18.1 电能 电功（专题训练）【七大题型】（解析版）

181 电能 电功（专题训练）【七大题型】 【题型1 电功与电能】............................................................................................................................................. 1 【题型2 电功的实质】............................................................................................................................................. 4 【题型3 电功与电能的计算】.................................................................................................................................6 【题型4 电功计算公式的应用】...........................................................................................................................18 【题型5 电能表】................................................................................................................................................... 24 【题型6 电功的测量】...........................................................................................................................................28 【题型7 电能的输送】...........................................................................................................................................30 【题型1 电功与电能】 1．（2023•吉林三模）在国际单位制中，电功的单位是（ ） ．安培 B．伏特 ．焦耳 D．瓦特 【答】 【分析】根据我们对于电功的单位焦耳的了解来解答。 【解答】解：、安培（）是电流的单位，故不合题意； B、伏特（V）是电压的单位，故B 不合题意； 、焦耳（）是国际单位制中电功的单位，故符合题意； D、瓦特（）是功率、电功率的单位，故D 不合题意。 故选：。 2．（2023•怀集县二模）在下列用电器工作的过程中，电能全部转化为内能的是（ ） ．电风扇 B．电热水壶 ．电视机 D．电冰箱 【答】B 【分析】做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外；用电器消耗了电能，获得了其它 形式的能量，就是一个电流做功的过程。 【解答】解： ．电风扇工作时，把电能转化为机械能和内能，故不符合题意； B．电热水壶工作时，把电能全部转化为内能，故B 符合题意； ．电视机工作时，电能主要转化为声能、光能和内能，故不符合题意； D．电冰箱工作时，将电能转化为压缩机的机械能和内能，故D 不符合题意。 故选：B。 3．（2022 秋•兰州期末）电流经过用电器做功1，1 等于（ ） ．1V• B．1V/ ．1V••s D．1k• 【答】 【分析】题目选项中是复合单位，我们要根据组成复合单位的物理量的计算来判断。 【解答】解：电功等于电压、电流和时间的乘积，即＝Ut；电压的单位是V，电流的单 位是，时间的单位是s，所以1＝1V••s。 故选：。 4．（2022 秋•宝丰县期末）（多选）关于电流做功，下列说法中正确的是（ ） ．导体两端的电压越大，通电时间越长，电流做功就越多 B．通过导体的电流越大，通电时间越长，电流做功就越多 ．导体两端的电压越大，电流越大，通电时间越长，电流做功就越多 D．通过导体的电流越大，电阻越大，通电时间越长，电流做功就越多 【答】D 【分析】利用电功的计算公式＝Ut＝2Rt 进行分析和判断。 【解答】解：电流做功＝Ut，即电流做功与电压、电流及通电时间有关。 、导体两端的电压越大，通电时间越长，由公式＝Ut 可知，没有考虑通过的电流，缺少 条件，所以结论不正确，故不正确； B、通过导体的电流越大，通电时间越长，由公式＝Ut 可知，没有考虑两端的电压，缺 少条件，所以结论不正确，故B 不正确； 、导体两端的电压越大，电流越大，通电时间越长，由公式＝Ut 可知，电流做功就越多， 故正确； D、通过导体的电流越大，电阻越大，通电时间越长，＝2Rt 可知，电流做功就越多，故 D 正确。 