专题07 电能和核能【考点清单】（解析版）

专题07电能和核能专题07电能和核能学习目标：学习目标：1.了解电能2.了解电功的计算3.了解核能考点整理考点整理一、电能电流所做的功叫做电功。电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能的过程，电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。2.国际单位制中功的单位是焦耳，生活中常用千瓦时（度）做电功的单位。lKW.h=3.6X10。测定电功的仪表叫电能表，俗称电度表。3.电能表的参数及意义：(1)“220V”表示该电能表应在电压为220V的电路中使用。(2)“10(20)A”表示此电能表的标定电流为10A，在短时间内使用时电流允许大些，但最大不能超过20A。（3）“600r/(KW•h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1KW•h的电能，电能表转盘转过600转。4、电功的计算公式：(1)电功的计算公式W=Pt=UIt。电功的单位是焦耳。(2)根据欧姆定律,电功的计算公式可以推导为:W=IRt或W=Ut/R。5、电功率的大小与电路两端的电压U和通过电路的电流I有关，实验表明：电功率等于电压U跟电流I的乘积，公式为P=UI。即在电压相等时，电流越大，电功率就越大;在电流相等时，电压越高，电功率就越大。电功率的计算式是P=W/t，导出公式有P= UI=IR=U/R。用电器正常工作时的电压叫额定电压。在额定电压下的电功率叫额定功率;用电器在实际工作时的电功率叫实际功率，用电器只有在额定电压下才能正常工作。如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压，用电器不能正常工作;如果用电器两端的电压大于额定电压，用电器不仅不能正常工作，严重时还会烧坏用电器。某灯泡标有“PZ220-60”的字样，“220”表示其额定电压是22V，“60”表示其额定功率是60W。6.在“测s小灯泡的电功率”实验中：(1)实验目的:测定小灯泡额定电压下的功率和小灯泡不在额定电压下的功率。(2)实验中必须测出的物理量有U、I。(3)实验原理P=UI。(4)实验中用滑动变阻器的目的:可以调节电路的电压、电流，它和灯泡应串联。(5)连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片置于最大阻值位置。7.根据电功率的原理，分别测出用电器工作时两端的电压和通过用电器的电流，即可测得其此时的实际功率。若在电路中接人滑动变阻器，调节滑片位置，使用电器两端的实际电压与其额定电压值相等，即可测得其 额定功率。8.在测某小灯泡的额定功率时，只能测一次，即测小灯泡在额定电压下的功率;因为任何用电器都只有一个固定的额定功率。9.电流流过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。从能量的转化看，电流流过导体发热实质上是电能转化为内能的过程。各种各样的电热器都是利用电流的工作的，如电热水壶、电热毯等电热器。10.英国的物理学家焦耳最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系。即电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律焦作焦耳定律，表达式为Q=IRt。二、核能1.核能是原子核结构发生变化的过程中释放出的能世，它又叫原子能。获得核能的两条途径是核裂变和核聚变。人类利用核能过程中主要要预防核污染，它会给人类造成很大的伤害。2.裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出能世的过程;聚变是使2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。原子核的裂变和聚变都会产生一些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见、能盘很高的射线，如α射线、β射线、γ射线。3.核电站是利用核能发电的电站，目前的核电站都是利用链式裂变反应产生的能量来发电的，核电站的主要组成部分是反应堆、热交换器、汽轮机、发电机等。4.请填写核电站中发生的能量转化。核能→内能→机械能→电能。即时练习即时练习1．将两电炉丝R1、R2串联起来，接在如图所示的电路中。若R1＞R2，则先被点燃火柴是（）A．电炉丝R1上的火柴 B．电炉丝R2上的火柴C．两电炉丝上的火柴同时被点燃 D．无法确定【答案】A【解答】两电炉丝R1、R2串联，通过它们的电流和通电时间相同，因为R1＞R2，所以电阻R1产生的热量多，温度高，那么它上面的火柴先被点燃，故A正确，而B、C、D错误。2．小科制作了一个利用电路测物体重力的小仪器，如图所示。当秤盘不放任何物体时，滑片P恰好处于a点，则下列说法正确的是（）A．可将电流表的表盘改装用来显示重力大小B．随着所放物体重力变大，电路消耗的功率将变小C．适当增大电源电压，可使测量结果更准确D．R1短路将使测量结果偏小【答案】C【解答】根据图片可知，电阻R1与电阻R2串联，电流表测总电流，电压表测R2上半部分的电压。

