初中物理人教版（2024）九年级全册第十八章 电功率第1节 电能 电功精品课后练习题

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1、电功与电能
（1）定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
（2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW•h）；1度=1千瓦时=1kW•h=3.6×106J。
2、电功与电能的计算
（1）电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路）
（2）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：,W1：W2=R2：R1；
③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn。
（3）解题方法点拨：①当U、I、t均已知时，利用W=UIt来计算电功较为方便。②在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W=I2Rt来取W1：W2比值，并进一步进行其他运算。③在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W=Pt来进行比较计算较为方便。
3、电功的实质
（1）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,电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程;
（2）电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
4、电功的测量
利用电能表计算电功：根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能．在计算时通常有两种方法：
（1）先根据每kW•h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能．
（2）由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。
5、电功计算公式的应用
（1）电功的计算公式
①定义式：W=UIt：
U表示某段电路两端的电压，单位是V；
I表示通过该电路的电流，单位是A；
t表示通电时间，单位是s；
W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J．
②应用公式过程中的“同一性”：
a．电路的同一性，电流通过某灯泡做的功，等于该灯泡两端的电压、通过该灯泡的电流和该灯泡通电时间的乘积．即W、U、I、t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量；
b．单位的统一性，W、U、I、t四个物理量的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不符，就必须将其换算成标准单位后，再代入公式计算．
（2）串、并联电路中电功的特点
①推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系；
a．串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2。
b．并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2。
概念规律：无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2。
②串、并联电路中电功分配关系
a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即W1：W2=R1：R2
b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即W1：W2=R2：R1。
（3）方法点拨
①当U、I、t均已知时，利用W=UIt来计算电功较为方便；
②在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W=I2Rt来取W1：W2比值，并进一步进行其他运算；
③在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W=Pt来进行比较计算较为方便。
6、电能表参数的理解与电能的求法和电能的输送
（1）参数的理解：
220V：表示电能表应该在220V的电路中使用；
10（20）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A；
50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用；
600revs/kW•h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过600圈；
（2）电能的求法：
①测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）；
