16.1 电流做功 - (解析版)

第十六章电流做功与电功率课时16.1电流做功素养目标素养目标物理观念概念电流做功：用电器工作的过程就是利用电流做功，将电能转化为其他形式能的过程。规律电流所做的功与电流、电压和通电时间成正比。器件电能表是测量电功的仪表。科学思维从能量转化的角度认识电流做功的过程，理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功实现的。科学态度与责任了解测算家庭电费的方法，培养科学用电、节约用电的意识。题型汇总：对电流做功的理解、电功的计算、比较串并联电路的电功的大小、电能表的读数及相关计算。知识梳理知识梳理电流做功 1.电功:电流所做的功与电压、电流和通电时间成正比。符号:W。电流做功的实质:把电能转化为其他形式能量,且电流作了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。2.公式:W=UIt。U:电压—单位用V(伏特)。I:电流—单位用A(安培)。t:通电时间—单位用s(秒)。W:电功。3.单位:国际制单位:焦耳,简称焦,符号J。常用单位:千瓦时(俗称度),符号kW·h。1kW·h=3.6×106J=1度。测算电费1.电能表：测量电功的仪表，即记录电路消耗电能的仪表叫做电能表(俗称电度表)，如图所示。2.电能表的各种参数（1）“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用。（2）“10(20)A”表示这个电能表的额定电流为10A，额定最大电流为20A，电能表工作的电流不应该超过额定最大电流。（3）“2500r/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转过2500r。（4）“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。（5）“kW·h”指单位。3.电能的计量为了计量一段时间内消耗的电能，必须记录这段时间起始和结束时电能表上计数器的示数，前后两次示数之差，就是这段时间内用电的读数，如：1月底：42678读数：W1＝4267.8kW·h2月底：43744读数：W2＝4374.4kW·h2月份用电W＝W2—W1＝4374.4kW·h—4267.8kW·h＝106.6kW·h如果电费每度0.6元，则这个月电费：106.6×0.6＝63.906(元)。考点突破考点突破考点一电功的简单计算例1:一电灯的电阻值为440Ω，接在电压为220V的家庭电路中。求:(1)通过该电灯灯丝的电流是多大?(2)工作30min，该电灯消耗的电能为多少?已知:R=440Ω,U=220V,t=30min=1800s求:（1）I=?（2）W=?【答案】0.5A1.98×105J【解析】解:（1）由欧姆定律得:I=U/R=220V/440Ω=0.5A（2）由电功公式得:W=UIt=220V×0.5A×1800s=1.98×105J答：通过该电灯灯丝的电流是0.5A；工作30min,该电灯消耗的电能为1.98×105J。例2：如图所示，标有“”字样的小灯泡与一个定值电阻和串联，接在电压为的电源上，小灯泡恰能正常工作，且小灯泡此时的电阻是通过计算回答：（1）小灯泡的额定电流是多少安？（2）定值电阻的阻值是多少欧？（3）该电路工作，电流通过定值电阻做的功是多少焦？【答案】0.2A10Ω4J【解析】由题知，灯泡的额定电压，小灯泡正常工作时的电阻是12.5Ω，则小灯泡的额定电流：，由图知，R与灯泡串联，因串联电路的电流处处相等，所以灯泡正常发光时通过的电流：，因串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，则两端的电压：，由欧姆定律可得定值电阻的阻值：；该电路工作电流通过定值电阻做的功：.答：小灯泡的额定电流是0.2A；串联在电路中的定值电阻的阻值是10Ω；该电路工作电流通过定值电阻做的功是4J。

考点二电费的测算例3：如图所示是张强家电能表上标的参数，那么他家的电能表在4min内转60圈，则用电器消耗的电能是______J。【答案】7.2×104【解析】根据“3000r/(kW·h)”计算转动60圈消耗的电能。转动1圈消耗的电能是eq\f(1,3000)kW·h，转动60圈消耗的电能是eq\f(60,3000)kW·h，1kW·h＝3.6×106J。则转动60圈消耗的电能为eq\f(60,3000)×3.6×106J＝7.2×104J。分层提分分层提分题组A基础过关练1.某用户电能表在3月底示数为，到4月底示数为，该用户4月份用电(

)A.352.9KW.hB.8.2J C.84.2KW.h D.842kw.h【答案】C

【解析】解：电能表读数时，数字方框中最后一位是小数，单位是kW⋅ℎ；

由图可知，4月底的电能表示数为352.9kW⋅ℎ，3月底电能表示数为268.7kW⋅ℎ；

2.甲、乙两用电器电功率之比为1:2，通电时间之比为3:4，则消耗的电能之比为(

)A.1:2 B.3:8C.3:4 D.2:3【答案】B

【解析】甲乙用电器消耗的电能之比为W甲W3.如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是3：4，则相同时间内两灯消耗的电能之比是(

)A.1:2B.2:1C.1:3D.3:2【答案】C

【解析】由电路图可知，开关S闭合后，如果乙为电流表将会造成电源短路；如果甲为电流表将会造成L2短路、L2不能工作；

因灯L1、L2都能正常发光，所以甲、乙都为电压表，此时灯L1、L2串联，电压表甲测量L2两端电压，电压表乙测量电源电压；

已知甲、乙两个电表的示数之比是3：4，设甲表示数为3k，乙表示数为4k，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，则L1的电压为：U1=4k−3k=k，

故灯L1、L2两端的电压之比为：U4.两盏电灯并联接在同一电源上。甲灯的电阻为500Ω，乙灯的电阻为1200Ω.在相同的时间内(

)A.甲灯消耗的电能多 B.乙灯消耗的电能多

C.甲、乙两灯消耗的电能一样多 D.无法判断【答案】A

【解析】解：两盏电灯并联接在同一电源上时，

因并联电路中各支路两端的电压相等，

甲灯的电阻小，工作相同的时间，由W=UIt=U2Rt可知，甲灯消耗的电能多，故题组B能力提升练如图甲所示电路中，电源电压恒为5V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，电流表、电压表连入电路的量程分别为“0∼0.6A”和“0∼3V”，小灯泡上标有“3V”字样，通过小灯泡的电流随其两端的电压变化关系如图乙。下列说法正确的是(

)A.小灯泡正常发光时的电阻为12Ω

B.滑片P向b端移动，电压表示数变小

C.当电流表的示数为0.2A时，小灯泡10S消耗的电能为6J

D.为保护电路元件，滑动变阻器的取值范围为8~15Ω【答案】AD

【解析】由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；A.灯泡正常发光时的电压UL=3V，由图乙可知通过灯泡的电流ILR故A正确；B.滑片P向b移动，接入电路中的电阻变大，因串联电路中电阻越大分得的电压越大，所以滑动变阻器分得的电压变大，即电压表的示数变大，故B错误；C.当电流表的示数为0.2A时，由图像可知灯泡两端的电压UL′=2V，通电W故C错误；D.因串联电路中各处的电流相等，且灯泡的额定电流为0.25A，电流表的量程为0∼0.6A，所以，电路中的最大电流I大U滑动变阻器接入电路中的最小阻值R当滑动变阻器两端的电压最大为U滑大U由图像可知，当灯泡两端电压为2V时，电路中的最小电流I小R所以为保护电路元件，滑动变阻器的取值范围为8Ω∼15Ω，故D正确。故选AD。

6.如图所示，是小强家的电能表以及该表某月初、月末的两次读数，由图可知，他家在该月消耗的电能为______kW⋅ℎ，若当地电费单价为0.5元/kW⋅ℎ，则小明家本月应交电费______元。【答案】90

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【解析】由图知，他家在该月消耗的电能：W=1377.6kW⋅ℎ−1287.6kW⋅ℎ=90kW⋅ℎ，

题组C培优拔尖练7.为测定热水器消耗的电能，小明关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，一段时间后，电能表的示数由图甲示数变为图乙示数，则该电热水器在这段时间内消耗的电能为______kW⋅ℎ，若该电能表的转盘在5min内转了60转，则这段时间内，小明家用电器消耗的总电能为______。【答案】2.1

0.02kW⋅【解析】小明关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，一段时间后，电能表的示数由图甲示数变为图乙示数，由甲图可知，电能表的读数是7624.8kW⋅ℎ，由乙图可知，电能表的读数是7626.9kW⋅ℎ，则该电热水器在这段时间内消耗的电能为：7626.9kW⋅ℎ−7624.8kW⋅ℎ=2.1kW⋅ℎ；

由电能表参数3000r/kW⋅ℎ可知，电能表的转盘转动3000r，消耗1kW⋅ℎ的电能，

8.如图所示的电路中，R1=2Ω，R2=4Ω，当开关S闭合时，电压表的示数为(1)电流表示数是多少？电源电压是多少？(2)整个电路在10S内消耗的电能是多少？【答案】3V15J【解析】闭合开关，两电阻串联，电流表测量电路电流，电压表测量R1两端的电压；

(1)根据欧姆定律和串联电路中电流处处相等，可知电流表示数：I=UR1=1V2Ω=0.5A；

根据欧姆定律可知R2两端的电压：U2=IR2=0.5A×4Ω=2V，

根据串联电路的电压特点可知电源电压：U=U1+U2=1V+2V=3V；

(2)整个电路在9.在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω.闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A.求：

(1)电源电压？

(2)电阻R2的阻值？

(3)电路工作10min，整个电路消耗的多少电能？【答案】3V15Ω900J【解析】由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A测干路电流。

(1)因并联电路中各支路两端的电压相等，

所以，由I=UR可得，电源的电压：

U=U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V。

(2)因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：I2=I−I1=0.5A−0.3A=0.2A，

则电阻R2的阻值：R2=UI2=3V0.2A=15Ω。10.如图所示的电路，电阻R2的阻值是30Ω.当开关S闭合时，电流表A1的示数是0.6A，电流表A的示数是1.0A。

求：(1)电阻R1的阻值