苏科版九年级全册第十一章 简单机械和功3 功优秀第2课时同步训练题

一、电能表和电功

第2课时  电功的计算

1.   会使用电功公式及推导式进行计算
2.   熟练使用串并联电路的规律

知识点01  电功的计算

公式：W = UIt

推导式：W = = I2Rt ；

单位：在国际单位制中，电功的单位与电能的单位相同，都是焦耳，简称焦，用符号J表示。

【即学即练1】

小红同学家的电冰箱正常工作时电流大约是1 A,则它正常工作10 h所消耗的电能是(　　)

A.2 200 J　　　　　　B.1.32×105 J     C.7.92×105 J    D.7.92×106 J

【答案】:D

解析:我国家庭电路的电压为220 V,根据电功公式可得电冰箱正常工作10 h消耗的电能为W=UIt=220 V×1 A×3 600 s×10=7.92×106 J,故选项D正确。

【即学即练2】

两个电阻串联在同一电源上，两端的电压之比为4：3，若改成并联连接，在相同时间内，电流通过两个电阻所做的功之比是（　　）

A．3：4 B．4：3 C．16：9 D．9：16

【答案】:A

【解答】解：因为串联在同一电源上，所以电阻中电流相同，电压与电阻成正比，所以R1:R2=U1:U2=4:3;

若改成并联连接电压和通电时间相同，据W =电流通过两根导线并联时所做的功之比：

【典例1】

如图所示的电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.3A．那么闭合S、S1后，在相同的时间内，电流通过两个电阻所做的功之比是（　　）

A．2：3 B．3：2 C．5：2 D．1：2

【答案】:A

【解答】解：当只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，电流表的示数为通过R1的电流，即I1＝0.2A；

当再闭合开关S1时，两电阻并联，电流表测干路电流，

因为并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以闭合开关S1时通过R1的电流不变；

因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R2的电流等于电流表的变化量，即I2＝0.3A；

因为并联电路中各支路两端的电压相等，所以闭合S、S1后，R1与R2的电功之比：＝＝＝＝。

【典例2】

上图中电源电压保持不变,灯泡标有“6 V　0.5A”字样,当开关S闭合时,灯泡L正常发光,电流表的示数为0.8 A,则电阻R=　　　　Ω,通电10 s,R做的功为　　　　J。 

【答案】:20　18

【解答】:当闭合开关S时,灯L正常发光,说明电源电压为U=6 V,电流表测的是总电流,则I=0.8 A,由P=UI可知:灯泡中的电流IL=0.5 A,根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知:电阻中的电流IR=I-IL=0.8 A-0.5 A=0.3 A,由I=得R==20 Ω;通电10 s电阻R做的功W=UIRt=6 V×0.3 A×10 s=18 J。

题组A  基础过关练

1.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

【答案】：D。

【解答】解：

因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，且R1＞R2，

所以，四个电路中的总电阻关系为：R甲＞R丙＞R丁＞R乙，

因电源的电压恒为U，且工作时间相等，

所以，由W＝UIt＝t可知，四个电路中电流做功大小关系为W乙＞W丁＞W丙＞W甲。

2.图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图象，将它们按图乙所示接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的电流为0.5A；再闭合开关S1，电流表示数变化了 　  　A，电阻R在10s时间做的功为 　  　J

