第10讲电功 电能九年级物理基础与培优人教版.docx
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第10讲电功电能九年级物理基础与培优人教版
专题四电功率
第一讲:
电能电功
一:
考点归纳
1.电能与电能表
1、电能用W表示,
电能的单位:
国际单位是焦耳(J)
常用单位:
千瓦时(kw•h),千瓦时也叫度,1度=1千瓦时=1kw•h=3.6×106J
2、测量电能的工具:
电能表(电度表)
①作用:
是测量用电器在一段时间内消耗电能的仪表。
②读数:
电能表前后两次读数之差,就是这段时间内用电的度数。
注意:
最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
③电能表上几个重要参数:
“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用;
“10(20)A”指这个电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A,电能表在短时间内最大电流不超过20A;
“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用;
“600revs/kW•h”指这个电能表的每消耗1kw•h的电能,转盘转过600转。
“
根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时,可以列比例式:
2.电功
1、定义:
电流通过某段电路所做的功叫电功。
2、实质:
电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式的能(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。
3、计算公式:
W=UIt(适用
于所有电路)W=Pt(常用于计算一段时间消耗的电能)
对于纯电阻电路可推导出:
①串联电路中常用公式:
W=I2Rt
②并联电路中常用公式:
W=U2t/R
③总电功的计算:
W总=W1+W2(无论用电器串联或并联)
4、在电路中的特点:
W1/W2=R1/R2(串联与电阻成正比)
W1/W2=R2/R1(并联与电阻成反比)
5、单位:
国际单位是焦耳(J)常用单位:
kwh(度)1度=1千瓦时=1kwh=3.6×106J
二:
题型总结
【题型一】电能及其单位
1.某家庭在这个月使用了102度电。
几个同学有如下的说法,正确的是( )
A.消耗的电能是102kW·hB.消耗的电能是102kW
C.消耗的电能是102JD.消耗的电能是102W
2.下列关于电能的说法正确的是
A.可以通过电流表把电能直接测量出来
B.电能的单位是“度”,学名叫做千瓦
C.消耗电能越多的用电器,电功率就越大
D.消耗电能相同的用电器,产生的热量不一定相同
【题型二】电能的产生
3.5号电池因其体积小、容量适中,因此在小功率电器产品中广泛使用。
某种市售5号电池包装上写有“1.5V2000mAh”字祥。
对该电池,下列说法中正确的是()
A.它能提供的电能约10.8kJ
B.它正常工作时的电流是2A
C.它提供的最大电功率为3W
D.它在电路中是提供电荷的装置
4.氢燃料电池汽车是用氢燃料电池为电动机提供能量,该电池是通过电解水的逆反应而不是采用燃烧的方式获得能量,能量转化率可达60%~80%,则( )
A.电动机原理是电流的磁效应B.电动机将机械能转化为电能
C.氢燃料电池将化学能转化为电能D.氢燃料电池的效率比汽油机低
【题型三】电能表
5.小明家上次査看电能表示数
,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是
A.他家在这段时间内消耗的电能为903kw·h
B.电能表是测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220V1000w”的电热水器正常工作10min,则电能表的圆盘转了600转
D.这个电能表的额定功率为2200W
6.如图所示是一个家用电能表面板的示意图,对于电能表相关知识的理解,下列说法正确的是()
A.此表是测量电功率的仪器
B.某段时间内转盘转过72转表示电能表消耗了0.1kW•h的电能
C.“5(20)A”中“5A”表示标定电流
D.此时电能表的读数为368.2J
【题型四】电功及其计算
7.如图,电源电压保持不变,当开关S闭合后,灯L1、L2都能正常工作,且甲、乙两个电表的示数之比是3:
4,则通电10min灯L1、L2消耗的电能之比是()
A.1:
3B.3:
1C.4:
3D.3:
4
8.甲是标有“16Ω1A”的定值电阻,乙是标有“20Ω1.5A”的滑动变阻器,现把它们并联起来,下列说法正确的是( )
A.电路两端允许施加的最大电压是30V
B.干路允许通过的最大电流是2.5A
C.定值电阻工作10s产生的热量是360J
D.滑动变阻器工作10s消耗的最大电能是450J
【题型五】串并联中电功的规律
9.R1=5Ω、R2=10Ω,将R1、R2串联后接在3V的电源上,通电1min。
通过R1的电流为I1,R1消耗的电能为W1;通过R2的电流为I2,R2消耗的电能为W2。
则I1:
