18.1 电能 电功（原卷版）

第十八章 电功率 第1 节 电能 电功 1 了解电能和我们生活的关系，知道电能的单位。 2 会读家用电能表，会通过电能表计算家庭电费，有节约用电的意识。 3 从能的转化角度认识电能，能结合生活实例思路点拨电能转化是通过电流做功实现的。 4 通过实例理解电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关，能利用电功公式进行相关计算。 一、电能： 1 来源：电源（其他形式的能→电能） （1）干电池、蓄电池、锂电池：化学能→电能； （2）水力发电站：机械能→电能； （3）太阳能发电：光能（太阳能）→电能； （4）核电站：核能→电能； 2 应用：用电器（电能→其他形式的能） （1）灯泡：电能→内嫩、光能； （2）电风扇：电能→机械能； （3）电烤箱、开水壶、电磁炉、电饭锅：电能→内能； （4）电视机：电能→光能、声能； 3 符号： 4 单位： （1）国际单位：焦耳，简称焦（）； （2）常用单位：千瓦时（k·），也叫“度”； （3）换算关系：1 度=1k·=1000×3600s=36×106 5 电能的测量： （1）仪表：电能表（测量用户消耗的电能多少的仪表） （2）参数：电能表上“220V”、“10（40）”、“480R/k”等字样： ①表示电能接在220V 的电压下使用； ②电能表的标定电流是10；（长时间正常工作的电流） ③短时间允许通过的最大电流为40； 学习目标 1 预习导学 02 ④每消耗一度电电能表转盘转480 转。 说明：超过40 也并不一定就是要损坏,只是已不安全,并有可能不能准确的计量,当然长期超过40 的确会做电 表容易损坏。 6 电能表的读数： （1）测量较大电功时用刻度盘读数。 ①标有红色标记的数字表示小数点后一位。 ②前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。 如：电能表月初读数： 月底读数： 这个月用电 196 度，合 7056×10 7 。 （2）较小电功时，用表盘转数读数。 如：某用电器单独工作电能表（3000R/k）在10 分钟内转36 转则10 分钟内电器消耗的电能是 432×10 4 。 二、电功： 1 概念：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 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。 （1）电池充电把 电能 转化为 化学能 ，放电时把 化学能 转化为 电能 ； （2）电动机把 电能 转化为 机械能 ； （3）灯泡把 电能 转化为 光能 和 内能 。 4 规定：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。 5 符号：； 6 公式：=Ut（适用于所有电路）； W =UIt=I2 Rt=U 2 R t 。 7 单位： （1）电功：焦耳（）；1=1V··s （2）公式中物理量的单位：U（电压：伏特V），（电流：安倍），t（时间：秒s） 8 公式变形： （1）=2Rt；（常用于串联电路） （2） W =U 2 R t ；（常用于并联电路） 9 串联电路的电功： （1） W 1 W 2 =U 1 It U 2 It =U 1 U 2 = R1 R2 ； （2）=1+2+…+ 10 并联电路的电功： （1） W 1 W 2 = UI 1t UI 2t = I1 I 2 = R2 R1 ； （2）=1+2+…+无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功：=1+2+…+ 知识点一：电能和电功 【探究重点】 1. 电流做功的实质：电流做功过程，实际就是电能转化为其他形式的能量（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，也就消耗了多少电能。 2. 电流做功的形式：电流通过各种用电器，可以使其运动、发热、发光等，这些都是电流做功的表现。 3．影响电流做功多少的因素：电流所做的功，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。 4．电功公式： （适用于所有电路）。 【例题精讲】．（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 【巩固训练】（2023•滨州）如图所示，电源电压恒定不变，定值电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关，电流表的示数 为05，1的示数为03，则电源电压为 V，定值电阻R2在1m 内消耗的电能为 。 