【答案】：0.2；4。

【解析】解：（1）当闭合开关S、断开开关S1时，电路为L的简单电路，

由甲图象可知，当灯泡两端的电压UL＝2V，通过的电流IL＝0.5A，

则电源的电压U＝UL＝2V；

（2）当再闭合开关S1时，灯泡与定值电阻R并联，电流表测干路电流，

因为并联电路中各支路两端的电压相等，

所以此时R两端的电压为2V，由图象可知IR＝0.2A，

因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

所以干路电流表示数变化了0.2A，即通过电阻R的电流为0.2A，

电阻R在10s时间做的功为：

W＝UIt＝2V×0.2A×10s＝4J。

3.如图所示，电源电压恒定，R1的阻值为20Ω，R2的阻值为10Ω．当S闭合，S1、S2断开时，电流表的示数为0.5A．求

（1）电源电压；

（2）通电10s内电路消耗的总电能；

（3）当S、S1、S2都闭合时，电流表的示数变化了0.4A．则R3的阻值是多大？

【答案】

（1）电源电压为15V。

（2）通电10s内电路消耗的电能为75J。

（3）R3的阻值为100Ω。

【解析】

（3）当S、S1、S2都闭合时，R2被短路，此时R1和R3并联接入电路中，电流表测干路中的电流，此时的总电阻要小于R1，

当S闭合，S1、S2断开时，R1和R2串联接入电路中，此时的总电阻要大于R1，

所以，R1和R3并联的总电阻小于R1和R2串联的总电阻，

由欧姆定律可知，当S、S1、S2都闭合时，干路中的电流变大，

故并联后干路中的电流为：I'=0.4A+0.5A=0.9A；

通过R1的电流为：I1===0.75A；

由并联电路的电流特点可得，通过R3的电流为：I3=I′﹣I1=0.9A﹣0.75A=0.15A；

则R3的阻值为：R3===100Ω。

题组B  能力提升练

1. 两个电阻R1:R2=1:4,当它们串联在电路中时,R1、R2两端的电压之比U1:U2=         ；已知R1=10Ω,那它们并联在4V电路中,两个电阻在100s内做的功是       J

【答案】1：4；200。

【解答】解：当两电阻串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比：；则R2=4R1=4×10Ω=40Ω，所以两个电阻在100s内做的功：W总=W1+W2=×100s=200J。

2．在国家“光伏扶贫”项目中，小明家安装了太阳能发电系统，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为        能；中午时段，太阳能电池板的输出电压为500V，输出电流为20A，3h可以为电网提供电能       kW•h。

【答案】电；30。

【解答】解：

在国家“光伏扶贫”项目中，小明家安装了太阳能发电系统，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为电能；

太阳能电池板的输出电压为500V，输出电流为20A，3h可以为电网提供电能：

W=UIt=500V×20A×3h=10000W×3h=10kW×3h=30kW•h。

3.如图所示电路中，电阻R1的阻值是20Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A，求：

（1）电源电压；

（2）10s内电阻R2做的功。

【答案】

（1）电源电压是6V。

（2）电阻R2做的功是12J。

【解析】

W=UIt=6V×0.2A×10s=12J

4.某校为师生饮水方便，安装了电热水器。为测定热水器消耗的电能，关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，一段时间后，电能表的示数，由图甲示数变为图乙示数，则该电热水器在这段时间内消耗的电能为__________kW•h，等于___________J．若消耗电能的87%被水吸收，则可把________kg初温为13℃的水加热至100℃【水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）】。

【答案】2.1；7.56×106；18。

【解析】

（1）关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，电热水器在这段时间内消耗的电能：

W=7626.9kW•h﹣7624.8kW•h=2.1kW•h=7.56×106J；

题组C  培优拔尖练

1．如图所示，电源电压不变，R2=30Ω，R3=10Ω．只闭合S1，电流表Ⓐ示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为　   　Ω，电源电压为　  　V．闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为　   　，通电lmin电阻R1做的功为　    　J。

【答案】20；6；5：2；108。

【解答】解：（1）只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压。

由欧姆定律可得R1的阻值：

R1===20Ω；

根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压：

U=I（R1+R3）=0.2A×（20Ω+10Ω）=6V；

（2）闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压；

则通过R1的电流：I1===0.3A，

A2的示数（通过R2的电流）：I2===0.2A，

所以干路中电流表A1的示数：I=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A，

电流表A1、A2示数之比为==；

通电lminR1做的功：W1=I12R1t=（0.3A）2×20Ω×60s=108J。