I2和W1:
W2,下列选项正确的是( )
A.1:
21:
2B.2:
12:
1
C.1:
12:
1D.1:
11:
2
10.若电阻R1和R2串联在电路中,已知R1=3R2,那么在相同的时间内,电流通过R1和R2所做的功之比是( )
A.1:
3
B.3:
1
C.1:
9
D.9:
1
三:
基础巩固与培优训练
一、单选题
1.电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广泛应用于现代生活中,它们都是利用电动机来工作的,电动机工作过程中能量转化情况主要是( )
A.电能转化成热能B.电能转化成机械能C.机械能转化成电能D.化学能转化为电能
2.有一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.8V,容量为2150mA•h,则锂电池充满电后存储的电能为( )
A.8170JB.8.17JC.490.2JD.29412J
3.乔治是一个爱动手并且善于思考的同学。
一天他把自己的手机拆开,看到了一块如图所示的锂电池。
以下是他做出的判断,其中不正确的是()
A.这块电池能提供的电能大约为2.3×104J
B.图中mAh和Wh都是能量的单位
C.将这块电池充满电需要的电费将不会超过0.1元
D.这块电池提供的电能若全部用来驱动电动机,能借助机械将一个中学生提升超过20m高
4.如图甲、乙所示的电能表和电阻箱,其读数正确的是()
A.2486kW•h和2481ΩB.248.6kW•h和2481Ω
C.2486kW•h和1842ΩD.248.6kW•h和1842Ω
5.如图中的甲、乙分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数,则下列说法正确的是
A.电能表是测电功率的仪表
B.该家庭在这段时间内总共用电2000kW•h
C.电能表的计量单位是kW•h,1kW•h相当于3.6×105J
D.该电能表转盘每转过600转,电路消耗电能0.5kW•h
6.一只电能表标有“3000r/kW•h”字样,现观察转盘转了300圈,那么用电器共消耗电能是( )
A.0.9×105JB.10kW⋅hC.0.1kW⋅hD.5.4×104J
7.如图所示分别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.小英家上个月消耗的电能为1011kW⋅h
C.电能表上指示灯闪烁320次,表示家庭电路消耗电能0.2J
D.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
8.下列说法中正确的是
A.通电的时间越长,电流所做的功越多
B.通过用电器的电流越大,电流所做的功越多
C.用电器两端的电压越大,电流所做的功越多
D.电流做功越多,消耗的电能就越多
9.现有两个定值电阻R1和R2(R1>R2),按照如图所示的四种方式,分别接到电压恒为U的电源两端工作相同的时间。
则四个电路中电流做功大小关系正确的是()
A.W甲>W乙>W丙>W丁B.W甲>W丙>W丁>W乙
C.W丙>W丁>W乙>W甲D.W乙>W丁>W丙>W甲
10.小明家上次查看电能表示数为
,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是()
A.电能表是测量电功率的仪表
B.他家在这段时间内消耗的电能为
C.每消耗
电能,电能表的圆盘转了3600转
D.小明家中2000W的电烤炉和1500W的电水壶可以同时正常工作
二、填空题
11.小萍家中电热水壶的铭牌如图所示,其中额定功率已经看不清。
将电热水壶装满初温为20℃的水,让其单独工作,在一标准大气压下将水烧沸腾,她家标有“600r/kW
h”字样的电能表旋盘转动了120转。
则水吸收的热量是__J,电热水壶烧开这些水消耗的电能为__kW
h。
[(ρ水=1.0×103
、c水=
)]
12.在图所示的电路中,要使L1、L2串联,应闭合的开关是___________;若同时闭合开关S2、S3,能发光的灯是__________;电路中的干电池供电时将_____________能转化为电能。
13.如图所示是一款新型节能装置:
空气能热水器,它的制热能效比(制热量和压缩机所耗电能之比)为3∶1,某同学洗一次澡用水40kg,这些水温度由17℃升高到42℃吸收的热量为____J,若这些热量分别由空气能热水器和效率为70%的电热水器提供,则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比,可节约电能____J。
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
14.电热水壶是人们常用的家用电器。
若家庭电路中只有电热水壶工作,标有“
”的电能表的指示灯在5min内闪烁了500次,则电热水壶消耗的电能为_________J。
如果这些能量靠燃烧煤气来提供,至少需要完全燃烧煤气______m3(不考虑热量损失,煤气热值
)。
15.一只电能表上标有“220V10A”和“3000R/kWh”的字样.若该电能表的转盘转过30圈,这段时间内电路上消耗了_________度电,电流做了___________J功.