探究提升 03 知识点二：电能表 【探究重点】 1 电能表铭牌的意义：“220V”—表示电能表应该在220V 的电路中使用，并不是说电能表只能在220V 的电路 中使用； 2 电能表铭牌上的“10（20）”表示：这个电能表的标定电流为10，额定最大电流为20（此处20 不是短时间 内允许通过最大电流而是额定最大电流）； 3 电能表示数最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。 4、利用电能表计算所消耗的电能，通常有两种方法：先根据每 k·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，计算公式为 ；电能表在一段时间内前后两次示数的差值，也是这段时间内所消耗的电能，计算公式为 。 【例题精讲】（2023•宿迁）关于图中小明家的电能表，下列选项正确的是（ ） ．电能表的示数为20236 B．电能表能正常工作的最大电流是40 ．电能表是测量电功率的仪表 D．脉冲指示灯闪的越快，电路消耗电能越多 【巩固训练】（2023•湘潭）如图是电能表表盘示意图，下列说法正确的是（ ） ．电能表是用来测电功率的仪器 B．此时电能表的读数为61985k• ．这个电能表通过的电流一定为10 D．这个电能表应该在220V 的电路中使用 1．（2023•本溪二模）如图所示的充电宝容量为10000m•，给手机充电时充电电压为5V。下列说法正确的是 （ ） ．充电宝给手机充电时，充电宝将电能转化为化学能 B．给充电宝充满电，可以存储18×105k•的电能 ．充电宝上的二极管指示灯是利用半导体材料制作的 D．给充电宝充电时，充电宝相当于电路中的电源 2．（2023•涟源市一模）有两个电路元件和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示，把它们串联在电 路中，如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为02，则电源电压和元件的1m 内消耗的电能分别是（ ） ．20 V 08 B．45 V 05 强化训练 040 ．25 V 10 D．45 V 24 3．（2023•西城区校级三模）额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能和通电时间t 的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是（ ） ．正常工作时，电热水壶比电烤箱产生的热量少 B．正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大 ．正常工作时，通过电饭锅的电流最大 D．在一个月内，电热水壶消耗的电能一定最多 4．（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，10”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，你认为最可行的是 （ ） ．测量出电能表显示消耗1k•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 ．测量出1m 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 5．（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 6．（2023•番禺区校级二模）分别将LED 灯L1和小灯泡L2分别接入电路，测得电压电流如图所示，实验中LED 灯比小灯泡亮得多。下列说法正确的是（ ） ．L1所做的功比L2多 B．L1做功比L2做功快 ．L1 每秒钟消耗电能比L2少 D．L1每秒钟消耗电能比L2多 7．（2023•常德模拟）如图所示，导体、B 由同种材料制成，、B 等长，但比B 的横截面积大。开关闭合后，下列 叙述中正确的是（ ） ．在相同时间内，电流通过、B 做的功＞B B．在相同时间内，电流通过、B 做的功＝B ．在相同时间内，电流通过、B 做的功＜B D．无法比较电流通过、B 时所做功的大小 8．（2023•蒙阴县一模）如图甲，电源电压保持不变，闭合开关S，变阻器滑片从端滑到b 端的过程中，电流表示 数与电压表示数U 的关系图象如图乙所示。以下思路点拨正确的是（ ） ．电源电压是3V B．R1的电阻值是20Ω ．R2的最大电阻值是10Ω D．当滑片P 移到中点时，电阻R1工作10s 消耗4 的电能 9．（2023•茂南区校级一模）一种电工工具由一个小灯泡L 和一个定值电阻R 并联而成，通过L、R 的电流跟其两 端电压关系如图所示。由图可得定值电阻R 的阻值为 Ω；当把这个工具接在电压为2V 的电路两端，L、R 并联电路的总电流为 ，工作5s，则消耗的总电能为 。 10．（2023•武安市四模）小明一家外出旅游，出门前，家里的电能表的示数如图所示。当他们旅游回来，电能表 示数变为20393k•，则这段时间内由于家里用电器待机而浪费的电能是 k•。小明发现旅游时携带的移动充 电宝剩余电量为0。充电宝容量为20000m•，充电电压为5V，他关闭家中其他用电器，给充电宝充满电，则电 能表的转盘转过 r。 11．（2023•获嘉县二模）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，闭合开关，电流表指针几乎不偏转，电压表指针 大幅度偏转，则电路的故障可能是滑动变阻器处 。排除故障后，把滑动变阻器的滑片从端移动到b 端的过 程中，两电表的示数变化如图乙所示，综合以上信息可知此电路电源的电压为 V；若该电路以最大电功率 工作10s，将消耗电能 。 12．（2023•盐城三模）小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图所示。工作电路中有两 盏规格均为“220V 44”的灯泡L，天渐暗时灯自动发光，天渐亮时灯自动熄灭。控制电路中电源电压U 恒为 6V，定值电阻R0为200Ω。在一定范围内，光敏电阻R 的阻值与光照强度E（光照强度E 的单位为lx，光越强 光照强度越大）之间存在一定关系，部分数据如表所示。电磁铁的线圈电阻忽略不计，当天色渐暗，通过线圈 的电流为002 时，恰好启动工作电路的照明系统。则： 光照强度E/lx 10 20 30 40 50 光敏电阻R/Ω 120 60 40 30 24 （1）两盏灯均正常发光时，工作电路中的总电流是多少？ （2）若每天工作10，该两盏灯泡一天需要消耗多少度电？ （3）照明系统恰好启动时，光敏电阻R 的阻值是多少？此时光照强度是多少？ 1（2022•青岛）下列电流做功的过程中，电能主要转化为机械能的是（ ） ．电风扇吹风 B．电灯发光 ．电饭锅煮饭 D．电解水制氧 2．（2022•宜宾）图中，用电器工作时，将电能全部转化为内能的是（ ） ． 电脑 B． 电热水壶 ． 洗衣机 D． 微波炉 3．（2022•郴州）老王的手机电池的铭牌上标有“5V 4000m•”的字样，手机正常使用时功率为2。如果他在电池电 量剩余30%时，立刻插上30 的充电器，并持续正常使用，直到电量充满。他这次给手机充电的时间是（ ） ．02 B．047 ．05 D．067 4．（2023•哈尔滨）小明家3 月末和4 月末电能表表盘示数如图所示，则小明家4 月份用电 k•，若以当地电价 05 元/度计算，小明家4 月份应缴纳电费 元。 5．（2023•阜新）如图所示是小新家中电能表上的信息，该电能表应接在 V 的电路中使用。若小新只让家中 2000 的热水器工作15m，消耗的电能为 ，此时电能表的示数变为 k•。 6．（2023•宜昌）某品牌电动汽车的电池容量为130，额定电压为400V，充电时它将电能转化为 能存储起来， 充满电后它存储了 k•的能量。 7．（2023•烟台）如图甲所示，电源电压恒定不变，R1的阻值为10Ω，图乙是小灯泡L 的电流与电压关系的图象。 当只闭合S1、S2时，电压表示数为2V，通过小灯泡的电流为 ，电源电压为 V；当只闭合S2、S3时， 电压表示数为4V，电路在1m 内消耗的电能为 。 8．（2022•海南）如图甲电路中，电源电压保持不变。闭合开关后，调节电阻箱的阻值，记录多组数据，得到电 流随电阻箱阻值变化的图像如图乙所示，电源电压为 V；当电流＝05 时，通电10s 电阻箱消耗的电能为 。 9．（2023•重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为2V，R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，闭合开关S。求： （1）通过R1的电流； （2）通电50s，R2消耗的电能。 10．（2023•重庆）如图所示的电路中，电源电压恒为6V，R1为20Ω，R2为30Ω。求： （1）只闭合开关S1时，电流表的示数； （2）闭合开关S1、S2，R2在1m 内消耗的电能。