化为机械能 C．电流做功小于7.2×106 J D．电能转化成的机械能小于7.2×106 J 4．如图所示，电源电压不变，只闭合开关S1，电流表示数为0.3A，再闭合S2，电流表示数变化了0.4A。则同时闭合S1、S2后，相同时间内R1、R2消耗的电能之比为（     ） A．4∶3 B．3∶4 C．7∶3 D．4∶7 5．如图所示的电路中，电源电压为18 V且保持不变，电阻R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2上标有“100 Ω  1 A”字样，电流表所用量程为0-3 A，闭合开关并移动滑片至电流表示数为1.0 A。求： (1)电流100 s内通过电阻R1所做的功。 (2)滑动变阻器R2连入电路中的阻值。 (3)如果移动滑片过程中两个电压表指针变化的角度始终相同。请通过计算说明，移动滑片可以使哪些电表的指针达到满偏，并求出满偏时，滑动变阻器R2相应的阻值。 ▌题型02 用电能表测量电功 1. 认识电能表 电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少（即电流做功多少）的仪表。 2. 电能表参数的含义 以常见电能表为例： “220V”：表示该电能表应该在 的电路中使用（额定电压）。 “10(20)A”： 10A：标定电流（基本电流），即长期正常工作时的最大电流。 20A：额定最大电流，即短时间内允许通过的最大电流。 “50Hz”：表示该电能表在频率为 50Hz 的交流电路中使用。 “600 revs/(kW·h)” 或 “600 imp/(kW·h)”： 表示接在这个电能表上的用电器，每消耗 1 kW·h 的电能，电能表的转盘转过 转（或指示灯闪烁 次）。 3. 电能表的读数 读数方法：电能表计数器上显示的数字，最后一位是小数位（通常红色框或单独标记），单位是 kW·h。 计算用电量： 即：本月用电量 = 本月月底读数 - 上月月底读数 1．电热水器是将电能转化为_________能工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。如图所示，现仅接通如表所示的电热水器，观察到电能表指示灯0.5min内闪烁40次，则1min内消耗电能为_________J。 品名：电热水器 额定电压:220V 额定功率:1500W 2．探究夏季同一台空调在制冷温度由26℃调高到28℃时节省的电能。 小强从网上看到：同一台空调制冷时将温度由26℃调高到28℃，可节省10%的电能。为了验证这种说法的可靠性，小强利用家中的电能表进行了测算。 (1)实验器材：电能表、____________________； (2)测试步骤： ①____________________________________________； ②观察到电能表此时的示数为____________________； ③打开空调，将制冷温度设定为，待其正常工作后，数出电能表的转盘在内转过的圈数； ④将制冷温度调为，待其正常工作后，数出电能表的转盘在_____min内转过的圈数。 (3)根据测量得到的数据和电能表上的参数，只需得到___________，（用表示）即可得出结论。 3．如图是小陈家电能表和电冰箱的铭牌如下表： BC-65 B电冰箱 额定电压 220 V 额定功率 70 W 工作频率 50 Hz 耗电量 0.5 kW•h/24 h 根据表中的信息可知，此时电能表的示数是___________kW•h，电冰箱每天消耗的电能是___________J， 若在三天内只有电冰箱在工作，在这三天当中电能表的转盘转___________转。 4．小明多次观察自己家里的电能表，技术参数如图所示。由图可知小明家中用电器工作时，电路中的电流不能超过_____A。如果在某段时间内电能表脉冲指示灯闪烁120次，那么该电路中的用电器在这段时间内消耗的电能是_____J。在关闭了所有用电器后，小明给一块只剩20%电量的充电宝充电，充电宝上标有“输入电压为5V，容量为”字样，则充满电的过程中电能表的指示灯共闪烁了_____次。 5．电热水器是利用电流的__________效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示，则小明家允许的最大的功率__________W，现仅接通一台如图乙所示的电热水器，观察到电能表指示灯1min内闪烁80次，则1min内消耗电能为__________J，其两端的实际电压为__________V。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $