17.1 电流做功（讲义）物理新教材沪科版九年级全一册

第一章 机械运动 第1节 电流做功 课标要点 1.从能量转化的角度认识电能，能简单地描述电能和我们生活的关系。 2.结合实例，了解电功，认识电流做功的相关影响因素，并能进行电功的简单计算。 3.学读家用电能表，会根据读数计算用电量。 学习重难点 重点：认识家用电能表，对电能重要性的理解。 难点：家用电能表的使用，对电能、电功单位的理解。 知识点 电流做功 1．电流做功 电流通过用电器做的功叫做电功，用符号 W 表示。用电器工作时，电流做功把电能转化为其他形式的能。 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程，电流做了多少功，就消耗多少电能。 2．常见用电器工作时的能量转化 用电器 能量转化 用电器 能量转化 电灯 电能→内能和光能 电风扇 电能→机械能 电饭锅 电能→内能 给电池充电 电能→化学能 3．电流做功的多少与什么因素有关 科学家通过大量研究发现：电流所做的功与电压、电流和通电时间成正比。电压越高、电流越大、通电时间越长，电流做的功越多。 特别提醒 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。能量的转化只能“转化”不能“消灭”，电流做了多少功，就一定消耗了多少电能。 随学随练 1．下列用电器中，利用电流做功将电能主要转化为机械能的是（　　） A．电饭锅　　B．电风扇 C．电热水器　　D．电烙铁 【答案】B 【详解】电饭锅、电热水器、电烙铁工作时将电能主要转化为内能；电风扇通电后转动，将电能主要转化为机械能。故选 B。 2．电流通过电动机时，电流做功将电能主要转化为________能；用充电器给手机电池充电时，电能转化为________能；电灯发光时，电流做功将电能转化为________能和________能。 【答案】 机械 化学 内 光 【详解】电动机主要靠线圈转动工作，把电能主要转化为机械能；电池充电时把电能储存为化学能；电灯工作时灯丝发热、发光，把电能转化为内能和光能。 知识点 电功的计算 1．电功的公式 公式 W = UIt W 电功，单位：焦耳（J） U 电压，单位：伏特（V） I 电流，单位：安培（A） t 通电时间，单位：秒（s） 由欧姆定律 I = U/R 还可推出：W = I2Rt、W = U2t/R（适用于只有电阻的“纯电阻”电路）。 2．电功的单位 国际单位是焦耳（J）；生活、生产中常用千瓦·时（kW·h），俗称“度”。 1 kW·h = 1×103 W × 3 600 s = 3.6×106 J，即 1 度电 = 3.6×106 J。 3．串联、并联电路中电流做功多少的比较 电路 公式（不变量） 规律 串联 W = I2Rt（电流 I 相同） 电流相同，电阻越大的用电器做功越多 并联 W = U2t/R（电压 U 相同） 电压相同，电阻越小的用电器做功越多 特别提醒 应用 W = UIt 计算时各量单位必须统一：U 用 V、I 用 A、t 用 s，算出的 W 单位才是 J。若时间给出的单位不是秒（如 min、h），要先换算成秒再代入，例如 t = 25 min = 25×60 s = 1 500 s。 随学随练 1．电路中有一用电器，其两端电压是 6 V，通过它的电流是 200 mA。求 5 min 内电流做的功。 【答案】360 J 【详解】I = 200 mA = 0.2 A，t = 5 min = 300 s。 由 W = UIt 得 W = 6 V × 0.2 A × 300 s = 360 J。 2．（25-26九年级上·吉林·期中）如图所示，，开关闭合时，电流表示数为，电压表示数为。求： (1)电源两端的电压； (2)通电，电阻消耗的电能。 【答案】(1) (2) 【难度】0.76 【详解】（1）由图可知，两电阻串联，电压表并联在两端，串联电路电流处处相等，根据欧姆定律可得 串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和，即 （2）消耗的电能 知识点 测量电功：电能表 1．电能表的作用 电能表（又称电度表）是测量用电器在一段时间内消耗电能（电功）多少的仪表。 2．认识电能表 图17—1 传统电能表示意图 图17—2 智能电能表 3．电能表盘面上各参数的含义（以图17—1为例） 参数 含义 220 V 该电能表的额定电压为 220 V，应在 220 V 电路中使用 10（20）A 标定电流为 10 A（此电流下计量最准确），额定最大电流为 20 A，通过的电流不能超过 20 A 50 Hz 该电能表应在频率为 50 Hz 的交流电路中使用 2 500 r/（kW·h） 每消耗 1 kW·h 的电能，电能表的铝盘转 2 500 圈 智能电能表（图17—2）没有转动的铝盘，示数由液晶屏显示；如“10（40）A”“1 600 imp/（kW·h）”分别表示标定电流 10 A、允许通过的最大电流不超过 40 A，每消耗 1 kW·h 电能脉冲灯闪烁 1 600 次。 4．电能表的读数与电费测算 （1）读数：电能表盘面最后一位（红色框内）是小数位。如图17—3 所示的示数为 1 326.8 kW·h。 图17—3 电能表示数 （2）一段时间的用电量：W = W2 − W1，即前后两次示数之差。 （3）电费 = 消耗的电能 × 电价。 （4）铝盘转 n 圈消耗的电能 W = n / N（N 为“每消耗 1 kW·h 转的圈数”）；智能电能表脉冲灯闪烁 n 次同理，W = n / N。 5．节约用电 电能是人们生产生活中必不可少的能量，能源紧缺问题日益突出。每个人都应增强节电意识，从节约每 1 kW·h 电能做起。 特别提醒 电能表读数时要注意最后一位是小数位；计算一段时间消耗的电能必须用“月末示数 − 月初示数”，不能只看某一次的示数。 随学随练 1．小兰同学家上月末电能表的示数是 1 237.8 kW·h，本月末示数如图所示，则本月她家用电______kW·h。 【答案】89 【详解】图中电能表示数为 1 326.8 kW·h，本月用电量为 1 326.8 kW·h − 1 237.8 kW·h = 89 kW·h。 2．某电能表上标有“2 500 r/（kW·h）”。只让一只电热水器工作时，铝盘在 6 min 内转了 250 圈。求这段时间内电热水器消耗的电能。 【答案】0.1 kW·h（合 3.6×105 J） 【详解】铝盘每转 1 圈消耗的电能为 1/2 500 kW·h，则 W = 250 / 2 500 kW·h = 0.1 kW·h = 0.1 × 3.6×106 J = 3.6×105 J。 题型 电流做功与能量转化的判断 方法总结：判断用电器工作时能量的转化方向，关键看它的“用途”：发热（取暖、加热）→电能主要转化为内能；转动（风扇、电动机、洗衣机）→电能主要转化为机械能；发光（电灯）→电能转化为内能和光能；充电（电池、手机）→电能转化为化学能。 易错点：“主要转化”不等于“全部转化”。例如电灯发光的同时也在发热，是把电能转化为内能和光能；电风扇转动的同时也会发热。 活学活用 1．关于电流做功，下列说法正确的是（　　） A．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程 B．电流做的功越多，电路中的电流就越大 C．电风扇工作时只把电能转化为机械能 D．电流做功的多少只与电压和电流有关 【答案】A 【详解】A．用电器工作时利用电流做功把电能转化为其他形式的能，故 A 正确； B．电流做功的多少与电压、电流和通电时间都有关，电流做功多不一定电流大，故 B 错误； C．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，同时线圈发热，还有少量内能，故 C 错误； D．电流做功的多少与电压、电流和通电时间三个因素有关，故 D 错误。故选 A。 2．电吹风机工作时，电流做功把电能主要转化为______能和______能；给电动车充电时，电能转化为______能。 【答案】 机械 内 化学 【详解】电吹风机主要靠电动机带动风扇吹风、电热丝发热，把电能转化为机械能和内能；给电动车充电时把电能储存在电池中，转化为化学能。 题型 电功公式 W = UIt 的应用 方法总结： （1）先明确电路连接方式，找出“不变量”：串联时各处电流相同，并联时各支路电压相同； （2）选用合适的公式：串联用 W = I2Rt，并联用 W = U2t/R，只要求某一个用电器与其他量都可直接求出时用 W = UIt； （3）计算前统一单位（U 用 V、I 用 A、t 用 s），结果按题意保留合理解答。 活学活用 1．现有甲、乙两根电阻丝，甲电阻丝的电阻大于乙电阻丝的电阻。若将两根电阻丝串联，则相同时间内电流通过______电阻丝做的功多；若将两根电阻丝并联，则相同时间内电流通过______电阻丝做的功多。 【答案】 甲 乙 【详解】串联时电流相同，由 W = I2Rt 可知，电阻越大做功越多，故甲做功多； 并联时电压相同，由 W = U2t/R 可知，电阻越小做功越多，故乙做功多。 2．两电阻 R1 = 10 Ω、R2 = 20 Ω 串联后接在 3 V 的电源两端。求通电 1 min 电流通过 R1、R2 分别做的功。 【答案】6 J；12 J 【详解】串联电路总电阻 R = R1 + R2 = 10 Ω + 20 Ω = 30 Ω， 电路中的电流 I = U/R = 3 V / 30 Ω = 0.1 A，t = 1 min = 60 s。 电流通过 R1 做的功 W1 = I2R1t = (0.1 A)2 × 10 Ω × 60 s = 6 J； 电流通过 R2 做的功 W2 = I2R2t = (0.1 A)2 × 20 Ω × 60 s = 12 J。 题型 电能表参数的理解与相关计算 方法总结： （1）“N r/（kW·h）”或“N imp/（kW·h）”：每消耗 1 kW·h 电能，铝盘转 N 圈（脉冲灯闪烁 N 次）。转 n 圈（闪 n 次）消耗的电能 W = n/N kW·h； （2）读表求用电量：W = 月末示数 − 月初示数，注意末位是小数； （3）求电费：电费 = 用电量（kW·h）× 每度电的单价。 