②测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。
※注意：利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW•h，记住单位之间换算关系：1kW•h=3.6×106J。
（3）电能的输送
①为了合理的利用能源，发电站要建在靠近能源的地方，而用电的地方离发电站很远，因此需要把电能输送到远方，这就涉及电能的输送问题，即电能的输送；
②输送电能的基本要求是：
可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电；
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定；
经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小；
③交流高压输电的基本环节：
远距离输电原理图：
（4）减少电能损失的方法：①减小导线电阻降低输电线上电能损失：
Ⅰ．减小材料的电阻率ρ．银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线；
Ⅱ．减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电距离；
Ⅲ．增加导线的横截面积，可适当增大横截面积，太粗不可能，既不经济又架设困难；
②减小输电线中的电流降低输电线上电能损失：
Ⅰ．减少输送功率P；
Ⅱ．提高输电电压。
【考点1 电功与电能及其计算】
【典例1-1】（2023•梁溪区一模）如图所示，在“比较两个灯泡的亮暗”的活动中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使图甲和图乙中白炽灯L1和L2发光，L1的规格为“2.5V 0.3A”，L2的规格为“3.8V 0.3A”。下列说法中正确的是（ ）
①白炽灯越亮，表明在相同时间内电流做功越多
②图甲可“探究电流做功多少与电压大小的关系”
③图乙可“探究电流做功多少与电流大小的关系”
④甲和乙中，L1均比L2亮
A．只有①B．只有②③C．只有①②③D．①②③④都正确
【典例1-2】（2023•孟津县一模）生活中需要对一些物理量进行估测，以下估测最接近实际的是（ ）
A．一本物理课本的重力约为300g
B．一张纸的厚度约为10μm
C．大拇指指甲所受的大气压力约为10N
D．100W的电冰箱正常工作一天耗电约为2.4kW•h
【典例1-3】（2022•沂源县模拟）现有长度相同的铜导线甲和乙，已知甲的电阻较大，则甲的横截面积 乙的横截面积；若将它们串联在电路中，甲两端的电压 乙两端的电压，电流通过甲电阻做的功 电流通过乙电阻做的功；若将它们并联在电路中，则甲的电阻 它们并联的总电阻。（均选填“小于”、“等于”或“大于”）
【典例1-4】（2023•思明区校级模拟）在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω。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）电源电压是多少？
（2）电阻R2的阻值是多少？
（3）电路工作100s消耗的电能多少？
【变式1-1】（2022秋•市北区校级期末）关于电功，下列说法不正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能
B．电流做功的过程就是消耗电能的过程
C．用电能表可以测量电流做功的多少
D．电流越大，电流做功就一定越多
【变式1-2】（2022秋•滦州市期末）甲、乙两个用电器的电压之比为2：3，电流之比为1：2，通电时间之比为5：2，则两个用电器消耗的电能之比为（ ）
A．4：5B．2：5C．6：5D．5：6
【变式1-3】（2023•安溪县模拟）为了防止鱼虾缺氧而浮头，常在池塘中央放置增氧机。喷水式增氧机由电动泵和浮体组成，某种喷水式增氧机及工作时的情景如图所示，有关参数见表。若增氧机正常开机2h，消耗的电能是 kW•h，从环形喷口出水 kg，从而使水得到了“增氧”。（ρ水＝1.0×103kg/m3）
【变式1-4】（2023•铜梁区校级二模）如图所示的电路，R2的阻值为10Ω，闭合开关S和S1时，电流表示数为0.6A，当仅闭合开关S时，电流表示数为0.2A，求：
（1）电源电压；
（2）仅闭合开关S，通电100s，电阻R1消耗的电能。
【考点2 电功的实质和测量】
【典例2-1】（2023•新都区二模）成都的夏天高温闷热，空调作为度夏利器，正在走入每个家庭。以下关于空调的知识说法正确的是（ ）
A．空调工作时电能全部转化为内能
B．空调遥控器的电压是3V
C．夏天空调工作时将温度设置成37℃，人体会感觉很舒适
D．空调外壳是塑料制成的，最主要原因是因为塑料密度小
【典例2-2】在家庭电路中，测量消耗电能的仪表是（ ）
A．电流表B．电压表C．灵敏电流表D．电能表
【典例2-3】（2023•乾安县一模）某市轨道客车厂新研制的复兴号智能动车组，在4000m海拔试验时牵引力的功率为3100kW，在这功率下行驶200s，完成距离20km。动车组在这次试验中，牵引力做的功是 J，复兴号智能动车组把电能主要转化成 能。
【变式2-1】（2023•佛山模拟）某家用电器的能量流向图如图所示，该用电器可能是（ ）