故选：D。 5．（2023•武进区校级模拟）如图将L1、L2两灯泡串联接入电路中，观察到灯泡L1比灯泡 L2 更亮，该电路可以验证电功大小与 电压 的关系，同时我们还可以判断此时两灯 的电阻关系为R1 大于 R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答】电压；大于。 【分析】将L1、L2两灯泡串联接入电路中，观察到灯泡L1比灯泡L2更亮，说明L1的实 际功率大于L2的实际功率，根据电功率公式P＝U 可知两灯的电压关系，然后根据电功 公式＝Ut 推断验证关系；据电功率公式P＝2R 的变形公式R＝ 推导R1和R2大小关系。 【解答】解：将L1、L2两灯泡串联接入电路中，观察到灯泡L1比灯泡L2更亮，说明L1 的实际功率大于L2的实际功率；串联电路中各处电流相等，根据P＝U 可知，L1两端的 电压大于L2两端的电压；根据电功公式＝Ut 可知，在电流和时间相同时，电压越大， 电流做功越多，因此可以验证电功大小与电压的关系； 根据电功率公式P＝2R 的变形公式R＝ 可知，电流相等时，用电器电功率越大，电 阻越大，因此R1大于R2。 故答为：电压；大于。 6．（2023•二道区一模）小明做菜时发现厨房中涉及很多物理知识：电饭锅做饭的过程把 电能主要转化成 内 能；炒菜时，将菜放入锅里后菜的温度升高，这主要是通过 热传递 的方式改变内能的；能闻到饭菜的香味，这是 扩散 现象；小明家3 月份用 了15m3 的天然气，若天然气的热值是35×107/m3，这些天然气完全燃烧放出热量 525×10⁸ 。 【答】内；热传递；扩散；525×10⁸。 【分析】用电器工作的过程就是消耗电能的过程，也是电能转化成其它形式能的过程； 改变物体内能的方法：做功和热传递； 一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，这种现象是扩散现象； 根据Q＝Vq 计算出天然气燃烧放出的热量。 【解答】解：电饭锅做饭的过程消耗电能，把电能主要转化成内能； 炒菜时，将菜放入锅里后菜的温度升高，这主要是通过热传递的方式改变内能的； 闻到饭菜的香味，是分子运动的结果，即扩散现象； 15m3天然气完全燃烧放出的热量：Q＝Vq＝15m3×35×107/m3＝525×108。 故答为：内；热传递；扩散；525×10⁸。 【题型2 电功的实质】 7．（2023•徐州）灯泡中有电流时，灯泡发光。关于这个过程中的能量转化，下列说法正 确的是（ ） ．灯泡消耗的电能全部转化成了光能 B．因为消耗电能，流过灯泡后的电流变小了 ．电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能 D．光能最终消失了，没有转化成其他形式的能量 【答】 【分析】（1）灯泡工作时，将电能转化为光能和部分内能； （2）灯泡工作过程中，流过灯泡的电流大小不变； （3）电流做功的过程就是电能转化为其它形式能量的过程，电流做了多少功，就有多 少电能转化为其它形式的能量； （4）能量在转化的过程中，即不能凭空产生，也不能凭空消失。 【解答】解：．灯泡消耗的电能转化为光能和内能，故错误； B．灯泡工作过程中，消耗的是电能，流过灯泡的电流大小不变，故B 错误； ．用电器消耗电能的过程，实质上是电能转化为其它形式能量的过程。电流做了多少功， 电路中就消耗了多少电能，故正确； D．由能量守恒定律可知，光能最终转化成其他形式的能量，故D 错误。 故选：。 8．（2023•长汀县模拟）如图所示，对比图中白炽灯和LED 灯将电能转化为其他形式能的 情况，可得（ ） ．白炽灯发光时，电能主要转化为光能 B．白炽灯发光时，灯丝会凝华 ．LED 灯可以把电能全部转化为光能 D．LED 灯发光的效率较高 【答】D 【分析】根据图示可知白炽灯与LED 灯发光时的能量转化以及发光效率；升华是指固 体直接变为气体的过程。 【解答】解：．根据图示可知，白炽灯发光时，电能转化为了20%的光能和80%的内能， 显然大量的电能转化为内能，故错误； B．白炽灯发光时，温度较高，灯丝容易升华，故B 错误； D．根据图示可知，LED 发光时，电能转化为10%的内能和90%的光能，与白炽灯相比， LED 灯发光的效率较高，故错误、D 正确。 故选：D。 9．（2023•云岩区校级模拟）我们家中有不同的用电器设备，用电器把电能转化为我们所 需要的各种能量。下面的用电器中将电能主要转化为机械能的是（ ） ．热水器 B．电暖炉 ．微波炉 D．洗衣机 【答】D 【分析】做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外。用电器消耗了电能，获得了其它 形式的能量，就是一个电流做功的过程。 