活学活用 1．小明家的智能电能表上标有“1 600 imp/（kW·h）”。只让一只电灯工作时，10 min 内脉冲灯闪烁了 40 次。求这 10 min 内电灯消耗的电能。 【答案】0.025 kW·h（合 9×104 J） 【详解】每消耗 1 kW·h 电能脉冲灯闪 1 600 次，闪 40 次消耗的电能为 W = 40 / 1 600 kW·h = 0.025 kW·h = 0.025 × 3.6×106 J = 9×104 J。 2．北京电表厂生产的某电能表如图所示，此时电能表的读数是____________kW·h，若电路中只有一个电水壶烧水，正常工作3min后，电能表的转盘转过18r，则电水壶3min消耗的电能为____________kW·h。 【答案】 2021.6 0.05 【难度】0.88 【详解】电能表的最后一位带虚线框的数位是小数位，单位为kW·h，故此时读数为2021.6kW·h。 电水壶3min消耗的电能为 基础通关 1．充电宝内部主要部件是锂电池，充电宝铭牌上标注了锂电池的电压和容量，根据相关规定，乘客乘坐地铁单品锂离子电池的额定能量值不得超过，则电压为5V，容量为下列数值的充电宝可以带上地铁的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据电能公式，可得允许携带的充电宝最大容量为，只有A符合题意。 故选A。 2．下列关于电能和电功，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 E．家用电器消耗电能的过程，就是将电能转化为其他形式的能的过程 F．家用电器消耗的电能越多，电流做的功越多 G．电流越大，电流做的功就越多 H．电功的单位与电能的单位相同 I．焦耳、千瓦时都是电功和电能的单位 【答案】AEFHI 【详解】AB．电流做功的本质是电能转化为其他形式的能，电流做功的多少等于转化的电能总量，故A正确，B错误； C．电流通过电灯做功时，电能大部分转化为内能，少部分转化为光能，故C错误； D．电功是衡量电能转化多少的物理量，电能是能量的一种存在形式，二者物理意义不同，故D错误； E．家用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程，本质是将电能转化为其他形式的能的过程，故E正确； F．家用电器消耗的电能等于电流通过用电器做的功，消耗电能越多，电流做的功越多，故F正确； G．电功大小由电压、电流、通电时间共同决定，仅电流大无法判断电功更多，故G错误； H．电功与电能的单位相同，国际单位都是焦耳，故H正确； I．焦耳是电功和电能的国际单位，千瓦时是二者的常用单位，故I正确。 故选AEFHI。 3．，，现将和串联在同一个电路中，通过它们的电流之比为 ___________ ，它们消耗的电能之比为 ___________ 。 【答案】 1:1 1:3 【详解】[1]串联电路的核心特点是“各处电流相等”，因此通过和的电流之比为1:1， [2]电能公式，串联电路中电流I、通电时间t均相等，因此电能之比等于电压之比。由可得，它们两端的电压之比为 所以电能之比为 4．（25-26九年级上·辽宁盘锦·期中）雯雯想知道家里一个月能用多少电，暑假时她观察自家的电能表，读数为，10天后再次查看电能表，读数如图所示，则这段时间内消耗的电能为____________度=____________J 【答案】 15.5 5.58×107 【详解】由消耗电能等于电能表两次读数之差可知 因 故换算为焦耳是 5．在家庭用电的调查中，小明观察到家中电能表的表盘如图所示，示数为__________kW·h。用试电笔检测插座时，发现氖管发光，说明接触的是__________线，使用试电笔时，手必须和__________（填“笔尖”或“笔尾”）金属电极接触。 【答案】 320.6 火 笔尾 【详解】电能表最后一位为小数位，故示数为。由试电笔的使用规律可知，氖管发光时接触的是火线。因使用试电笔需形成闭合回路，故手必须接触笔尾金属电极。 6．（25-26九年级上·云南怒江·期中）如图，使用充电宝给手机充电的过程中，充电宝相当于充电电路中的___________。（选填“用电器”“开关”或“电源”）。充电过程中，电能转化为手机电池中的___________能。 【答案】 电源 化学 【详解】充电宝给手机充电时提供电能，相当于电路中的电源，充电过程中，消耗电能，电能转化为手机电池的化学能。 7．（25-26九年级上·安徽阜阳·期中）如图所示，感应发光冰块因其外形仿如真实冰块且能发光而得名。它的内部由液体感应器、纽扣电池和LED灯组成，当液体感应器接触到水后，冰块内的LED灯就会发光。液体感应器相当于电路中的______，LED灯发光的过程就是将______能转化为光能的过程。 【答案】 开关 电 【详解】当液体感应器接触到水后，冰块内的LED灯就会发光，说明液体感应器能控制电路的通断，在电路中起到类似于开关的作用，所以液体感应器相当于电路中的开关。 因LED灯发光时消耗电能，产生光能，故该过程将电能转化为光能。 8．小致乘飞机外出旅游时，携带了一部手机和一个充电宝，充电宝的铭牌上标有“电池容量20000　3.7V”字样。看到机场有规定：“严禁携带额定能量超过160的充电宝搭乘飞机。” (1)充电宝充满电后储存的电能为___________J。当充电宝给手机电池充电时，手机电池相当于电路中的___________。 (2)手机芯片的主要材料是___________材料，小致所带的充电宝___________（选填“能”或“不能”）带上飞机。 【答案】(1) 用电器 (2) 半导体 能 【详解】（1）充电宝充满电后储存的电能 因充电宝给手机充电时手机电池消耗电能，故相当于电路中的用电器。 （2）半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，是制造手机芯片的主要材料。 由题意得，充电宝的额定能量 因，故该充电宝能带上飞机。 9．如图所示的电能表，若安装时此表示数为零，则从安装电能表后到现在为止，用电器已消耗了________电能，电能表转盘已转了________（圈）。 【答案】 20.0 【详解】由电能表读数可知，消耗的电能。由电能表转盘常数的含义可知，转盘转数 10．如图所示的电表是用来测量________________的仪表，月底，小明对自家用电的情况进行调查，观察到表盘如图所示，用电器工作时消耗的电能，表上指示灯闪烁_________次。若上月底示数为，则本月消耗的电能为__________。    【答案】 电能 900 【详解】由表盘单位可知，该电表用来测量电路消耗的电能。 指示灯闪烁次数 本月消耗的电能 11．小莎利用如图所示的实验装置，探究电流做功多少跟什么因素有关。通过电动机将质量一定的重物提升一段距离来反映电流做功的多少，闭合开关，电动机将重物提升的高度越大，表明电流做的功越多。电路中的电源两端的电压可调，电压表测量电动机两端的电压，电流表测量通过电动机的电流，测得的实验数据如下表所示。 次数 电流表示数I/A 电压表示数U/V 通电时间t/s 重物上升高度h/m 1 0.12 4 10 0.06 2 0.12 4 20 0.12 3 0.14 6 10 0.09 4 0.16 10 10 0.17 (1)实验中，通过调节________来改变电压表和电流表的示数。 (2)比较实验次数1和2，可以归纳出的结论是：电流做功的多少与________有关。 (3)比较实验次数1、3和4，可以归纳出的结论是：在通电时间一定时，电动机两端的电压越________、通过电动机的电流越________，电流做功就越多。 【答案】(1)电源电压 (2)通电时间 (3) 大 大 【详解】（1）由题意可知电路中的电源两端的电压可调，电路没有额外滑动变阻器，因此通过调节电源两端的电压，就能改变电路的电流和电动机两端的电压，从而改变电流表、电压表示数。 （2）对比1、2次实验：电动机的电流、两端电压都完全相同，只有通电时间不同，重物上升高度随通电时间变长而变大（即电流做功变多），说明电流做功多少和通电时间有关，在电压、电流相同时，通电时间越长，电流做功越多。 （3）对比1、3、4次实验：通电时间都为10s保持不变，随着电动机两端电压变大、通过的电流变大，重物上升高度持续增大，说明电流做功越来越多，因此可得：通电时间一定时，电动机两端电压越大、通过的电流越大，电流做功越多。 12．（25-26九年级上·吉林松原·期中）如图中所示电路，已知电阻，电源电压保持不变，闭合开关，电压表示数为4V，电流表示数为。求： (1)电源电压； (2)电阻通电消耗的电能。 【答案】(1)14V (2)1500J 【详解】（1）闭合开关，两电阻串联，电流表测量电路电流，电压表测量两端的电压。电阻两端的电压 电源电压 （2）消耗的电能 素养提升 1．小明想设计一款电热暖手宝，他使用阻值为R和2R的电阻丝，以不同方式连接在电压为U的电源上。下列方案中发热功率最大的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由串并联电路的电阻特点可知，两电阻丝并联时电路中的总电阻最小，由可知，两电阻丝并联时的发热功率最大，故选D。 2．（多选题）智能座椅上的蓄电池充电和供电过程中主要能量转化流程如图所示。下列判断正确的是（     ） A．①光能 B．②电能 C．③机械能 D．④化学能 【答案】BC 【详解】蓄电池充电时将电能转化为化学能储存，故①为化学能，蓄电池供电时将化学能转化为电能输出，故②为电能，小风扇工作时主要将电能转化为机械能，故③为机械能，LED灯工作时主要将电能转化为光能，故④为光能，故AD错误，BC正确。 故选BC。 3．甲、乙两个电阻，电阻之比是2：3，则串联时两电阻的电压之比=____________，电流之比=____________，相同时间内消耗电能之比=____________。 【答案】 2:3 1:1 2:3 【详解】串联电路中电流处处相等，所以电流之比；根据欧姆定律，当电流相同时，电压与电阻成正比。因此串联时两电阻的电压之比 消耗的电能可通过公式计算，甲、乙两个电阻串联，通过电流相同、通电时间相同，消耗的电能与电阻成正比，故 4．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 5．如下图所示，小欣家电能表四月底的示数是________kW·h；若关闭家中其它用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时消耗的电能为________J，这些电能刚好将1.2kg的水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为________[]。 【答案】 2024.6 84% 【详解】由电能表的示数可知，四月底的示数为2024.6kW·h； 由电能表常数可得，电热水壶消耗的电能为 由可得，水吸收的热量为 故电热水壶的加热效率为 6．（23-24九年级上·江苏泰州·阶段检测）在“探究电流做功多少与电压、电流的关系”的活动中，同学们设计了如图所示的甲、乙两个电路。 (1)实验中我们通过比较_________来比较相同时间内电流做功的多少。 (2)利用图甲可以研究电流做功多少与_________的关系，观察到的现象是电流表的示数越_________（选填“大”或“小”），灯越亮。 (3)在如图乙的实验中，为了验证电功与电压的关系，我们应该选择规格__________（选填“相同”或“不相同”）的小灯泡。 (4)某同学想利用图丙来研究电流做功与电压的关系，通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端的电压，他设计的实验方案中存在什么问题：__________。 【答案】(1)灯泡亮度 (2) 电流 大 (3)不相同 (4)没有控制电流大小为定值 【详解】（1）灯泡越亮、实际功率越大，在相同时间里消耗的电能越多，电流做功越多。所以我们可以通过灯泡的亮度来比较相同时间内电流做功的多少。 （2）图甲中两灯并联，两灯两端的电压相等，电流表分别测出灯泡的电流，由可知这是探究电流做功与电流大小的关系；观察到的现象为电流表的示数越大，灯越亮，故可以得出结论：在电压和通电时间相同时，电流越大，电流做功越多。 （3）为了验证电功与电压的关系，要让电流和通电时间相同，所以将两灯串联；要让电压不同，根据串联电路分压规律，需要选择规格不相同的小灯泡实验。 （4）研究电流做功与电压的关系时，应控制电流和通电时间相同，由图丙可知，调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压，也改变了灯泡中的电流，所以不能研究电流做功与电压关系。 迁移创新 1．（2025·江苏镇江·中考真题）某电蚊香器中所用加热片的电阻与温度的关系图像如图所示，将此加热片接在电压恒定的电源两端，初温为25℃，刚开始时，随着温度的升高，加热片中的电流不断_________，温度达到_________℃时功率达到最大值。若该电蚊香器的实际功率为10W，则工作12h，可使标有“”字样的电能表指示灯闪烁_________次。 【答案】 变大 180 360 【详解】[1][2]由图像可以看出，加热片的电阻刚开始时随温度的升高电阻减小，又加热片两端的电压恒定，所以加热片的电流不断增大，直到温度为180℃，电阻最小，电流最大，功率达到最大值。 [3]电蚊香器的实际功率为P=10W=0.01kW，工作时间t=12h，则电蚊香器消耗的电能为 则电能表指示灯闪烁的次数为 2．（2026·湖南长沙·中考真题）小星想设计一个模拟密码锁的电路，他选用的器材有：电压不变的电源、一个标有“3 V　1.5 W”的小灯泡、一个定值电阻、三个开关和若干导线。 (1)求小灯泡正常发光时的电流； (2)求小灯泡正常发光100 s消耗的电能； (3)他用三个开关S1、S2、S3分别模拟三位数密码的第一位、第二位、第三位，开关的“闭合”和“断开”分别模拟数字“1”和“0”。当输入“011”的开锁密码，对应的开关状态如表所示时，小灯泡正常发光，模拟密码锁打开。任意输入其他密码时，小灯泡都不工作且电路安全。各种通路状态下，电路中最大电流与最小电流之比是3∶2。请在虚线框内画出符合要求的电路图（画出一种即可），标出对应开关的名称，并通过计算求出电源电压。 密码数字 0 1 1 对应开关状态 S1断开 S2闭合 S3闭合 【答案】(1) (2) (3) ，电源电压为 【详解】（1）由得，小灯泡正常发光电流为 （2）由得，小灯泡正常发光100s消耗的电能为 （3）根据题意，当开关S1断开，S2、S3闭合时，灯泡发光，且任意输入其他密码时，小灯泡都不工作，说明控制灯泡的开关S2、S3不能单独工作，与灯泡串联，且开关S1与灯泡并联，为了保护电路，在干路上串联一个定值电阻，设计电路如下图所示： 由得 闭合时，灯泡被短路，电路为的简单电路，总电阻最小，电流最大，记为； 断开、和闭合时，与串联，总电阻最大，电流最小，且灯泡正常发光，故 由，得 因电源电压不变，由欧姆定律可知电流与总电阻成反比，故 代入，得 则电源电压 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 机械运动 第1节 电流做功 课标要点 1.