A.当物体重力增大时，滑片向下移动，但是R2始终是全部接入电路，因此电流表的示数不变，那么就不能将电流表改装显示重力，故A错误；

B.物体重力增大，滑片下移，但是电路的总电阻不变。根据公式可知，电路消耗的功率保持不变，故B错误；

C.适当增大电源电压，那么电压表的示数也会相应增大，从而使指针偏转更大的幅度，测出结果更准确，故C正确；

D.如果R1短路，那么电压表的示数会增大，使测量结果偏大，故D错误。3．下列物理量的估测中，最接近实际的是（）A．人的步行速度约为10m/sB．普通教室的高度约为3mC．九年级物理课本质量约为30gD．普通教室一盏日光灯的额定功率约为200W【答案】B【解答】解：A、人的步行速度约为1.1m/s；达不到10m/s；故A错误；B、普通教室的高度与一层楼高接近，约3m，故B正确；C、九年级物理课本质量约300g，远大于30g；故C错误；D、教室一盏日光灯的额定功率约为40W，达不到200W；故D错误；4．甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等。甲导体比乙导体的长度和横截面积都小。将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体升高的温度，正确的是（）A．甲导体的温度升高的多 B．乙导体的温度升高的多C．甲、乙导体升高的温度相同 D．条件不足，无法判断【答案】A【解答】由题意可知，导体甲、乙的电阻相同,因两电阻串联,所以通过的电流相等，根据Q＝I2Rt可知，相同时间内产生的热能相等;

由密度公式可知，甲的长度和截面积都小,则甲的体积小,质量小，由Q＝cmΔt可知，吸收的热量相同时,质量越小,升高的温度就高,即甲的温度升高的多。5．焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器，然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，他用电流计测出电流的大小，焦耳把实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法不正确的是（）A．焦耳定律只适用于电能全部转化为内能的电路B．焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比C．焦耳实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法D．科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式【答案】A【解答】A.焦耳定律不只适用于电能全部转化为内能的电路，故A错误符合题意；

B.焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比，故B正确不合题意；

C.焦耳实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法，故C正确不合题意；

D.科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式，故D正确不合题意。故选A。6．比较小明家两件家州电器铭牌上的主要项目，判断下列说法错误的是（）BC65B电冰箱额定电压220伏工作频率50赫兹额定功率70瓦消耗电能0.5（千瓦时）/24小时白炽灯灯头型号E27/24玻壳外径10毫米额定电压220伏额定功率60瓦

A．冰箱额定功率比白烘灯额定功率大B．正常工作24小时，冰箱比白炽灯消耗电能多C．白炽灯工作时电能转化为内能和光能D．白灯不工作时，额定功率为60瓦【答案】B【解答】A、由表格可知，电冰箱的额定功率是70W，白炽灯的额定功率是60W；故A不符合题意；

B、冰箱耗电0.5千瓦时/24小时，而该白炽灯24小时耗电W=Pt=0.06千瓦×24小时=1.44千瓦时，所以正常工作24小时，冰箱消耗电能比白炽灯少；故B符合题意；

C、白炽灯工作过程中会发光发热，所以其消耗的电能转化为内能和热能；故C不符合题意；

D、额定功率是固定的，与电器是否工作没有任何关系；故D不符合题意；7．人类社会每前进一步，都和能源的利用息息相关，当今社会能源问题已成为制约经济发展的重要因素，各国节能意识日趋增强，科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高能量的转化效率等方面做着积极的努力．关于能源和能源的利用，以下说法正确的是（）A．能源的利用过程，实质上是能量的转化和转移过程B．煤、石油、天然气是可再生能源C．核电厂将核能直接转化成电能D．因为能量转化遵循能量的转化和守恒定律，因此无需节约能源【答案】A【解答】A、能的利用过程是指利用能源为人类服务，能的利用过程实质上是能量的转化和转移的过程，A项正确；B、石油、天然气、煤”这些能源都是在短时间内难以形成的，故是不可再生能源，B项错误；C、根据核能发电的过程可知，核能发电的能量传递和转化过程是：核能→水的内能→机械能→电能，C项错误；D、因为能量的转化过程中是有方向的，所以有一些能量是在短时间内无法再生的故，故我们在生活中一定要节约能源，提高一些不可再生能源的利用率，D项错误．故选A．8．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是（）A．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多B．两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻C．两灯串联在220V的电路中，甲灯比乙灯亮D．将乙灯接入110V的电路中，它的实际功率为50W【答案】C【解答】A.两灯均正常发光时，乙的电功率大，因为不知道发光时间是否相同，所以不能比较两灯消耗的电能的多少，故A错误；

B.两灯均正常发光时，额定电压相同都等于220V，则灯丝电阻，那么甲灯电阻大于于乙灯的电阻，故B错误；

C.由知道，甲灯的电阻大于乙灯的电阻。当两灯串联时，通过的电流相等，根据P=I2R可知，甲灯的实际功率比乙灯的大，因此当两灯串联接在220V电路中，甲灯比乙灯亮，故C正确；D.乙灯的电阻；

