苏科版物理九年级下册15.1 （第一课时）电能表与电功的概念（解析版）

专项十五电功和电热重难点01电能表与电功第1讲电能表与电功的概念【知识梳理】电能和电功电功：电流通过某段电路所做的功叫电功。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（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使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。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。电功的测量电能表：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。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。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【易混淆点】电能定义：电能是一种能源，这种能源可以让各种各样的用电器工作。单位：电能表的计量单位是千瓦时，符号为KW•h，俗称度；换算关系：1kW•h=3.6×106J。电能表：用来测量电路消耗电能多少的仪表。电能表的读数：电能表前后两次读数之差，就是这段时间内消耗的电能，单位是千瓦时，即W电=W末-W初；分类：家用电能表有电子式和感应式两种：电功：电流所做的功叫作电功。电流做了多少功，就有多少电能通过用电器转化为其他形式的能量。单位：在国际单位制中，电功的单位与电能的单位相同，都是焦耳，简称焦，用符号J表示。影响因素：电功大小与加在用电器两端的电压、通过的电流和通电时间有关。公式：W=UIt。 两个衍生推导式W==I2Rt知识点一：电能表的读数【探究重点】“220V”表示这个电能表在220V的电路中使用；“5(10)A”表示标定电流是5A，额定最大电流是10A，电流表工作时的电流不能超过额定最大电流；“2500R/kW·h”表示接上这块电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000转。【典例分析】如图是某家庭用的电能表及某月月初、月末的两次读数，若按0.5元/kW•h计算，他家本月应缴纳电费元，若电能表在10min内转了300转，则接在该电能表上的用电器消耗的电能为kW•h。【答案】41；0.1；【解析】本月消耗的电能：W=1469.5kW•h-1387.5kW•h=82kW•h，本月应缴纳的电费：0.5元/kW•h×82kW•h=41元。电能表的转盘转300转消耗的电能为：W=300r/3000r/kW•h=0.1kW•h；【真题操练】如图所示，是小静同学观察到自家电能表的情况，下列说法正确的是()A．该电能表在220V以下的电路中也能正常使用B．该电能表正常工作的电流为30AC．表盘上示数的含义为：截止目前，电能表共消耗了1469.5kW•h的电能D．小静关闭家中其他用电器，只让空调单独工作1min，发现电能表的转盘刚好转了30圈，在这段时间内空调消耗的电能为5.4×104J【答案】D【解析】A．该电能表应该在220V的电路中使用，故A错误；B．电能表允许通过的最大电流是30A，故B错误；C．电能表是测量电路中某段时间内所有用电器所消耗的电能，不是电能表消耗的电能，故C错误；D．根据表盘上示数的含义可知，每消耗1kW·h的电能转盘转2000圈，转30圈，消耗的电能kW·h=5.4J故D正确。故选D。知识点二：电能表与电能计算【探究重点】正确理解电能表参数的含义【典例分析】如图所示是小陶子家的电能表。电路中，某时间段只有电水壶工作，电能表的铝盘转过了150转，这段时间内电水壶消耗的电能是kWh。若电水壶里装有1kg的水，经过一段时间后，水的温度从20℃升高到70℃，则该过程中水吸收的热量是J。(已知水比热容c水=4.2×103J/(kg℃)【答案】0.052.1×105【解析】[1]由电能表数据可知，铝盘转3000r时消耗1kWh，则电能表的铝盘转过了150转时消耗的电能为[2]根据吸热公式可知有一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.8V，容量为2150mA•h，则锂电池充满电后存储的电能为()A．8170J B．8.17J C．490.2J D．29412J【答案】D【解析】锂电池充电时电流所做的功即储存的电能为W＝UIt＝3.8×2150×10﹣3A×3600s＝29412J故选D。【真题操练】华为公司推出5G折叠屏MateXs手机，该款手机屏幕可向外折叠、可弯曲。在同一家庭电路中，该手机充电时，与正在烧水的电水壶的连接方式是(选填“串联”或“并联”)。该手机采用双电池结构，电池总容量可达4500mAh，电池的总电压为4V，则电池充满电后储存的电能为J。【答案】并联【解析】[1]在同一家庭电路中，该手机充电时，与正在烧水的电水壶二者互不影响，故连接方式是并联。[2]由W=Pt=UIt可知，电池充满电后储存的电能为知识点三：电功及计算【探究重点】熟练掌握电功的基本公式【典例分析】如图所示是小明家所用的电能表，读数为，若该电能表转盘在某内转了300转，则这段时间内用电器消耗的电能为J。【答案】1387.5【解析】[1]电能表最后一位示数是小数位，单位是，则电能表的读数为。[2]表示每消耗的电能，电能表的转盘转3000转，则电能表的转盘转300转，用电器消耗的电能为【真题操练】(2020泸州19)小聪家的电能表如图所示，由此可知，小聪家允许接入电路的最大功率为______kW；小聪家有一个规格为“220V1000W”的用电器，可能是______(选填“台灯”“电饭锅”或“电视机”)。当电路中只有这一用电器正常工作10min，电能表的转盘转了______转。【答案】11电饭锅500【解析】由电能表的铭牌可知小聪家允许接入电路的最大功率。1000W应该属于大功率电器，所以该电器可能是电饭锅。电饭锅正常工作10min，消耗的电能W=Pt=1kW×16h=16kW.h,假设电能表表盘转过了nW=13000kW.h×n=16kW.h。解上式可得知识点四：电能与能量转化【探究重点】熟练掌握电能与其他形式能之间的相互转化【典例分析】在国际单位制中，能量的单位是()A．牛顿(N) B．焦耳(J) C．瓦特(W) D．帕斯卡(Pa)【答案】B【分析】在国际单位制中，能量的单位是J，分析各个单位分别是哪个物理量的单位来解答。【解析】A．牛顿是力的单位，故A不符合题意；B．焦耳是能量的单位，故B符合题意；C．瓦特是功率的单位，故C不符合题意；D．帕斯卡是压强的单位，故D不符合题意。故选B。下列家用电器中，主要将电能转化为内能的是()A．电饭锅 B．电风扇 C．洗衣机 D．电视机【答案】A【解析】电流做功的过程，实际上就是个能量转化的过程，从电能转化成其它形式的能；在常见的家用电器中，洗衣机、电风扇是把电能转化为机械能；电饭锅是把电能转化为内能，电视机工作时主要把电能转化为光能和声能，少部分电能转化为内能。故选A。【真题操练】下列关于电功的说法正确的是()A．电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低无关B．电功的单位和电能的单位是不同的C．用电器消耗电能越多，电流做功就越少D．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程【答案】D【解析】A．电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低以及通电时间都有关系，故A错误；B．电功的单位和电能的单位都是焦耳，是相同的，故B错误；C．用电器消耗电能越多，电流做功就越多，故C错误；D．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，故D正确。故选D。知识点五：电能表计算【探究重点】注意kw·h单位的巧用【典例分析】(2020·四川省泸州市)小聪家的电能表如图所示，由此可知，小聪家允许接入电路的最大功率为______kW；小聪家有一个规格为“220V1000W”的用电器，可能是______(选填“台灯”“电饭锅”或“电视机”)。当电路中只有这一用电器正常工作10min，电能表的转盘转了______转。【答案】(1).11(2).电饭锅(3).500【解析】[1]由电能表的铭牌可知小聪家允许接入电路的最大功率[2]1000W应该属于大功率电器，所以该电器可能是电饭锅。[3]电饭锅正常工作10min，消耗的电能假设电能表表盘转过了n圈解上式可得【真题操练】(2020·辽宁省抚顺、葫芦岛市)如图所示是小飞家的电能表，他家同时使用的用电器总功率不能超过______。他让一个电暖气单独接入电路，使用高温挡工作，电能表转盘刚好转了100转，电暖气高温挡的实际功率为______。电暖气换用低温挡加热时，电能表的转盘转速会变______(填“快”或“慢”)。【答案】(1).8800(2).1500(3).慢【解析】[1]电能表的工作电压是220V，允许通过的最大电流为40A，则他家同时使用的用电器最大总功率P=UI=220V×40A=8800W[2]电能表的转盘转100r，则用电器消耗的电能=0.05kW·h电暖气高温挡的实际功率=1.5kW=1500W[3]电暖气换用低温挡加热时，电功率减小，电能表的转盘转速会变慢。关于电功说法正确的是(D)A．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能B．通过导体的电流越大，电流做的功一定越多C．电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能量的多少D．电流做了多少功，就有多少形式的电能转化为其他形式的能【答案】D；【解析】电能的定义；现有两个定值电阻R1和R2(R1<R2)，按照如图所示的四种方式，分别接到电压恒为U的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是()A．