从能量转化的角度认识电能，能简单地描述电能和我们生活的关系。 2.结合实例，了解电功，认识电流做功的相关影响因素，并能进行电功的简单计算。 3.学读家用电能表，会根据读数计算用电量。 学习重难点 重点：认识家用电能表，对电能重要性的理解。 难点：家用电能表的使用，对电能、电功单位的理解。 知识点 电流做功 1．电流做功 电流通过用电器做的功叫做电功，用符号 W 表示。用电器工作时，电流做功把电能转化为其他形式的能。 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程，电流做了多少功，就消耗多少电能。 2．常见用电器工作时的能量转化 用电器 能量转化 用电器 能量转化 电灯 电能→内能和光能 电风扇 电能→机械能 电饭锅 电能→内能 给电池充电 电能→化学能 3．电流做功的多少与什么因素有关 科学家通过大量研究发现：电流所做的功与电压、电流和通电时间成正比。电压越高、电流越大、通电时间越长，电流做的功越多。 特别提醒 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。能量的转化只能“转化”不能“消灭”，电流做了多少功，就一定消耗了多少电能。 随学随练 1．下列用电器中，利用电流做功将电能主要转化为机械能的是（　　） A．电饭锅　　B．电风扇 C．电热水器　　D．电烙铁 2．电流通过电动机时，电流做功将电能主要转化为________能；用充电器给手机电池充电时，电能转化为________能；电灯发光时，电流做功将电能转化为________能和________能。 知识点 电功的计算 1．电功的公式 公式 W = UIt W 电功，单位：焦耳（J） U 电压，单位：伏特（V） I 电流，单位：安培（A） t 通电时间，单位：秒（s） 由欧姆定律 I = U/R 还可推出：W = I2Rt、W = U2t/R（适用于只有电阻的“纯电阻”电路）。 2．电功的单位 国际单位是焦耳（J）；生活、生产中常用千瓦·时（kW·h），俗称“度”。 1 kW·h = 1×103 W × 3 600 s = 3.6×106 J，即 1 度电 = 3.6×106 J。 3．串联、并联电路中电流做功多少的比较 电路 公式（不变量） 规律 串联 W = I2Rt（电流 I 相同） 电流相同，电阻越大的用电器做功越多 并联 W = U2t/R（电压 U 相同） 电压相同，电阻越小的用电器做功越多 特别提醒 应用 W = UIt 计算时各量单位必须统一：U 用 V、I 用 A、t 用 s，算出的 W 单位才是 J。若时间给出的单位不是秒（如 min、h），要先换算成秒再代入，例如 t = 25 min = 25×60 s = 1 500 s。 随学随练 1．电路中有一用电器，其两端电压是 6 V，通过它的电流是 200 mA。求 5 min 内电流做的功。 2．（25-26九年级上·吉林·期中）如图所示，，开关闭合时，电流表示数为，电压表示数为。求： (1)电源两端的电压； (2)通电，电阻消耗的电能。 知识点 测量电功：电能表 1．电能表的作用 电能表（又称电度表）是测量用电器在一段时间内消耗电能（电功）多少的仪表。 2．认识电能表 图17—1 传统电能表示意图 图17—2 智能电能表 3．电能表盘面上各参数的含义（以图17—1为例） 参数 含义 220 V 该电能表的额定电压为 220 V，应在 220 V 电路中使用 10（20）A 标定电流为 10 A（此电流下计量最准确），额定最大电流为 20 A，通过的电流不能超过 20 A 50 Hz 该电能表应在频率为 50 Hz 的交流电路中使用 2 500 r/（kW·h） 每消耗 1 kW·h 的电能，电能表的铝盘转 2 500 圈 智能电能表（图17—2）没有转动的铝盘，示数由液晶屏显示；如“10（40）A”“1 600 imp/（kW·h）”分别表示标定电流 10 A、允许通过的最大电流不超过 40 A，每消耗 1 kW·h 电能脉冲灯闪烁 1 600 次。 4．电能表的读数与电费测算 （1）读数：电能表盘面最后一位（红色框内）是小数位。如图17—3 所示的示数为 1 326.8 kW·h。 图17—3 电能表示数 （2）一段时间的用电量：W = W2 − W1，即前后两次示数之差。 （3）电费 = 消耗的电能 × 电价。 （4）铝盘转 n 圈消耗的电能 W = n / N（N 为“每消耗 1 kW·h 转的圈数”）；智能电能表脉冲灯闪烁 n 次同理，W = n / N。 5．节约用电 电能是人们生产生活中必不可少的能量，能源紧缺问题日益突出。每个人都应增强节电意识，从节约每 1 kW·h 电能做起。 特别提醒 电能表读数时要注意最后一位是小数位；计算一段时间消耗的电能必须用“月末示数 − 月初示数”，不能只看某一次的示数。 随学随练 1．小兰同学家上月末电能表的示数是 1 237.8 kW·h，本月末示数如图所示，则本月她家用电______kW·h。 2．