将乙灯接在110V的电路中，乙的实际功率为：，故D错误。9．小明正在家里看电视时，为防止近视，妈妈又帮他打开了客厅的灯，则以下说法正确的是（）A．电路中的总电压变大 B．电路中的总功率变小C．电路中的总电阻变大 D．电路中的总电流变大【答案】D【解答】在家庭电路中，所有的用电器都是并联，即它们两端的电压都是220V。当妈妈又打开客厅的灯泡时，电路的总电压保持不变，故A错误；

根据并联电路I总=I1+I2可知，电路中的总电流变大了，故D正确；

根据可知，电路的总电阻变小了，故C错误；

根据P总=U总I总可知，电路的总功率变大了，故B错误。

故选D。10．加在导体端的电压为3V，通电2min，电流所做的功为360J，则通过此导体的电流是（）A．180A B．120A C．600A D．1A【答案】D【解答】通电时间t=2min=120s；

根据公式W=UIt可知，

通过此导体的电流为：。

故选D。11．小明在拆装一个配备有2节干电池的手电筒时，发现手电筒的小灯泡上标有“0.3A”的字样，但是上面的电压值已经模糊不清，他想通过实验测量该小灯泡的额定电功率，图甲为连接好的实验电路。（1）连接好电路后闭合开关前滑动变阻器的滑片应。（2）请说明小明判断小灯泡正常发光的方法：。（3）小明受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率。通过实验得到该LED的电流电压图象如图乙所示，查阅资料知道该LED的额定电压为3伏，结合图象可得该LED的额定功率为瓦。小明进一步发现，当额定功率相同的LED和小灯泡都正常发光时，前者更亮一些，请对此现象作出解释：。【答案】（1）电阻阻值最大位置（2）将滑动变阻器的阻值滑到零，观察电流表，电流表示数为0.3A的时候（3）0.072；LED灯工作时电能转化为光能的效率远大于小灯泡电能转化为光能的的效率【解答】（1）连接好电路后闭合开关前滑动变阻器的滑片应电阻阻值最大位置。

（2）小明判断小灯泡正常发光的方法：观察电流表，电流表示数为0.3A的时候。

（3）根据图乙可知，当U=3V时，通过LED灯的电流I=0.024A，那么它的额定功率为：P=UI=3V×0.024A=0.072W；当额定功率相同的LED和小灯泡都正常发光时，前者更亮一些，原因是：LED灯工作时电能转化为光能的效率远大于小灯泡电能转化为光能的的效率。12．一电炉的额定功率为700瓦，接到220V的电源上正常工作，则通过电炉的电流为，若电炉放出的热量的90%被水吸收，那么把3千克10℃的水烧开（100℃）需分钟。【答案】3.18A；30【解答】（1）根据公式I==≈3.18A；（2）根据公式Q=CmΔT可知，将3千克10℃的水烧开（100℃）需要的热量为Q=4.2×103焦/（千克·℃）×3千克×（100℃-10℃），因为电炉放出的热量的90%转化为水的热能所以，90%W=Q，90%×700瓦×t=4.2×103焦/（千克·℃）×3千克×（100℃-10℃），得t=1800秒=30分。13．如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器．图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象．则该滑动变阻器的最大值是Ω，电源电压是.【答案】50；12V【解答】当滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，接入电路中的电阻最大，串联电路中的电流最小，由图乙可知，电路中的最小电流为I=0.2A，滑动变阻器R1的电功率为P1=2W，由P=I2R可得，滑动变阻器的最大阻值：R1===50Ω；当电路中的电流最小时，电源的电压为：U=I最小（R0+R1）=0.2A×（R0+50Ω）-------------①；由图乙可知，当电路中的电流I2=0.4A时，R1的电功率P2=3.2W，此时R1接入电路的电阻为：R1′===20Ω；电源的电压为：U=I2（R0+R1′）=0.4A×（R0+20Ω）-------------②；由①②解得R0=10Ω，电源电压U=I最小（R0+R1）=0.2A×（10Ω+50Ω）=12V。

