16.1 电流做功（解析版）

沪科版九年级第十六章《电流做功与电功率》16.1电流做功【知识梳理】一、电功电流做功的实质：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。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）；5．电功单位：在国际单位制中，电功单位是焦耳（J）；常用单位还有度（kwh），1度=1千瓦时=1kWh=3.6×106J；“1度”的规定：1kw的用电器工作1h消耗的电能。二、电功的测量：电能表。1.电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。2.电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”等字样，分别表示：电能表额定电压是220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。3.根据电能表转盘转动的转数进行计算：如果电能表标有“:600r/kW·h”，当转盘转过n圈时，消耗的电能为W=nr/600r×kW·h=n/600×3.6×106J。4.读数时：①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；②之差【易错点】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（20A）”表示：这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A（此处20A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。【规律总结】。【典例分析】（2021湖南湘潭中考）如图是小王家的电能表，下列说法正确的是（）A．电能表的读数为56378kW·hB．这个电能表正常工作的电压为380VC．这个电能表要在20A的电流下才能正常工作D．小王家用电器每消耗1度电，电能表指示灯闪烁1600次【答案】D【解析】由图可知，电能表的读数为5637.8kW·h，故A错误；这个电能表正常工作的电压为220V，故B错误；该电能表的最大电流是20A，即通过电能表的电流不能超过20A，故C错误；1600imp/(kW·h)表示的是电路中每消耗1kW·h的电能，电能表指示灯闪烁1600次，所以小王家用电器每消耗1度电，电能表指示灯闪烁1600次，故D正确。故选D。【思路小结】电能表示数盘最后一位是小数；表盘上“220V”表示电能表应该在220V的电路中可以正常使用，20A表示：这个电能表的额定最大电流为20A，而不是必须的电流；1600imp/(kW·h)表示的是电路中每消耗1kW·h的电能，电能表指示灯闪烁1600次。正确解答本题的关键是理解与掌握铭牌上各参数的含义。【真题操练】1．（2021北京东城九年级一模）下列电学器材测得的数据，可以作为消耗电能收取电费依据是（）A．电流表 B．电压表 C．电能表 D．电阻箱【答案】C【解析】收取电费时要知道这段时间内用电器消耗的电能，测量用电器消耗电能多少的仪表是电能表，所以电能表是作为消耗电能收取电费的依据，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。2．（2021石家庄九年级期中）中国力争在2030年前实现“碳达峰”。为了践行绿色低碳发展，我市推行纯电动汽车（如图）。汽车蓄电池充电过程中将（）A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能C．电能转化为化学能 D．化学能转化为电能【答案】C【解析】蓄电池充电时，消耗电能，获得化学能，是将电能转化为化学能的过程，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。3．（2021湖南广益九年级期中）以下所列家用电器中，正常工作时，电能主转化为机械能是（）A．电视机B．电水壶C．电饭煲 D．电风扇【答案】D【解析】在常见的家用电器中，电风扇主要把电能转化为机械能，而电视机主要将电能转化为光能和声能，电水壶、电饭煲主要把电能转化为内能，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。4．某电能表的表盘如图所示。