某电能表上标有“2 500 r/（kW·h）”。只让一只电热水器工作时，铝盘在 6 min 内转了 250 圈。求这段时间内电热水器消耗的电能。 题型 电流做功与能量转化的判断 方法总结：判断用电器工作时能量的转化方向，关键看它的“用途”：发热（取暖、加热）→电能主要转化为内能；转动（风扇、电动机、洗衣机）→电能主要转化为机械能；发光（电灯）→电能转化为内能和光能；充电（电池、手机）→电能转化为化学能。 易错点：“主要转化”不等于“全部转化”。例如电灯发光的同时也在发热，是把电能转化为内能和光能；电风扇转动的同时也会发热。 活学活用 1．关于电流做功，下列说法正确的是（　　） A．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程 B．电流做的功越多，电路中的电流就越大 C．电风扇工作时只把电能转化为机械能 D．电流做功的多少只与电压和电流有关 2．电吹风机工作时，电流做功把电能主要转化为______能和______能；给电动车充电时，电能转化为______能。 题型 电功公式 W = UIt 的应用 方法总结： （1）先明确电路连接方式，找出“不变量”：串联时各处电流相同，并联时各支路电压相同； （2）选用合适的公式：串联用 W = I2Rt，并联用 W = U2t/R，只要求某一个用电器与其他量都可直接求出时用 W = UIt； （3）计算前统一单位（U 用 V、I 用 A、t 用 s），结果按题意保留合理解答。 活学活用 1．现有甲、乙两根电阻丝，甲电阻丝的电阻大于乙电阻丝的电阻。若将两根电阻丝串联，则相同时间内电流通过______电阻丝做的功多；若将两根电阻丝并联，则相同时间内电流通过______电阻丝做的功多。 2．两电阻 R1 = 10 Ω、R2 = 20 Ω 串联后接在 3 V 的电源两端。求通电 1 min 电流通过 R1、R2 分别做的功。 题型 电能表参数的理解与相关计算 方法总结： （1）“N r/（kW·h）”或“N imp/（kW·h）”：每消耗 1 kW·h 电能，铝盘转 N 圈（脉冲灯闪烁 N 次）。转 n 圈（闪 n 次）消耗的电能 W = n/N kW·h； （2）读表求用电量：W = 月末示数 − 月初示数，注意末位是小数； （3）求电费：电费 = 用电量（kW·h）× 每度电的单价。 活学活用 1．小明家的智能电能表上标有“1 600 imp/（kW·h）”。只让一只电灯工作时，10 min 内脉冲灯闪烁了 40 次。求这 10 min 内电灯消耗的电能。 2．北京电表厂生产的某电能表如图所示，此时电能表的读数是____________kW·h，若电路中只有一个电水壶烧水，正常工作3min后，电能表的转盘转过18r，则电水壶3min消耗的电能为____________kW·h。 基础通关 1．充电宝内部主要部件是锂电池，充电宝铭牌上标注了锂电池的电压和容量，根据相关规定，乘客乘坐地铁单品锂离子电池的额定能量值不得超过，则电压为5V，容量为下列数值的充电宝可以带上地铁的是（     ） A． B． C． D． 2．下列关于电能和电功，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 E．家用电器消耗电能的过程，就是将电能转化为其他形式的能的过程 F．家用电器消耗的电能越多，电流做的功越多 G．电流越大，电流做的功就越多 H．电功的单位与电能的单位相同 I．焦耳、千瓦时都是电功和电能的单位 3．，，现将和串联在同一个电路中，通过它们的电流之比为 ___________ ，它们消耗的电能之比为 ___________ 。 4．（25-26九年级上·辽宁盘锦·期中）雯雯想知道家里一个月能用多少电，暑假时她观察自家的电能表，读数为，10天后再次查看电能表，读数如图所示，则这段时间内消耗的电能为____________度=____________J 5．在家庭用电的调查中，小明观察到家中电能表的表盘如图所示，示数为__________kW·h。用试电笔检测插座时，发现氖管发光，说明接触的是__________线，使用试电笔时，手必须和__________（填“笔尖”或“笔尾”）金属电极接触。 6．（25-26九年级上·云南怒江·期中）如图，使用充电宝给手机充电的过程中，充电宝相当于充电电路中的___________。（选填“用电器”“开关”或“电源”）。充电过程中，电能转化为手机电池中的___________能。 7．（25-26九年级上·安徽阜阳·期中）如图所示，感应发光冰块因其外形仿如真实冰块且能发光而得名。它的内部由液体感应器、纽扣电池和LED灯组成，当液体感应器接触到水后，冰块内的LED灯就会发光。液体感应器相当于电路中的______，LED灯发光的过程就是将______能转化为光能的过程。 8．小致乘飞机外出旅游时，携带了一部手机和一个充电宝，充电宝的铭牌上标有“电池容量20000　3.7V”字样。看到机场有规定：“严禁携带额定能量超过160的充电宝搭乘飞机。” (1)充电宝充满电后储存的电能为___________J。当充电宝给手机电池充电时，手机电池相当于电路中的___________。 (2)手机芯片的主要材料是___________材料，小致所带的充电宝___________（选填“能”或“不能”）带上飞机。 9．如图所示的电能表，若安装时此表示数为零，则从安装电能表后到现在为止，用电器已消耗了________电能，电能表转盘已转了________（圈）。 10．如图所示的电表是用来测量________________的仪表，月底，小明对自家用电的情况进行调查，观察到表盘如图所示，用电器工作时消耗的电能，表上指示灯闪烁_________次。若上月底示数为，则本月消耗的电能为__________。    11．小莎利用如图所示的实验装置，探究电流做功多少跟什么因素有关。通过电动机将质量一定的重物提升一段距离来反映电流做功的多少，闭合开关，电动机将重物提升的高度越大，表明电流做的功越多。电路中的电源两端的电压可调，电压表测量电动机两端的电压，电流表测量通过电动机的电流，测得的实验数据如下表所示。 次数 电流表示数I/A 电压表示数U/V 通电时间t/s 重物上升高度h/m 1 0.12 4 10 0.06 2 0.12 4 20 0.12 3 0.14 6 10 0.09 4 0.16 10 10 0.17 (1)实验中，通过调节________来改变电压表和电流表的示数。 (2)比较实验次数1和2，可以归纳出的结论是：电流做功的多少与________有关。 (3)比较实验次数1、3和4，可以归纳出的结论是：在通电时间一定时，电动机两端的电压越________、通过电动机的电流越________，电流做功就越多。 12．（25-26九年级上·吉林松原·期中）如图中所示电路，已知电阻，电源电压保持不变，闭合开关，电压表示数为4V，电流表示数为。求： (1)电源电压； (2)电阻通电消耗的电能。 素养提升 1．小明想设计一款电热暖手宝，他使用阻值为R和2R的电阻丝，以不同方式连接在电压为U的电源上。下列方案中发热功率最大的是（　　） A． B． C． D． 2．（多选题）智能座椅上的蓄电池充电和供电过程中主要能量转化流程如图所示。下列判断正确的是（     ） A．①光能 B．②电能 C．③机械能 D．④化学能 3．甲、乙两个电阻，电阻之比是2：3，则串联时两电阻的电压之比=____________，电流之比=____________，相同时间内消耗电能之比=____________。 4．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=______。 5．如下图所示，小欣家电能表四月底的示数是________kW·h；若关闭家中其它用电器，只有电热水壶工作，电能表的指示灯闪烁300次时消耗的电能为________J，这些电能刚好将1.2kg的水从20℃加热到80℃，则电热水壶的加热效率为________[]。 6．（23-24九年级上·江苏泰州·阶段检测）在“探究电流做功多少与电压、电流的关系”的活动中，同学们设计了如图所示的甲、乙两个电路。 (1)实验中我们通过比较_________来比较相同时间内电流做功的多少。 (2)利用图甲可以研究电流做功多少与_________的关系，观察到的现象是电流表的示数越_________（选填“大”或“小”），灯越亮。 (3)在如图乙的实验中，为了验证电功与电压的关系，我们应该选择规格__________（选填“相同”或“不相同”）的小灯泡。 (4)某同学想利用图丙来研究电流做功与电压的关系，通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端的电压，他设计的实验方案中存在什么问题：__________。 迁移创新 1．（2025·江苏镇江·中考真题）某电蚊香器中所用加热片的电阻与温度的关系图像如图所示，将此加热片接在电压恒定的电源两端，初温为25℃，刚开始时，随着温度的升高，加热片中的电流不断_________，温度达到_________℃时功率达到最大值。若该电蚊香器的实际功率为10W，则工作12h，可使标有“”字样的电能表指示灯闪烁_________次。 2．（2026·湖南长沙·中考真题）小星想设计一个模拟密码锁的电路，他选用的器材有：电压不变的电源、一个标有“3 V　1.5 W”的小灯泡、一个定值电阻、三个开关和若干导线。 (1)求小灯泡正常发光时的电流； (2)求小灯泡正常发光100 s消耗的电能； (3)他用三个开关S1、S2、S3分别模拟三位数密码的第一位、第二位、第三位，开关的“闭合”和“断开”分别模拟数字“1”和“0”。当输入“011”的开锁密码，对应的开关状态如表所示时，小灯泡正常发光，模拟密码锁打开。任意输入其他密码时，小灯泡都不工作且电路安全。各种通路状态下，电路中最大电流与最小电流之比是3∶2。请在虚线框内画出符合要求的电路图（画出一种即可），标出对应开关的名称，并通过计算求出电源电压。 密码数字 0 1 1 对应开关状态 S1断开 S2闭合 S3闭合 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $