20、电能与电功(原卷版+解析)

二十、电能与电功知识导航知识导航电功：1、定义：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。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。3、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。4、计算公式：W=UIt=Pt=I2Rt=U2t/R5、单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kw.h）1度=1千瓦时=1kw.h=3.6×106J6、测量电功：⑴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。⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压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。⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。②例题演练例题演练一．选择题（共6小题）1．如图所示的用电器工作时主要将电能转化为机械能的是（）A．台灯 B．电视机 C．洗衣机 D．电饭锅2．如图所示的用电器工作时，消耗的电能主要转化为机械能的是（）A．计算器 B．电风扇 C．电暖气 D．电视机3．如图所示的四种情景中，属于电能转化为机械能的是（）A．电风扇正在吹风 B．木柴在燃烧 C．电灯在发光 D．植物的光合作用4．如图所示为单相电子式电能表，关于该电能表下列说法正确的是（）A．允许通过的最大电流为10A B．主要用来测量用电器的电功率 C．此时的示数为13148kW•h D．指示灯闪2500次表示消耗电能3.6×106J5．假期小明一家要出门旅游，出发前家里只有一台额定功率为200W的冰箱正常工作，其它用电器都已关闭。小明看到家里电能表的示数为2021.6kW•h，过了7天小明回到家再次查看电能表的示数如图所示。下列有关说法正确的是（）A．这段时间冰箱消耗的电能是7kW•h B．冰箱每天平均工作的时间为0.5h C．冰箱正常工作1min电能表的转盘转过12转 D．再有其它家电和冰箱一同正常工作时，电能表转盘的转速不变6．将一台额定电压为220V、额定功率为100W的电冰箱单独接入家庭电路中，当电冰箱正常工作3min后，电能表的示数如图所示，下列说法正确的是（）A．电能表是测量电功率的仪表 B．这段时间内电冰箱消耗的电能为318.6kW•h C．这段时间内电能表的指示灯闪了8次 D．电冰箱的压缩机的工作原理是电磁感应现象二．填空题（共3小题）7．某同学家的电能表本月末抄表时的示数如图所示，若本月应交电费45元，且电价为0.5元/度，则上次抄表时电能表的示数为kW•h。若只接入某用电器工作一段时间，电能表的转盘转过25r，则在这段时间内该用电器消耗了kW•h的电能。8．小强关闭家中其他用电器，只用一个电水壶烧水，使质量为1kg、初温为20℃的水被烧开（1个标准大气压下），用时5min，如图所示的电能表刚好转过300r。则水吸收的热量是J，电水壶的实际电功率为W。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]9．小明家的电饭锅额定电压为220V，“煮饭”时额定功率为880W，简化电路如图所示，S1为温控开关，发热电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1：16。正常“煮饭”时，电流为A，R1的阻值为Ω，在保温状态下工作10min，电路消耗的电能为J。三．计算题（共6小题）10．如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为5Ω，闭合开关S，电流表示数为0.5A．求：（1）电阻R2的阻值；（2）干路中的总电流I；（3）通电10s的时间内，电流通过电阻R2做的功W2。11．如图所示，电源电压为9V，灯泡标有“6V3W”字样，闭合开关后，调节滑动变阻器使灯泡正常发光。求此时：（1）电流表的示数；（2）滑动变阻器1min消耗的电能。12．如图所示，电源两端电压保持不变，电阻R2阻值为20Ω。闭合开关S后，电流表A1的示数为0.5A，电流表A2的示数为0.3A。求：（1）通电10s电阻R2消耗的电能；（2）电阻R1的阻值。13．如图所示电路，电源电压为6V，R1＝30Ω，R2＝20Ω，求：（1）开关S、S1闭合，S2断开时，电流表的示数；（2）再闭合开关S2，R2在1min内消耗的电能。14．小灯泡的I﹣U图像如图甲所示，将它与定值电阻R1并联在稳压电源两端，如图乙所示。闭合开关S1，电流表的示数为0.2A；再闭合开关S2，电流表示数变为0.45A。求：（1）电源电压是多少？（2）小灯泡1min消耗多少电能？15．图甲所示的新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的一段时间内，电路中总电流随时间变化的图象如图丙所示。求：（1）电热丝R1的电阻；（2）0～10min内电饭锅消耗的电能。二十、电能与电功知识导航知识导航电功：1、定义：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。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。3、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。