14．某电能表的表盘如图所示，将该电能表接入小明家中，5月份测得小明家耗电100度，交电费50元；6月份小明家交电费60元，则6月份小明家电能表的转盘转了转。【答案】3×105【解答】电价为元/度=0.5元/度，6月份的耗电量为60元÷0.5元/度=120度，“2500r/（kW·h）”表示每消耗1度电，电能表上的转盘转过2500转，所以6月份电能表转盘转动的转数为120×2500转=3×105转.15．为了搞好城市建设，盐城市在市区各交叉路口相继安装了交通红、绿灯和电子警察监控系统．如图所示为某一路口的红、绿灯设施．已知三只灯泡均标有“220V100W”字样，每只灯泡正常工作时的电阻为欧，该设施正常工作一天（24h）将消耗kW•h的电能．【答案】484；2.4【解答】解：灯泡的电阻R===484Ω；该设施正常工作一天消耗的电能W=Pt=0.1kw×24h=2.4kW•h．故答案为：484；2.4．16．在用“伏安法”测小灯泡额定功率的实验中，某小组用两节新干电池串联作为电源，且将其它仪器调试完好．（1）按如图1所示电路图连线时，粗心的小辛把电流表和电压表的位置互换了，其它连接无误，请你在图2中标出开关闭合后，电流表和电压表的指针位置．（2）用笔画线代替导线，按电路图将图3中实物连接完整（3）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于图中所示（选填“A”或“B”）端，闭合开关后调节滑动变阻器，小辛得到如表的实验数据：实验次数U/VI/A发光情况12.00.30较暗22.50.36正常发光32.80.38较亮由表中数据可知：灯泡的额定电压是V，额定功率是W．【答案】（1）两表互换了位置，由于电压表电阻很大，电路中电流几乎为零，故电流表中没有示数，电压表相当于接在电源两端，示数几乎等于电源电压3V．指针位置如图所示：（2）干电池串联组成电源，滑动变阻器应一上一下串联在电路中，电压表并联在灯泡两端，如图所示：（3）B；2.5；0.9【解答】（3）为保护电路，闭合开关前滑片应滑至最大值处，由图滑片应滑至B端；由表格，灯泡正常发光时，U=U额=2.5V，I=0.36A，灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.36A=0.9W．17．小强同学在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为3.8V，额定功率不超过2W．（1）连接电路时开关应电流表的量程应选量程．（2）请你用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整．（3）闭合开关前，图1中滑动电阻器的滑片P应位于端（选填“A”或“B”）．（4）小强在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是（5）排除故障后，小明同学闭合开关移动滑片P到某一点时发现电压表、电流表情况如图2，电压表的示数为V，电流表示数为A，小灯泡的实际功率为0.484w（6）小强想测量小灯泡的额定功率，但电源电压不够，于是他用已有的数据计算出小灯泡的额定功率为w，这个计算结果比小灯泡的额定功率，因为【答案】（1）断开；0～0.6A（2）电流表0.6A接线柱接灯泡左端接线柱，灯泡右端接线柱接滑动变阻器左上接线柱，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示．（3）A（4）灯泡断路（5）2.2；0.22（6）1.444；大；灯泡电阻会随温度的升高而增大【解答】解：（1）为保证电路安全，不损坏电路元件，连接电路时，开关应断开；电路最大电流I==≈0.53A，电流表选用0～0.6A量程．（2）电流表0.6A接线柱接灯泡左端接线柱，灯泡右端接线柱接滑动变阻器左上接线柱，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示．（3）滑动变阻接右半段，滑片应置于A端．（4）灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，电压表有示数，电压表与电源接通，灯泡断路．（5）电压表量程是3V，最小分度值是0.1V，电压U=2.2V；电流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，电流I=0.22A，功率P=UI=2.2V×0.22A=0.484W．（6）灯泡电阻R===10Ω，当灯泡电压等于额定电压U=3.8V时，灯泡功率P===1.444W；灯丝电阻随温度的升高而增大，因为电阻R=10Ω是电压为2.2V时的电阻，小于电压为额定电压时的电阻，因此功率偏大．故答案为：（1）断开；0～0.6A．（2）电路图如图所示．（3）A．（4）灯泡断路．（5）2.2；0.22；0.484．（6）1.444；大；灯泡电阻会随温度的升高而增大．18．每年冬天，很多人在办公桌上放置了电热桌垫（如图），小明同学想知道它的电热原理，他查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率（不考虑温度的变化对电阻的影响）。（1）电路中当S1、S2都闭合时，电热桌垫处于档（选填“关”，“低温”，“高温”）。（2）求低温档时电路的总功率。（3）求此电热桌垫处于高温档时1分钟内消耗多少电能？【答案】（1）高温（2）当S1闭合，S2断开时，两个电阻串联，此时为低温档，

总电阻R总=R1+R2=6Ω+4Ω=10Ω；

此时的总功率为：；（3）当S1、S2都闭合时，只有电阻R2工作，此时为高温档；

此时的功率为：；

高温档1min消耗的电能：W高=P高t=36W×60s=2160J。【解答】（1）当S1、S2都闭合时，只有电阻R2工作，此时的总电阻为R2；

当S1闭合，S2断开时，两个电阻串联，此时的总电阻为R串；

则总电阻R2<R串；

根据功率的计算式可知，总功率P2>P串；

则前者为高温档，后者为保温档。19．阅读嫦娥五号部分探月任务，完成相应问题。嫦娥五号探测器，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，后续在经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆，按计划开展月面自动采样等后续工作.①2020年11月23日18时3