A．电视机B．电风扇C．电饭煲D．电水壶
【变式2-2】（2022•秦淮区二模）如图所示，在“比较两个灯泡亮度”的活动中，闭合开关后，调节滑动变阻器，使图a中规格为“2.5V 0.3A”的甲灯和规格为“3.8V 0.3A”的乙灯发光，下列说法正确的是（ ）
①灯越亮说明在相同时间内电流做功越多
②图a可探究电流做功多少与电压大小的关系
③图b可探究电流做功多少与电流大小的关系
④两图中甲灯均比乙灯亮
A．只有①B．只有②③C．只有①②③D．①②③④
【变式2-3】（2023•新城区校级一模）近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度，遮阳伞虽能遮挡阳光，同时也影响骑行视线，存在很大的安全隐患。如图所示，当电动车快速行驶时，要旋转右车把，它相当于电路中的 （选填“滑动变阻器”或者“定值电阻”）；遮阳伞下方空气流速小于伞上方流速，伞下方的压强 （选填“大于、小于、等于”）伞上方的压强，使车身不稳定，容易引发事故；此时电池将电能转化成 能。
【考点3 电功计算公式的应用】
【典例3-1】（2022秋•利津县期末）如图所示，电源电压相等，已知R1＞R2＞R3＞R4，开关均闭合后，在相同的时间内，消耗电能最多的电阻是（ ）
A．R1B．R2C．R3D．R4
【典例3-2】（2022秋•西安期末）如图所示是某品牌的移动电源的输入和输出端口，其上标有：“输入：5V，2.1A，30000mA•h；输出：5V，2.1A；5V，1A；5V，1A”用这个移动电源可给3个移动电子设备同时充电，移动电源插入插座充电时，充满一次电，需要用时 h（结果保留两位小数），可储存的能量为 J；用该移动电源恰好可给标号为“3.8V 3200mA•h”的某手机电池充电10次，则该移动电源的能量利用率为 （结果精确至0.01%）。
【变式3-1】（2023•常德模拟）如图所示，导体A、B由同种材料制成。A、B等长。但A比B的横截面积大。开关闭合后，下列叙述中正确的是（ ）
A．在相同时间内，电流通过A、B做的功WA＞WB
B．在相同时间内，电流通过A、B做的功WA＝WB
C．在相同时间内，电流通过A、B做的功WA＜WB
D．无法比较电流通过A、B时所做功的大小
【变式3-2】（2023•工业园区校级模拟）我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，以手机为例，华为“Mate20pr”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充“技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示：
（1）人们在使用手机长时间通话时，手机会明显发热，其中能量的转化情况为
，损耗的能量不会转化为我们需要的能量，是因为 ；
（2）电池充满电储存的电能为 ；
（3）两个充电器一个标注“输出5V 600mA”另一个标注“输出5V 4A”其中一个是快速充电器，假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间为 s。
【考点4 电能表参数的理解与电能的求法和电能的输送】
【典例4-1】（2023•泗洪县三模）如图所示为某电能表的表盘，小明利用该电能表检测一只标识为“220V，10W”LED灯的额定功率。他关闭其他所有用电器，将该节能灯接入220V的测量电路，设计了四种测量方案，你认为最可行的是（ ）
A．测量出电能表显示消耗1kW•h电能所用时间t
B．测量出通电1小时前后表盘显示的数值之差
C．测量出1min时间内电能表指示灯闪烁的次数
D．测量出电能表指示灯相邻两次闪烁间隔时间t
【典例4-2】（2023•梧州二模）充电宝容量为20000mA•h，电压为5V，充满电后储存电能为 J，小丽要给电量为零的充电宝充满电，于是她关闭家中其它用电器，并观察到家里电能表如图所示，该电能表的转盘将转过 r。
【变式4-1】（2022秋•鄂伦春自治旗期末）如图甲、乙分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数，则下列说法中正确的是（ ）
A．电能表是计量电流的仪器
B．该家庭在这段时间内总共用电2000kW•h
C．电能表转盘每转过600转，电路消耗电能0.5kW•h
D．1kW•h相当于3.6×105J
【变式4-2】（2023•科尔沁区模拟）如图所示。用电吹风对着玻璃管上口吹风，发现乒乓球会被吸入玻璃管中并从上口飞出。原因是玻璃管上口空气流速大，压强 （填“大”“小”或“不变”）；关闭家里其他用电器，让电吹风单独工作一段时间，电能表的转盘转过600转，则该电吹风在上述时间内消耗的电能是 J。
【变式4-3】（2022•定远县二模）为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中，在两地间架设了两根等长的输电线。两根输电线的总电阻为r。已知位于电厂处的两根输电线间的电压为U，输送电能的功率为P，由于电流通过输电线发热会损失电能，该输电线路输送电能的效率为 。（输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值）
一、选择题。
1．（2023•泗县校级模拟）将三个相同的电阻R按照甲、乙两种不同的连接方式（如图）分别接到同一电源两端，则相同时间内整个电路消耗的电能之比W甲：W乙为（ ）