三、实验题
16.在探究“电流做功的多少与哪些因素有关”时,同学们猜想:
电流做功的多少可能与用电器两端的电压、通过用电器的电流和通电时间有关。
小浩同学利用所学知识设计并连接了如图甲所示的实验电路。
(1)小浩设计的实验中,利用小灯泡把电能主要转化为________________能来显示电流做功的多少;
(2)实验电路中的两个小灯泡
和
的规格应_______________________。
(选填“相同”或“不同”;
(3)小浩在实验电路中接入一个滑动变阻器,目的之一是为了保护电路,另一个目的是_______________;
(4)在图甲所示的电路中,两个小灯泡是_____________________(选填“串联”或“并联”)的,这样连接是为了探究电_______________的关系;
(5)完成上述探究后,小浩发现上述猜想中有一个猜想无法用图甲所示的电路验证,请你帮助小浩设计一个可以验证猜想的电路,把电路图画在图乙的虚线框内。
(______)
(6)对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想,小浩是否必须通过实验验证?
你的看法是______________(选填“不必”或“必须”),你的理由是__________________。
17.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_________比较相同时间内电流做功的多少.
(2)利用图甲可以探究电流做功多少与_________的关系,观察到的现象是_________.
(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探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:
________________.
四、计算题
18.如图所示的电路中,定值电阻R1=10Ω,R2=40Ω,电压表示数为10V;求:
(1)通过R2的电流;
(2)通电300s,电流通过R1所做的功。
19.在图所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“1A”字样.电键S闭合后,电压表V的示数为5伏.求:
①通过电阻R1的电流I1.
②电路正常工作10秒后,电流通过电阻R1做的功W1.移动滑动变阻器的滑片P,电源电压和电压表示数的比值最大为3,求电压表示数的最大值和最小值的差值.
四:
参考答案
题型总结
1.A
【详解】
生活中常用单位是千瓦时,符号是kW·h,俗称“度”;这个月使用了102度电,即消耗的电能是102kW·h。
故选A。
2.
D
【详解】
A.电流表只能测量通过用电器的电流,而电能表是能够测量用电器消耗电能的多少的仪表,故A错误;
B.电能的常用单位是千瓦时,也就是度;千瓦是电功率的常用单位,故B错误;
C.由
知道,用电器消耗电能较多,但通电时间不确定时,功率大小则不能确定,故C错误;
D.当电风扇和电烙铁消耗相同的电能时,由于电风扇主要是把电能转化为机械能,所以,产生的热量远小于电烙铁产生的热量,故D正确.
3.
A
【详解】
A.该电池储存的电能为
W=UIt=1.5V×2A×3600s=10800J=10.8kJ
故A正确;
B.电池标有“2000mAh”的字样,表示该电池以
2000mA=2A
的电流工作,可工作1h,并不表示它正常工作时的电流是2A,故B错误;
C.由于不知道电路的最大电流,所以根据P=UI,无法得知它提供的最大功率,故C错误;
D.电源是提供电压的装置,故D错误。
故选A。
4.C
【详解】
A.电动机原理是通电导体在磁场中受到力的作用,故A不符合题意;
B.电动机将电能转化为机械能,故B不符合题意;
C.氢燃料电池将化学能转化为电能,故C符合题意;
D.氢燃料电池的效率高,氢燃料电池是直接通过化学方式将化学能转换为电能,不需要通过内能和机械能的中间转换,而汽油机效率在30%左右,故D不符合题意。
故选C。
5.C
【详解】
A.因为电能表两次示数差就是消耗的电能,且注意电能表最后一位是小数,所以,由图知道,他家在这段时间内消耗的电能是:
W=8633.5kW•h-8543.2kW•h=90.3kW•h,故A错误;
B.电能表是测量消耗电能的仪表,不是测量电功率的,故B错误;
C.电能表上标有的3600r/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转过3600r,所以,当只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作10min,其消耗的电能是:
,电能表的圆盘转过的圈数是:
,故C正确;
D.由该电能表的铭牌知道,其允许接入用电器的最大功率是:
P=UI=220V×10A=2200W;但电能表属于测量仪表,不消耗电能,所以,没有额定功率,故D错误.