W甲>W乙>W丙>W丁B．W甲>W丙>W丁>W乙C．W乙>W丙>W丁>W甲D．W丙>W丁>W乙>W甲【答案】C【解析】串联电路总电阻等于串联各电阻之和，并联电路总电阻小于任何一支路的电阻，故有由可知，当把它们接入相同电压的电路中时，电路中电流关系为根据电功公式可得，相同时间内电流做功大小关系为故C正确，ABD错误。故选C。(2020·江苏省淮安市)如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是()A.小英家家庭电路中的干路电流不得超过10AB.小英家上个月消耗的电能为1011kWhC.电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2JD.电能表上指示灯闪烁次数越多，说明电路中消耗的电能越多【答案】D【解析】A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误；B．小英家上月消耗的电能为5647.8kWh﹣5546.7kWh＝101.1kWh故B错误；C．1600imp/kWh表示每消耗1kWh的电能指示灯闪烁1600次，指示灯闪烁320次消耗的电能为故C错误；D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故D正确。故选D。给手机快速充电的过程，主要是将电能转化为________能，过一会儿，充电器发烫，这是通过电流________的方式，增大了物体的内能。【答案】化学；做功。【解析】给手机快速充电的过程会消耗电能，主要是将电能转化为化学能；充电器发烫，这是因为电流做功，一部分电能转化为内能。电能表是用来测量的仪表，如图为电能表的表盘，回答下列问题：(1)“220V”表示；(2)该电能表允许通过的最大电流为；(3)“1000R/(kW•h)”表示；(4)电能表的计量单位为，俗称，1kW•h=J。【答案】电能；(1)额定电压为220V；(2)20A；(3)每消耗1kW•h的电能，电能表表盘转1000R；(4)千瓦•时；度；3.6×106；【解析】(1)电能表铭牌“220V”表示：电能表的额定电压是220V。(2)电能表“10(20)A”表示：电能表标定电流为10A，最大额定电流是20A。(3)“1000R/(kW•h)”表示每消耗1kW•h的电能，电能表表盘转1000R。(4)电能表的计量单位为千瓦•时，俗称度，1kW•h=3.6×106J；(2020·天津市)我国家庭电路的电压为______V；如图所示是小明家中一周前､后电能表示数。他家这周消耗了______kW·h的电能｡【答案】(1).220(2).13【解析】[1]我国家庭电路的电压为220V。[2]小明家这周消耗的电能W=W2-W1=1658.8kW⋅h-1645.8kW⋅h=13kW⋅h【答案】②某电烤箱内部简化电路如图所示，R1和R2为长度和材料均相同的电热丝，铭牌上的部分参数如表所示。该电烤箱处于低温挡时，正常工作12min所消耗的电能为________kW⋅h，R2的阻值为________Ω，R1的横截面积比R2的________。电烤箱参数表额定电压220V额定

功率高温挡1500W低温挡500W【答案】0.1；48.4；小。【解析】由电路图可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，由可知，电烤箱的电功率较大，据此确定电烤箱为高温挡；

开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的基本电路，电路的电阻较大，由可知，电烤箱的电功率较小，据此确定电烤箱为低温挡；

(1)电烤箱低温挡正常工作12min消耗的电能：；

(2)由可得，R1的阻值：，

R2的功率：P2=P高-P低=1500W-500W=1000W，

R2的阻值：；

(3)因R1＞R2，而R1和R2为长度和材料均相同的电热丝，则R1的横截面积比R2小。在如图所示电路中，电阻R1的阻值为15Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为0.2A，电流表A的示数为0.6A，求：(1)电源电压；(2)10s内电路消耗的电能。【答案】(1)6V；(2)36J【解析】解：(1)由图可知，电流表A测总电流，A1测R2的电流，则流过R1的电流电源电压(2)10s内电路消耗的电能答：(1)电源电源是6V。(2)10s内电路消耗的电能是36J。(2020·江苏淮安市·中考真题)如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是()A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10AB．小英家上个月消耗的电能为1011kWhC．