A．1：3B．3：1C．1：9D．9：1
2．（2023•罗庄区一模）如图，工人师傅正在用“水钻”给墙壁打孔。善于观察的小明发现使用钻孔机也很有学问，下列关于他的分析错误的是（ ）
A．向钻头注水降温是通过热传递的方式使钻头内能减小，温度降低
B．通过做功的方式使钻头的内能增加，温度升高
C．向钻头注水，水的比热容较大，可达到更好的冷却效果
D．钻头工作时，电能主要转化为热能
3．（2022秋•荆门月考）下列关于电的一些说法中正确的是（ ）
A．玻璃棒和丝绸摩擦后，玻璃棒带负电
B．家庭电路中工作的用电器越多，总电阻越大
C．导体的电阻由它两端的电压和通过的电流决定
D．电能表是用来测量电功的仪表
4．（2022秋•南岗区期末）小南对家中电冰箱进行过测试：当将家中其他所有用电器断开，只有电冰箱单独接入电路时，电能表初始示数如图（a）所示，正常工作两整天后，电能表示数如图（b）所示，则下列说法正确的是（ ）

A．这两天电冰箱消耗的电能为4J
B．这两天电冰箱消耗的电能为1.44×107J
C．这两天电冰箱实际工作时间为48h
D．电冰箱工作时，消耗的电能主要转化为内能
5．（2023•长清区二模）（多选）天上无人机，地上旋耕机，春耕尽显“科技范”。关于无人机和旋耕机以下说法正确的是（ ）
A．旋耕机有宽大的轮子是为了减小压力
B．旋耕机工作时，将内能转化为机械能
C．无人机匀速喷撒农药时，其动能减小
D．无人机工作时，将电能转化为机械能
二、填空题。
6．（2023•包河区二模）如图所示，电源电压为3V且保持不变，定值电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S，电压表示数为1V，则定值电阻R2在2min内消耗的电能为 J。
7．（2023•商丘一模）如图所示电路，电源电压不变，电阻R1阻值为5Ω。闭合开关，两电压表V1、V2的示数分别为2V和6V，则电源电压为 V，电阻R2的阻值为 Ω；通电1min，该电路消耗的总电能为 J。
8．（2023•锦州一模）小明家的电能表月初的示数是，月末的示数如图所示，则小明家本月用电 kW•h。一天晚上小明将一台“220V，968W”的电热器单独接入电路工作30min，电能表的脉冲指示灯恰好闪烁了1323次，则当时的实际电压为 V。（忽略温度对电阻的影响）
三、计算题。
9．（2023•平谷区二模）如图所示的电路，电源两端的电压为6V保持不变。闭合开关S后，电压表的示数为2V，电阻R2的功率为0.8W。求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）通电10s电路消耗的电能。
10．（2023•新城区校级模拟）随着生活水平的提高，扫地机器人逐步进入普通家庭。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电座充电等诸多智能功能。消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。如图所示是某款扫地机器人及其铭牌上的部分参数，请完成下面有关问题：
（1）电池容量“2000mAh”是指当工作电流为2000mA，能持续供电1h，若充电后，所有电量用于扫地，则可供机器人持续正常工作多少时间？
（2）已知集尘合空置时机器人运动过程中受到的阻力为16N，查阅资料获知摩擦力与压力成正比，则达到最大集尘量时机器人运动的速度是多少？
（3）机器人设有自动充电功能，当检测到电池容量低到10%时会自动返回充电为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时离充电座最远多少米？
11．（2023•泗洪县二模）如图所示电路中，电源电压恒定，当开关S1断开，S2、S3闭合测得电流表读数为0.3A。当开关S1、S2闭合，S3断开时，由于电阻R1、R2中有一个电阻出现故障，电流表读数为0.6A，已知R2的阻值为10Ω。求：
（1）电路中出现的故障是 ；
（2）电源电压；
（3）R1的阻值；
（4）若电路正常工作，在1min内，电流通过电阻R1做的功最少为？
12．（2023•渭南二模）图甲为汽车远、近光灯的自动控制模拟电路，图乙是某型号汽车远、近光灯构造示意图。在一个灯泡里面装有两个不同阻值的钨丝，近光灯钨丝电阻4.8Ω，电压12V，远光灯钨丝电阻38.4Ω，电压48V。控制电路主要由电磁铁、调节电阻R0、光敏电阻R组成，电源电压恒为3V。闭合开关S，当电磁铁线圈中电流I≥0.3A时，衔铁被吸下，触点b、c相接触，光敏电阻的阻值大小与光照程度E（单位：cd）的变化关系如图丙所示，当光照强度＜3cd时，远光灯打开，线圈的组织忽略不计。
（1）A、B两电源的电压值分别为UA＝ V，UB＝ V。
（2）求调节电阻R0的阻值。
（3）小明爸爸的汽车灯型号与本题中的相同，某天晚自习后小明爸爸开车接小明回农村老家，开车耗时30分钟，其中10分钟路程光照强度不低于3cd，求整个路程小明爸爸汽车两个远光灯消耗的电能为多少？
（4）若要使汽车远光灯在光照强度更低时自动打开，请你写出一条对该控制电路改进的措施： 。
额定电流/A
额定电压/V
流量/（m3•h﹣1）
0.5
220
3.5
电池名称
锂离子电池
电压
3.7 V
容量
4200 mAh
项目
指标参数
工作电压
10V
净重
4kg
最大集尘量
1kg
功率
30w
电池容量
2000mAh