6.C
【详解】
A.图示电表为电能表,是测量家庭电路中用电器消耗电能(电功)的仪表,不是测量电功率,故A错误;
B.电能表表盘转72转,则电路中消耗的电能
不是电能表消耗的电能,故B错误;
C.“5(20)A”中,“5A”表示基本电流(标定电流),它是确定电能表有关特性的电流值,故C正确;
D.由图知,此时电能表的示数为368.2kW•h,故D错误。
故选C。
7.A
【详解】
由图知道,甲如果为电流表,将会造成L2短路;乙如果为电流表,将会形成电源短路,所以,甲、乙都为电压表,此时灯L1、L2串联连接,电压表甲测量L2两端电压,电压表乙测量电源电压;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,两灯泡两端的电压之比:
由于串联电路中各处的电流相等,由W=UIt知道,灯L1和L210min消耗的电能之比是:
,
故A正确。
8.B
【详解】
A.由
可得,甲电阻两端允许所加的最大电压为
乙电阻两端允许所加的最大电压为
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以两电阻并联时,电路两端允许施加的最大电压是
故A错误;
B.电路两端允许施加的电压最大时通过甲的电流
,由滑动变阻器的铭牌可知允许通过的最大电流为1.5A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路允许通过的最大电流
故B正确;
C.定值电阻工作10s产生的热量为
故C错误;
D.滑动变阻器工作10s消耗的最大电能为
故D错误。
故选B。
9.D
【详解】
将R1、R2串联后接在3V的电源上,串联电路中各处的电流相等,通过两个电阻的电流
I1:
I2=1:
1;
通电1min,两个电阻消耗电能之比
W1:
W2=I12R1t:
I22R2t=R1:
R2=5Ω:
10Ω=1:
2,
故选D。
10.B
【解析】电阻R1和R2串联在电路中时,因串联电路中各处的电流相等,所以,由W=UIt=I2Rt可得,在相同的时间内电流通过R1和R2所做的功之比:
.故选B.
点睛:
两电阻串联时通过它们的电流相等,根据W=UIt=I2Rt求出在相同的时间内电流通过R1和R2所做的功之比。
三:
基础巩固与培优训练
1.B
【详解】
电动机工作过程中,消耗了电能,将其转化为机械能,故B正确。
故选B。
2.D
【详解】
锂电池充电时电流所做的功即储存的电能为
W=UIt=3.8×2150×10﹣3A×3600s=29412J
故选D。
3.B
【详解】
A.这块电池能提供的电能大约为
故正确,不符合题意;
B.图中mAh是电量的单位,故不正确,符合题意;
C.电池能提供的电能大约为
2.3×104J≈0.006kW•h
将这块电池充满电需要的电费是,按每度电0.6元算,将这块电池充满电需要的电费将不会超过0.1元,故正确,不符合题意;
D.这块电池提供的电能若全部用来驱动电动机,能借助机械将一个中学生(体重一般取500N)提升
46m大于20m故正确,不符合题意。
故选B。
4.B
【详解】
由图可知,电能表的最后一位是十分位,所以图甲电能表的读书为
,乙图电阻箱的读数为
故选B。
5.D
【详解】
A.电能表是测量电功的仪表,故A错误;
B.由图可知,5、6月初电能表的示数分别为W1=1042.8kW•h、W2=1242.8kW•h,则该家庭在这段时间内总共用电W=W2﹣W1=1242.8kW•h﹣1042.8kW•h=200kW•h,故B错误;
C.电能表的计量单位是kW•h,1kW•h相当于3.6×106J,故C错误;
D.1200r/(kW•h)表示每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转1200转,则该电能表转盘每转过600转,电路消耗电能W′=
kW•h=0.5kW•h,故D正确;
故选D.