4、计算公式：W=UIt=Pt=I2Rt=U2t/R5、单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kw.h）1度=1千瓦时=1kw.h=3.6×106J6、测量电功：⑴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。⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压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。⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。②例题演练例题演练一．选择题（共6小题）1．如图所示的用电器工作时主要将电能转化为机械能的是（）A．台灯 B．电视机 C．洗衣机 D．电饭锅【解答】解：A、台灯工作时，电能主要转化为光能，故A错误。B、电视机主要是电能转化为声能和光能，故B错误。C、洗衣机中有电动机，电动机工作时转动，主要是电能转化成机械能，故C正确。D、电饭锅把电能转化成内能，故D错误。故选：C。2．如图所示的用电器工作时，消耗的电能主要转化为机械能的是（）A．计算器 B．电风扇 C．电暖气 D．电视机【解答】解：A、计算器在工作时，消耗的电能主要转化为光能，故A不正确；B、电风扇在工作时，消耗的电能主要转化为机械能，故B正确；C、电暖气在工作时，消耗的电能主要转化为内能，故C不正确；D、电视机在工作时，消耗的电能主要转化为光能，故D不正确。故选：B。3．如图所示的四种情景中，属于电能转化为机械能的是（）A．电风扇正在吹风 B．木柴在燃烧 C．电灯在发光 D．植物的光合作用【解答】解：A、电风扇吹风，由电能转化成机械能，故A符合题意；B、木柴燃烧，是化学变化，是化学能转化为内能，故B不符合题意；C、电灯发光，由电能转化成内能，故C不符合题意；D、植物的光合作用，将光能转化为化学能，故D不符合题意。故选：A。4．如图所示为单相电子式电能表，关于该电能表下列说法正确的是（）A．允许通过的最大电流为10A B．主要用来测量用电器的电功率 C．此时的示数为13148kW•h D．指示灯闪2500次表示消耗电能3.6×106J【解答】解：A、“10（20）A”表示电能表的标定电流是10A，20A是指这个电能表平时工作允许通过的最大电流，故A错误；B、电能表是测量消耗电能多少的仪表，不是测量用电器电功率大小的仪表，故B错误；C、电能表显示数字中最后一位是小数，由图知，该电能表此时示数为1314.8kW•h，故C错误；D、2500imp/（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2500次，则指示灯闪烁2500次，电路消耗电能为1kW•h＝3.6×106J，故D正确。故选：D。5．假期小明一家要出门旅游，出发前家里只有一台额定功率为200W的冰箱正常工作，其它用电器都已关闭。小明看到家里电能表的示数为2021.6kW•h，过了7天小明回到家再次查看电能表的示数如图所示。下列有关说法正确的是（）A．这段时间冰箱消耗的电能是7kW•h B．冰箱每天平均工作的时间为0.5h C．冰箱正常工作1min电能表的转盘转过12转 D．再有其它家电和冰箱一同正常工作时，电能表转盘的转速不变【解答】解：A、由图知，小明回到家时电能表的读数为2028.6kW•h，而离开家时电能表的示数为2021.6kW•h，则在这7天内所消耗的电能W＝2028.6kW•h﹣2021.6kW•h＝7kW•h，故A正确；B、P＝200W＝0.2kW，由W＝Pt可得t＝＝＝35h，则每天工作的时间为＝5h，故B错误；C、600r/kW•h的含义：电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过600转，冰箱正常工作1min所消耗的电能：W＝Pt′＝0.2kW×h＝kW•h，则冰箱正常工作1min电能表转盘转过的转数＝600r/kW•h×kW•h＝2r，故C错误；D、再有其它家电和冰箱一同正常工作时，总功率增加，电能表转盘的转速增大，故D错误；故选：A。6．将一台额定电压为220V、额定功率为100W的电冰箱单独接入家庭电路中，当电冰箱正常工作3min后，电能表的示数如图所示，下列说法正确的是（）A．电能表是测量电功率的仪表 B．这段时间内电冰箱消耗的电能为318.6kW•h C．这段时间内电能表的指示灯闪了8次 D．电冰箱的压缩机的工作原理是电磁感应现象【解答】解：A、电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，故A错误；B、电冰箱正常工作3min消耗的电能W＝Pt＝0.1kW×h＝0.005kW•h，故B错误；C、“1600imp/kW•h”表示用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次；这段时间内电能表指示灯闪烁次数：n＝1600imp/kW•h×0.005kW•h＝8imp（次）；故C正确；D、电冰箱的压缩机，是电动机，其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，故D错误。故选：C。二．填空题（共3小题）7．某同学家的电能表本月末抄表时的示数如图所示，若本月应交电费45元，且电价为0.5元/度，则上次抄表时电能表的示数为841.6kW•h。若只接入某用电器工作一段时间，电能表的转盘转过25r，则在这段时间内该用电器消耗了0.01kW•h的电能。