【解答】解：电炉、电热毯、电饭锅工作时，都是把电能转化为内能；洗衣机是把电能 转化为机械能，故D 符合题意。 故选：D。 10．（2023•四平模拟）如图所示，是一辆新款电动自行车，将车钥匙插入锁孔并顺时针旋 转一下，车子就通电了，这个车钥匙相当于电路中的 开关 。车子行驶时，通过车 内的电动机电能转化为 机械能 。 【答】开关；机械能。 【分析】电动自行车中，钥匙相当于开关，可以控制电路的通断；电动机工作时将电能 转化为机械能。 【解答】解：由题意可知，将车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，说明 这个车钥匙相当于电路中的开关； 车子行驶时，通过车内的电动机将电能转化为机械能，为电动车提供动力。 故答为：开关；机械能。 11．（2023•连云港二模）家庭电路中，电热水壶应与其他家用电器 并 联。电热水壶 工作时是将 电 能转化为 内 能。若用电热水壶加热2kg 的水，使其温度从25℃ 升高到75℃，则水吸收的热量是 42×10 5 ，已知水的比热容是42×103/（kg•℃）。 【答】并；电；内；42×105 【分析】（1）家庭电路中，各家用电器之间并联连接；用电器工作时，将电能转化为 其它形式的能； （2）已知水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用公式Q 吸＝m（t t ﹣0）可求水 吸收的热量。 【解答】解：家庭电路中各用电器之间或插座之间都是并联连接，这样在工作时才会互 不影响，电则热水壶应与其他家用电器并联； 电热水壶是利用电流的热效应工作的，工作时将电能转化为内能； 水吸收的热量： Q 吸＝m（t t ﹣0）＝42×103/（kg•℃）×2kg×（75 25 ℃ ℃ ﹣ ）＝42×105。 故答为：并；电；内；42×105。 【题型3 电功与电能的计算】 12．（2023•和田市模拟）如图所示，手电筒中的电流为06，电源为三节干电池，则该手电 筒中的小灯泡工作1m 消耗的电能约为（ ） ．27 B．81 ．162 D．9720 【答】 【分析】1 节干电池的电压为15V，求出电源电压；根据＝Ut 求出灯泡1m 消耗的电能。 【解答】解：电源电压为：U＝15V×3＝45V， 小灯泡工作1m 消耗的电能为：＝Ut＝45V×06×60s＝162；故BD 错误，正确。 故选：。 13．（2022 秋•龙亭区校级期末）如图所示，电源电压不变，只闭合开关S1，电流表示数 为03，再闭合S2，电流表示数变化了04。则同时闭合S1、S2后，相同时间内R1、R2消 耗的电能之比是（ ） ．3：4 B．4：3 ．7：3 D．4：7 【答】 【分析】当只闭合S1时，R1单独接入电路；再闭合S2时，R1、R2并联； 已知电流表前后两次示数关系，可以得到通过两只电阻的电流，利用公式＝Ut 比较消耗 的电能。 【解答】解： 由图知，只闭合S1时，R1单独接入电路，电流表测R1的电流，则1＝03； 再闭合S2时，R1、R2并联，电流表测干路中的电流， 两只开关都闭合时，由于并联电路中各电阻互不影响，所以通过R1 的电流仍然为1＝ 03， 电流表示数变化了04，则说明通过R2的电流为2＝04， 由于并联电路各支路两端的电压相等，则U1＝U2，所以，在相同时间内R1、R2消耗的 电能之比为： ＝ ＝ ＝ ＝ 。 故选：。 14．（2023•青羊区模拟）下列对一台智能手机涉及的物理量的估测中，最接近实际的是（ ） ．使用一周耗电约1k• B．电池电压2×105mV ．长度约为2×107m D．质量约为2×10 4 ﹣t 【答】D 【分析】一台智能手机一天耗电量约0021k•，据此计算使用一周耗电量； 一台智能手机的电池电压约在35V～42V 之间，长度约为15m，质量约在150g～200g 之 间。 【解答】解：一台智能手机一天耗电量约0021k•，使用一周耗电0021×7＝0147k•＜ 1k•，故错误； 一台智能手机的电池电压约在35V～42V 之间，2×105mV＝200V，故B 错误； 一台智能手机的长度约为15m，2×107m＝002m＝2m，故错误； 一台智能手机的质量约在150g～200g 之间，2×10 4 ﹣t＝200g，故D 正确。 故选：D。 15．（2023•西山区二模）（多选）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动 变阻器的滑片P 在某两点间移动过程中，电流表与电压表V1 的示数关系如图乙所示， 当电流表示数为04 时，两电压表示数恰好相等。下列判断正确的是（ ） ．电源电压是6V B．滑动变阻器滑片移动过程中阻值变化范围是2～25Ω ．滑动变阻器滑片P 向右移动时，小灯泡L 的阻值变大 D．小灯泡的阻值最大时，电流通过它1m 内做的功为12 【答】B 【分析】由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1 测小灯泡两端的电压，电 压表V2测滑动变阻器R 两端的电压，电流表测电路中的电流； （1）根据图乙可知，当电流表示数为04 时，电压表V1的示数为U1为3V，根据两电压 表的示数相等和串联电路的电压特点求出电源电压； （2）根据图乙可知电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，由图知 此时灯泡两端电压，由串联电路电压的规律算出滑动变阻器此时电压，由欧姆定律算出 滑动变阻器接入电路的最小阻值； 根据图乙可知电路中的最小电流，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，由图知此时灯 泡两端电压，由串联电路电压的规律算出滑动变阻器此时电压，由欧姆定律算出滑动变 阻器接入电路的最大阻值，进而判断出滑动变阻器的阻值范围； （3）由图判断出滑动变阻器滑片P 向右移动时，滑动变阻器接入电路电阻的变化，由 ＝ 判断出电路电流的变化，小灯泡亮度的变化、灯丝温度的变化以及小灯泡L 阻值的 变化； （4）当小灯泡的电流最大时，小灯泡最亮，灯丝的温度最高，小灯泡的阻值最大，由 图乙知此时小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，根据＝Ut 算出电流通过它1m 内做 的功。 【解答】解：、由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1 测小灯泡两端的电 压，电压表V2测滑动变阻器R 两端的电压，电流表测电路中的电流； 由图乙可知，当电流表示数为04 时，电压表V1示数为3V，此时两电压表的示数相等， 根据串联电路电压特点可知，电源电压为U＝3V×2＝6V，故正确； B、由图乙可知，电路中的电流最大为05，此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，此时 灯泡两端电压为U1＝5V， 滑动变阻器此时电压为：U2 小＝6V 5V ﹣ ＝1V， 则滑动变阻器接入电路的最小阻值为： R 滑小＝ ＝ ＝2Ω； 由图乙可知，电路中的电流最小为02，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，此时灯泡 两端电压为U1′＝1V， 滑动变阻器此时电压为：U2 大＝6V 1V ﹣ ＝5V， 则滑动变阻器接入电路的最大阻值为： R 滑大＝ ＝ ＝25Ω， 所以滑动变阻器滑片移动过程中阻值变化范围是2～25Ω，故B 正确； 、由图知滑动变阻器滑片P 向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电 阻变小，由＝ 知电路的电流变大，小灯泡变亮，小灯泡的灯丝温度升高，小灯泡L 的 阻值变大，故正确； D、当小灯泡的电流最大时，小灯泡最亮，灯丝的温度最高，小灯泡的阻值最大，由图 乙知此时小灯泡两端的电压为5V，通过小灯泡的电流为05，电流通过它1m 内做的功 为：＝Ut＝5V×05×60s＝150，故D 错误。 故选：B。 16．（2023•碧江区 校级四模）（多选）某科技小组设计了一种预防电梯超员的压力传感 报警装置，其工作电路如图甲所示。模拟实验中获得的数据如下：电源电压保持3V 不 变，报警器R0 的阻值恒为5Ω，压敏电阻Rx 随所受压力F 的变化图象如图乙所示，当 Rx所受压力达到10，报警器R0开始发出报警信号，则（ ） ．压力越大，压敏电阻Rx越大 B．压力为5 时，Rx两端的电压为25V ．当电路中电流达到03 时，报警器启动报警 D．装置待机时间1，电路消耗的电能为108×103 【答】D 【分析】（1）由图乙可知压敏电阻Rx随所受压力F 的变化情况； （2）由图乙可知，当压力为5 时，压敏电阻Rx的阻值，根据串联电路的电阻特点求出 电路中的总电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据欧姆定律求出Rx两端的电压； （3）当电路中电流达到03 时，根据欧姆定律求出电流中的总电阻，根据串联电路的电 阻特点求出压敏电阻Rx的阻值，由图乙可知Rx所受压力，据此判断报警器是否启动报 警； （4）装置待机，Rx所受压力为0，由图乙可知压敏电阻Rx的阻值，根据串联电路电阻 特点求出电路中的总电阻，根据＝ t 求出待机1 电路消耗的电能。 【解答】解：由图可知，报警器R0与压敏电阻Rx串联，电流表测量电路中的电流； 、由图乙可知，压敏电阻Rx随所受压力F 的增大而减小，所以压力越大，压敏电阻Rx 越小，故错误； B、由图乙可知，当压力为5 时，压敏电阻Rx的阻值为15Ω，根据串联电路的电阻特点 可知，此时电路中的总电阻：R＝R0+Rx＝5Ω+15Ω＝20Ω， 此时电路中的电流：＝ ＝ ＝015， 由＝ 可知，Rx两端的电压：Ux＝Rx＝015×15Ω＝225V，故B 错误； 、当