用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（）A．1.8×106J B．3.6×106J C．5.4×106J D．7.2×106J【答案】B【解析】由图可知，电能表的铝盘每转过720转，消耗1kW·h电能，即3.6×106J电能，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5．（2021江苏阜宁九年级二模）如表给出的多组电压表和电流表的数据，可能是在进行下列哪些实验探究中收集的（）实验次数123456电压U/V1.01.41.82.22.63.0电流I/A0.260.340.420.480.520.54①探究通过导体的电流与电压的关系②测量小灯泡的电功率③测量小灯泡的阻值④探究影响电流做功多少的因素。A．①② B．③④ C．①③ D．②③【答案】D【解析】由数据可知：导体中的电流与其两端的电压不成正比，分析得①探究通过导体的电流与电压的关系，当电阻一定时，导体中的电流与其两端的电压成正比，不符合本实验的探究；②测量小灯泡的电功率，由于灯丝的电阻随温度升高而变大，则灯泡的电功率是变化的，所以通过的电流与其两端电压不成正比，符合本实验的探究；③灯泡的阻值与温度有关，温度越高，电阻变大，测量灯泡的阻值，通过的电流与其两端电压不成正比，由多组电压表和电流表的数据可知，符合本实验的探究；④探究影响电流做功多少的因素，该实验中还需要测量时间，表格中没有，不符合本实验的探究。故符合题意的有②③。故选D。6．（2021北京九年级月考）在国际单位制中，电功的单位是（）A．伏特（V） B．安培（A） C．焦耳（J） D．瓦特（W）【答案】C【解析】伏特（V）是电压的国际单位；故A不符合题意；安培（A）是电流的国际单位；故B不符合题意；C．焦耳（J）是电功的国际单位，故C符合题意；瓦特（W）是功率的国际单位，故D不符合题意。故选C。7．（2021山西九年级模拟预测）如图所示的电能表，关于它的参数，说法错误的是（）A．此时电能表的示数是207.2JB．该电能表在50Hz的交流电路中使用C．该电能表应该在220V的电路中使用D．用电器每消耗1kW·h的电能，该电能表的转盘转3000转【答案】A【解析】电能表上的单位是kW·h，最后一位数字为小数点后第一位，则图中电能表示数为207.2kW·h。故A错误，符合题意；该电能表上“50Hz”表示这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用，故B正确，不符合题意；．该电能表上“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用，故C正确，不符合题意；该电能表上“3000r/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3000转，故D正确，不符合题意。故选A。8．（2021湖南渌口九年级期末）如图所示，手电筒中的电流为0.6A，电源为三节干电池，则该手电筒中的小灯泡工作1min消耗的电能约为（）A．2.7J B．81J C．162J D．9720J【答案】C【解析】该手电筒中的小灯泡工作1min消耗的电能约为。故选C。9．（2021海南海口九年级期末）5G手机能够传输高质量视频图象，功能要比4G更先进，频带利用率更高，速度更快。以下为某5G手机的主要参数，该手机正常通话10min，消耗的电能是（）手机类型主屏参数电池规格摄像头像素正常通话时电流5G手机6.5英寸2400×1080像素3.7V4000mA·h锂电池6400万像素400mAA．53280J B．888000J C．888J D．14.8J【答案】C【解析】通话时的电流I=400mA=0.4A，通话时间t=10×60s=600s，消耗的电能W=UIt=3.7V×0.4A×600s=888J，故选C。10．（2021·福建宁德·九年级期末）如图所示，电源电压不变，闭合开关，电流表示数为0.7A，再闭合，电流表示数变化了0.3A，则同时闭合、后，相同时间内、消耗的电能之比是（）A．3∶4 B．4∶3 C．3∶7 D．7∶3【答案】D【解析】由电路图可知，R1与R2并联，若只闭合S1，电路为R1组成的简单电路，电流表测量R1的电流为0.7A；再闭合S2时，为R1与R2并联，电流表测量总电流，因为并联电路用电器互不影响，所以电流表变化了0.3A，即经过R2的电流为0.3A，又因为并联电路各支路电压相等，由可知，相同时间内R1和R2消耗的电能之比为，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。