【解答】解：（1）本月应交电费45元，且电价为0.5元/度，则本月消耗的电能：W＝＝90度＝90kW•h，电能表本月末抄表时的示数：W2＝931.6kW•h，上次抄表时的示数：W1＝W2﹣W＝931.6kW•h﹣90kW•h＝841.6kW•h；（2）“2500r/（kW•h）”表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的表盘转2500转，则电能表的转盘转过25r时该用电器消耗的电能：W′＝＝0.01kW•h。故答案为：841.6；0.01。8．小强关闭家中其他用电器，只用一个电水壶烧水，使质量为1kg、初温为20℃的水被烧开（1个标准大气压下），用时5min，如图所示的电能表刚好转过300r。则水吸收的热量是3.36×105J，电水壶的实际电功率为1200W。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]【解答】解：（1）1标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；（2）电能表的转盘转过300转消耗的电能：W＝＝0.1kW•h，所用时间t＝5min＝h，该电热水壶的实际功率：P实＝＝＝1.2kW＝1200W。故答案为：3.36×105；1200。9．小明家的电饭锅额定电压为220V，“煮饭”时额定功率为880W，简化电路如图所示，S1为温控开关，发热电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1：16。正常“煮饭”时，电流为4A，R1的阻值为165Ω，在保温状态下工作10min，电路消耗的电能为1.32×105J。【解答】解：当S闭合，S1断开时，该电路为R1和R2的串联电路，总电阻最大，由P＝可知，此时电功率最小，即为保温挡；当S和S1均闭合时，该电路为只有R2的简单电路，总电阻最小，由P＝可知，此时电功率最大，即为煮饭挡；（1）已知煮饭挡的额定功率为P1＝880W，则正常“煮饭”时，电流为：I1＝＝＝4A；（2）电阻R2的阻值为：R2＝＝＝55Ω，已知保温挡R2的功率和煮饭挡R2的功率之比为1：16，即＝，则保温挡R2的功率为：P2＝＝＝55W，由P＝可知保温挡R2两端的电压为：U2＝＝＝55V，通过R2的电流为：I2＝＝＝1A，即保温挡电路中的电流为I＝I2＝1A，由串联电路的电压特点可知R1两端的电压为：U1＝U﹣U2＝220V﹣55V＝165V，则R1的阻值为：R1＝＝＝165Ω；（3）在保温状态下电路消耗的电能为：W＝IUt＝1A×220V×10×60s＝1.32×105J。故答案为：4；165；1.32×105。三．计算题（共6小题）10．如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为5Ω，闭合开关S，电流表示数为0.5A．求：（1）电阻R2的阻值；（2）干路中的总电流I；（3）通电10s的时间内，电流通过电阻R2做的功W2。【解答】解：由图知，闭合开关，两定值电阻并联，电流表测量R2支路电流。（1）由I＝可得，电阻R2的阻值为：R2＝＝＝6Ω；（2）通过电阻R1中的电流为：I1＝＝＝0.6A，因并联电路干路中的电流等于各支路电流之和，所以，干路中的总电流：I＝I1+I2＝0.6A+0.5A＝1.1A；（3）通电10s的时间内，电流通过电阻R2做的功为：W2＝UI2t＝3V×0.5A×10s＝15J。答：（1）电阻R2的阻值为6Ω；（2）干路中的总电流为1.1A；（3）通电10s的时间内，电流通过电阻R2做的功为15J。11．如图所示，电源电压为9V，灯泡标有“6V3W”字样，闭合开关后，调节滑动变阻器使灯泡正常发光。求此时：（1）电流表的示数；（2）滑动变阻器1min消耗的电能。【解答】解：（1）由P＝UI得小灯泡正常工作时的电流为，因为小灯泡与滑动变阻器串联，串联电路电流处处相等，电流表测量电路中电流，所以电流表的示数为0.5A；（2）滑动变阻器两端的电压为UR＝U'﹣U＝9V﹣6V＝3V，滑动变阻器1min消耗的电能为：W＝URIt＝3V×0.5A×60s＝90J。答：（1）电流表的示数为0.5A；（2）滑动变阻器1min消耗的电能为90J。12．如图所示，电源两端电压保持不变，电阻R2阻值为20Ω。闭合开关S后，电流表A1的示数为0.5A，电流表A2的示数为0.3A。求：（1）通电10s电阻R2消耗的电能；（2）电阻R1的阻值。【解答】解：由电路图可知，闭合开关S后，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流。（1）因并联电路中各支路电压相等，所以，由I＝可得，电源的电压：U＝I2R2＝0.3A×20Ω＝6V，则通电10s电阻R2消耗的电能：W2＝UI2t＝6V×0.3A×10s＝18J；（2）因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R1支路的电流：I1＝I﹣I2＝0.5A﹣0.3A＝0.2A，则电阻R1的阻值：R1＝＝＝30Ω。答：（1）通电10s电阻R2消耗的电能为18J；（2）电阻R1的阻值为30Ω。13．如图所示电路，电源电压为6V，R1＝30Ω，R2＝20Ω，求：（1）开关S、S1闭合，S2断开时，电流表的示数；（2）再闭合开关S2，R2在1min内消耗的电能。【解答】解：（1）开关S、S1闭合，S2断开时，只有电阻R1接入，则电流表的示数为I＝（2）再闭合开关S2，R2的电功率为P＝R2在1min内消耗的电能W＝Pt＝1.8W×60s＝108J答：（1）电流表的示数为0.2A；（2）R2在1min内消耗的电能108J。14．小灯泡的I﹣U图像如图甲所示，将它与定值电阻