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2JD．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多【答案】D【解析】A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误；B．小英家上月消耗的电能为5647.8kWh﹣5546.7kWh＝101.1kWh故B错误；C．1600imp/kWh表示每消耗1kWh的电能指示灯闪烁1600次，指示灯闪烁320次消耗的电能为故C错误；D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故D正确。故选D。(2020·山东济南市·九年级一模)下列常见的现象中，能量转化的描述不正确的是()A．弯折铁丝——机械能转化为内能B．保温瓶的瓶盖蹦起——内能转化为机械能C．燃料燃烧——化学能转化为内能D．干电池供电——电能转化为化学能【答案】D【解析】A．弯折铁丝，铁丝的温度会升高，内能增大，这个过程中是弯折铁丝的机械能转化为内能，故A正确，不符合题意；B．保温瓶的瓶盖蹦起，是保温瓶内的水蒸气对瓶盖做功，那么水蒸气的内能减少，转化为瓶盖的机械能，故B正确，不符合题意；C．燃烧燃料，是燃料储存的化学能转化为内能，故C正确，不符合题意；D．干电池供电，则将干电池储存的化学能转化为电能，故D错误，符合题意。故选D。甲、乙两个用电器并联后接在某一电源上，在相等的时间内，电流通过甲所做的功比乙的大，则(A)A．甲通过的电流比乙的大 B．甲两端的电压比乙的高C．甲的电阻比乙的大 D．乙消耗的电能比甲的多【答案】A；【解析】A、并联电路电压相等，两用电器并联，则用电器两端电压U相等，∵W=UIt，U、t相等，W甲＞W乙，∴由I=W/Ut可知，I甲＞I乙，故A正确；B、两用电器并联，则用电器两端电压相等，故B错误；C、∵I=U/R，U相同，I甲＞I乙，∴由R=U/I可知，R甲＜R乙，故C错误；D、电流通过甲所做的功比乙的大，甲消耗的电能比乙的多，故D错误；；(2020·江苏省盐城市)月底，小明对自家用电的情况进行调查，观察到电能表的表盘如图所示，小明家中用电器正常使用的总功率不能超过______W，用电器工作时消耗0.5kW·h的电能，电能表指示灯闪烁______次。若上月底电能表示数为1877.6kW·h，则本月消耗的电能为______kW·h。【答案】8800；1600；140【解析】[1]由图可知，通过电能表的最大电流为40A，小明家中用电器正常使用的总功率的最大值P最大=UI最大=220V×40A=8800W[2]用电器工作时消耗0.5kW·h的电能，电能表指示灯闪烁的次数3200imp/(kW·h)×0.5kW·h=1600imp[3]由图可知，电能表的示数为2017.6kW·h，本月消耗的电能W=2017.6kW·h-1877.6kW·h=140kW·h如图甲为宾馆的房卡，把房卡插入槽中，房内的用电器才能工作，插入房卡相当于闭合电路中的___。该宾馆的电能表如图乙所示，小明测得当只有某用电器单独工作时，电能表转盘在10min内转过了60转，则该用电器消耗的电能为____kW·h。【答案】开关；0.02【解析】房卡可以控制用电器的工作，不插入槽中，房间内的所有用电器都不能工作，所以房卡相当于闭合电路中的开关；3000r/(kW·h)表示的是电路中每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000转，则转盘转60转消耗的电能：W＝eq\f(60,3000)kW·h＝0.02kW·h。小刚家2020年1月初与1月底电能表的示数如图所示，小刚家1月份消耗的电能为，若每度电电费为0.6元，应付电费元。【答案】107kW•h；64.2元；【解析】由图知，小刚家10月份消耗的电能W=3394.5kW•h-3287.5kW•h=107kW•h。应付电费107kW•h×0.6元/kW•h=64.2元；如图所示是一款新型节能装置：空气能热水器，它的制热能效比(制热量和压缩机所耗电能之比)为3∶1，某同学洗一次澡用水40kg，这些水温度由17℃升高到42℃吸收的热量为J，若这些热量分别由空气能热水器和效率为70%的电热水器提供，则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比，可节约电能J。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]【答案】4.2×1064.6×106【解析】[1]水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(42℃-17℃)=4.2×106J[2]因空气能热水器的制热能效比为3∶1，所以，由空气能热水器提供这些热量时，消耗的电能W1=×4.2×106J=1.4×106J已知电热水器的效率为70%，用电热水器加热时消耗的电能=6×106J则空气能热水器压缩机所耗电能与电热水器所耗电能相比可节约的电能ΔW=W2-W1=6×106J-1.4×106J=4.6×106J在一个定值电阻的两端加2V电压时，流过它的电流是0.1A。