11．（2021湖南郴州中考）小林家中五月月初和月末电能表示数如图所示。这个月他家的用电量是_______度，若小林家所在地区每度电的电费是0.6元，这个月他家应交_______元电费。【答案】8048【解析】用电能表计算用电量，拿月末的电能表示数减去月初的电能表示数，小林家中这个月他家的用电量是866.0度-786.9度=48度。小林家所在地区每度电的电费是0.6元，这个月他家应交的电费为48度×0.6元/度=48元。12．（2021长沙九年级模拟预测）如图所示，是小华家的电能表。此时，电能表的示数是___________kW·h。若连接在电能表上的用电器消耗1kW·h的电能时，电能表上的转盘转动___________转。【答案】8010.13000【解析】电能表表盘上最后一位是小数位，单位是kW•h，所以，图示电能表的示数为8010.1kW•h。由“3000revs/（kW•h）”知道，连接在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3000转。13．（2021南宁九年级开学考试）电能表是测量用电器消耗电能的仪表，小明家的电能表1月底的示数为，2月底的示数为，则他家2月用电______kW·h，若每度电按0.52元计算，小明家2月份应交电费______元。【答案】10052【解析】电能表是测量电路中消耗电能的仪表；由电能表示数可知，他家2月用电W=1235.6kW•h-1135.6kW•h=100kW•h；小明家2月应交电费100kW•h×0.52元/kW•h=52元。14．（2021云南盘龙九年级期中）图所示的电路中，电源电压保持不变，只闭合开关S1，电流表的示数为0.2A；再闭合开关S2，电流表的示数为0.5A，由此可知两电阻的大小之比R1：R2为______。闭合S1、S2后，在相同的时间内，电流通过电阻R1、R2所做电功之比W1：W2为______。【答案】3：22：3【解析】由电路图可知，当只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电流表的示数为通过R1的电流，即；当再闭合开关S2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S2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；因为并联电路中各支路两端的电压相等，两电阻的大小之比，故两电阻的大小之比3：2。由可得，闭合S、S1后，R1与R2的电功之比，闭合S、S1后，R1与R2的电功之比2：3。15．（2021湖南会同九年级期末）图是一顶太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个电池板，帽檐装有一个小型电风扇。电池板在太阳光的照射下，将_______能转化为电能，驱动电风扇工作转化为________能。电风扇工作时的电压为1.2V，电流为50mA，若电风扇正常工作了1h，电流做功为_________J。【答案】太阳机械216【解析】电池板在太阳光的照射下可以将太阳能转化为电能，然后用电能驱动电风扇工作，消耗了电能，获得了机械能，将电能转化为机械能。这段时间内电流做功W=UIt=1.2V×0.05A×3600s=216J16．（2021福建漳州九年级期中）电源电压可调节，如图是额定电压为12V的灯L的I-U图像，将L与定值电阻R并联在6V的电路时，干路电流为0.9A．将L与R串联在电路中且L正常发光，则此时电源电压为___________V，经过10s电路消耗的总电能___________J。【答案】28224【解析】将L与定值电阻R并联在6V的电路时，由图像可知通过L的电流是IL=0.6A，根据并联电路电流的特点可知通过定值电阻R的电流为IR=I-IL=0.9A-0.6A=0.3A，则定值电阻R的阻值为，将L与R串联在电路中且L正常发光，由图像可知此时通过灯泡L的电流为0.8A，灯泡两端的电压为UL=12V，由串联电路电流的特点可知，此时电路中的电流为I'=0.8A，所以定值电阻两端的电压为UR=I'R=0.8A×20Ω=16V，故电源电压为U'=UL+UR=12V+16V=28V。10s电路消耗的总电能为W=U'I't=28V×0.8A×10s=224J17．