6.C
【详解】
由题意知,用电器消耗的电能
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.D
【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;
B.小英家上月消耗的电能为
5647.8kW⋅h﹣5546.7kW⋅h=101.1kW⋅h
故B错误;
C.1600imp/kW⋅h表示每消耗1kW⋅h的电能指示灯闪烁1600次,指示灯闪烁320次消耗的电能为
故C错误;
D.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D正确。
故选D。
8.D
【解析】
根据电功公式W=UIt可知,电流做功的多少与导体两端的电压U、通过导体的电流I和通电时间t有关,其中一个因素变大时,电流所做的功不一定越多,故ABC错误;
电流做功的过程实质上是电能转化为其他形式能量的过程,电流做功越多,转化为其他形式能量越多,消耗的电能就越多,故D正确为答案.
9.D
【详解】
根据串联和并联电路的电阻特点可知,R乙 可知,在电压和通电时间一定时,电功与电阻成反比,电阻越大,电功就越小;所以W乙>W丁>W丙>W甲,故选D。 10.C 【详解】 A.电能表是测量电能(或电功)的仪表,故A错误; B.电能表的表盘数据最后一位为小数,小明家在这段时间内消耗的电能 故B错误; C.由表盘铭牌可知,每消耗 电能,该电能表的圆盘会转3600转,故C正确; D.小明家庭电路所请允许接入的最大功率 电烤炉和电水壶同时接入的总功率 所以他家的电烤炉和电水壶不可以同时正常工作,故D错误。 故选C。 11. 0.2 【详解】 [1]由 可得, 水的质量 一标准大气压下水的沸点是 ,水吸收的热量 [2]“ ”表示每消耗 的电能,电能表旋盘转600r,电能表旋盘转动了120转消耗的电能。 12.S2L2化学能 【详解】 [1]由图可知,要使L1、L2串联,即电路中只有一条电流路径,应闭合的开关是S2。 [2]闭合开关S2、S3,L1被短路,L2正常工作,所以能发光的灯是L2。 [3]干电池属于化学电池,电路中的干电池供电时将化学能转化为电能。 13.4.2×1064.6×106 【详解】 [1]水吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(42℃-17℃)=4.2×106J [2]因空气能热水器的制热能效比为3∶1,所以,由空气能热水器提供这些热量时,消耗的电能 W1= ×4.2×106J=1.4×106J 已知电热水器的效率为70%,用电热水器加热时消耗的电能 =6×106J 则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比可节约的电能 ΔW=W2-W1=6×106J-1.4×106J=4.6×106J 14.6×105 【详解】 [1]电热水壶消耗的电能为 [2]由题意知煤气燃烧所放出的热量等于电热水壶消耗的电能,即 则有 则 15.0.013.6×104J 【解析】 “3000r/kW•h”的物理意义: 当用电器消耗1千瓦时的电能,电能表的水平转盘转过3000转,所以当它转过30转时,消耗的电能为W= kW⋅h=0.01kW⋅h=3.6×104J, 电流所做的功就等于所消耗的电能,即电流做的功为3.6×104J. 16.内不同改变灯泡的电压,便于多次实验得出普遍规律串联电压 不必见解析 【详解】 (1)[1]小灯泡工作过程中电能主要转化为内能来显示电流做功的多少。 (2)[2]灯的规格不同时,灯的亮度不同,这样才能比较相同时间内电流做功的多少;故实验电路中的两个小灯泡L1和L2的规格应不同。 (3)[3]电流做功的多少与用电器两端的电压、通过用电器的电流和通电时间有关,研究电流做功的多少与电压关系时,要控制电流和通电时间相同,只改变电压大小,故小浩在实验电路中接入一个滑动变阻器,目的之一是为了保护电路,另一个目的是改变灯泡的电压,便于多次实验得出普遍规律。 (4)[4][5]在图甲所示的电路中,两个小灯泡是串联的,根据串联电路的规律,通过的电流相等,而两灯的规格不同,分得的电压不同,所以这样连接是为了探究电流做功的多少与电压的关系。 (5)[6]研究电流做的功与电流关系时,要控制电压和通电时间相同,根据并联电路电压的规律,可将两灯泡并联,电流表分别测量两支路的电流,并在干路中串联一个滑动变阻器;如下图所示: (6)[7][8]
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