求：(1)该电阻的阻值；(2)通电2min电流所做的功。【答案】(1)20Ω；(2)24J【解析】(1)该电阻的阻值为(2)通电2min电流所做的功为答：(1)该电阻的阻值为20Ω；(2)通电2min电流所做的功为24J。(2020·山东济宁市·九年级二模)创建生态文明城市需要我们共同关注环境。我市某兴趣小组为了检测空气质量指数，设计了如图甲所示的检测电路，R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示，已知电源电压12V保持不变。R0＝5Ω，当电压表示数为4V时。求：(1)通过R的电流：(2)2min内R0消耗的电能；(3)此时空气质量指数。【答案】(1)0.8A：(2)384J；(3)25【解析】(1)由图甲，R0和R串联，电压表测R0两端的电压，所以(2)2min内R0消耗的电能W0＝U0I0t＝4V×0.8A×120s＝384J(3)气敏电阻R两端的电压UR＝U﹣U0＝12V﹣4V＝8V所以此时气敏电阻R的阻值则由图象乙可知，此时空气质量指数为25。一只电能表标有3000r/(kW•h)字样，现观察转盘转了45圈，那么用电器共消耗了多少电能(D)A．1.35×105J B．1.35kW•h C．0.15kW•h D．5.4×104J【答案】D；【解析】3000r/kW•h表示电能表每转1r，电路中消耗1/3000kW•h的电能，电能表转动45r消耗电能：W=45×1/3000kW•h=0.015kW•h=0.015×3.6×106J=5.4×104J；灯泡L1和L2串联在电路中，L1的电阻比L2大，在相等的时间里，电流做的（）。A、L1灯做的功多；B、L2灯做的功多；C、两灯一样多；D、无法确定【答案】A【解析】串联电路中各处电流都相等，又已知L1的电阻比L2大，可根据P=I2R判断出功率大小，再根据W=Pt，判断电流通过电灯泡做功的多少。因为灯泡L1和L2串联在电路中，通过两灯的电流大小相等，又因为L1的电阻比L2大，根据P=I2R可知，L1的功率比L2大，根据W=Pt可知，在相等的时间里，电流通过电灯泡L1做功多。故选A。小明家上次查看电能表示数，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是A．他家在这段时间内消耗的电能为903kw·hB．电能表是测量电功率的仪表C．若只让一个标有“220V1000w”的电热水器正常工作10min，则电能表的圆盘转了600转D．这个电能表的额定功率为2200W【答案】C【解析】A.因为电能表两次示数差就是消耗的电能，且注意电能表最后一位是小数，所以，由图知道，他家在这段时间内消耗的电能是：W=8633.5kW•h-8543.2kW•h=90.3kW•h，故A错误；B.电能表是测量消耗电能的仪表，不是测量电功率的，故B错误；C.电能表上标有的3600r/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过3600r，所以，当只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作10min，其消耗的电能是：，电能表的圆盘转过的圈数是：，故C正确；D.由该电能表的铭牌知道，其允许接入用电器的最大功率是：P=UI=220V×10A=2200W；但电能表属于测量仪表，不消耗电能，所以，没有额定功率，故D错误．(2020·内蒙古通辽市)小明家电能表的相关参数如图所示，他家电路中允许消耗的最大电功率为______W。他选取一个“220V100W”的灯，单独与电能表接入家庭电路，15min内电能表指示灯闪烁了75次，则电能表的规格为______imp/(kW·h)。【答案】(1).6600W(2).3000imp/(kW·h)【解析】[1]电路中允许通过最大电流为30A，则消耗的最大电功率为[2]15min内，电灯消耗的电能为则电能表参数为家庭电路中，电能表是用来测量电路消耗______的仪表，熔断器是在电路超负荷运行或发生______(选填“短路”或“断路”)故障时起保护作用的装置，小红家的电能表2月底的示数为，3月底的示为，则他家3月份消耗的电能为______kWh。【答案】电能短路108【解析】[1][2]电能表就是用来测量家庭中某段时间消耗电能多少的测量仪器；当电路短路时，电路中的电流就会很大，超过了熔断器的最大电流，则熔断器将会熔断起到对电路的保护作用。[3]小红家3月份消耗的电能为6394.2kW·h﹣6286.2kW·h＝108kW·h一只电热壶装满水后接在220V的电源上，通过它的电流是1.2A，若通电10min将水烧开，则电流做功J，消耗电能J；若将该电热壶接在110V的电源上，则烧开这壶水需要min。【答案】1.584×105；1.58