（2021天津津南九年级期末）如图甲所示，当开关S由接点1转到接点2时，电压表示数变化如图乙所示，则灯泡L2两端的电压是______V；此时L1和L2消耗的电能之比W1∶W2=______。【答案】41∶2【解析】由电路图可知，当S接1时，电路为L1的简单电路，电压表测电源的电压，由图乙可知，电源的电压U=6V，当S接2时，两灯泡串联，电压表测L1两端的电压，电流表测串联电路的电流；由图乙可知，此时L1两端的电压U1=2V，由串联电路的电压特点可知，灯泡L2两端的电压U2=U-U1=6V-2V=4V。串联电路中各处的电流相等，此时L1和L2消耗的电能之比W1∶W2=U1It∶U2It=U1∶U2=2V∶4V=1∶218．（2021重庆江北九年级期末）在“探究影响电流做功与电压、电流和通电时间的关系”活动中，蒋龙老师引导同学们设计了如图甲、乙两个电路并进行了探究。（1）闭合开关小灯泡发光，这一过程电流做了多少功，就有多少______能转化为内能和光能，实验中通过观察灯泡亮度来判断相同时间电流做功的多少，这种研究方法是______（选填“类比法”“转换法”或“控制变量法”）。（2）为研究电流做功与电流的关系，应该选择图______所示的电路（选填“甲”或“乙”），如表格中是一小组同学的实验数据，其中第3次通过L1的电流读数如图丙所示，为______A，分析表中数据可以得出初步结论：当电压和通电时间一定时，通过电流越大，电流做功______。探究电功与电流关系次数L1、L2谁更亮L1的电流（A）L2的电流（A）1L10.24A0.2A2L10.2A0.18A3L1______0.22A【答案】电转换法甲0.28越多【解析】（1）闭合开关小灯泡发光，电流做功的过程就是电能转化的过程，这一过程电流做了多少功，就有多少电能转化为内能和光能；实验中通过观察灯泡亮度来判断相同时间电流做功的多少，把不使于观察和测量的电功转换成了便于观察的灯泡的亮度，这种研究方法是转换法。（2）研究电流做功与电流的关系，应控制电压的和通电时间相同，而通过两灯的电流不同，根据串并联电路的特点可知应选甲电路；电流表所选量程为“0﹣0.6A”，分度值为0.02A，读数为0.28A；分析数据可知，当电压和通电时间一定时，通过电流越大，灯越亮，即电流做功越多。19．（2021河南平桥九年级期末）研究电流做功多少跟什么因素有关的实验。砝码被提起越高，表明电流做的功越多，现将质量一定的砝码通过细线挂在定滑轮下面，闭合开关，测得的数据如下表：实验次数电流表示数/A电压表示数/V通电时间/s砝码上升高度/m10.201.510.420.201.520.830.32311.2(1)比较实验次数1和2，可以归纳的结论是______；(2)比较实验次数1和3，可以归纳的结论是______；(3)通过(1)和(2)可以发现，这里研究物理规律采用的方法在物理学中叫做______法，请举出采用这种方法研究物理规律的两个实例：______、______。【答案】当通过导体的电流、与电路两端的电压一定时，电流所做的功与通电时间成正比当通电时间相同时，电流所做的功与电路中的电流和电路两端的电压成正比控制变量法研究决定电阻大小的因素研究电流和电压、电阻的关系【解析】(1)比较实验次数1和2的数据知，两次实验中，电流、电压一定，通电时间越长，提升砝码的高度高，所以做功与通电时间成正比。(2)比较实验次数1和3知，两次实验中通电时间相同时，电压越大，电流越大，提升砝码的高度越高，所以电流做的功与通过导体的电流和其两端的电压成正比。(3)在本实验中，电流做功的多少与多个物理量有关，那么在实验中只让一个物理成为变量，这种研究物理规律采用的方法在物理学中叫做控制变量法。导体电阻的大小与导体的材料、长度和横截面积有关，那么在探究电阻与这些物理量的关系时，用上控制变量法。要探究电流与电压和电阻的关系，需要控制电压或电阻不变，也是用上控制变量法。20．对于“电流做功与哪些因素有关”的问题，刘星同学作了如下猜想：、猜想A：电流做功可能与电压有关；猜想B：电流做功可能与电流有关；猜想C：电流做功可能与通电时间有关。为了验证自己的猜想，他选择了如图甲所示的装置（除电阻丝阻值不同外，其余条件均相同）及电源、开关、电压表、导线若干。他将两电阻丝串联后接入电路，如图乙所示。(1)将两电阻丝串联接入电路的目的是为了控制通过电阻丝的______和通电时间相同，采用的科学探究方法是______；(2)接通电路前他想：通电一段时间后观察温度计示数的变化，若两只温度计示数变化不同，则说明电流做功与电阻丝两端的______有关