专题3.6-2　电能-电能表（解析版）

第3章能量的转化与守恒3.6-2电能——电能表目录 1 1 2 4【基础巩固练】 4【发散思维练】 7【核心素养练】 11【中考提分练】 111.电能表测量用电器在一段时间里消耗的电能。（1）电能表上的符号、数字的含义：220V：表示电能表应该接在220V电路上使用。kw·h：表示电能的数字以千瓦时为单位，平时常称为“度”。“50Hz”表示该电能表在频率为50Hz的交流电路中使用。600r/(kW·h)：表示每消耗1度电，电能表的转盘转过600转。10(20)A：表示电能表的额定电流为10A，在短时间内使用时电流可允许大一些，但不能超过20A。②读数方法：某段时间电能表的计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。【注意】常见电能表有感应式电能表和电子式电能表，一般会通过转盘在1min内转动的圈数或指示灯在1min内闪烁的次数来计算用电器在一段时间内消耗的电能。2.电能表的计算电能表上标有千瓦时的转数。如：“600r/(kW·h)”表示每消耗1度电，电能表上的转盘转过600转。根据这个数据可进行如下计算：计算某个时间内消耗的电能：电能表上的转盘每转一转消耗的电能为kW·h，若家庭电路中某一用电器单独工作时，3min内电能表上的转盘转过15r，那么，用电器在这段时间内消耗的电能为kW·h×15=0.025kW·h。巧用电能表测算用电器的功率当某用电器的功率未知时，可以关掉其他用电器，单独使用这一个用电器，记录通电时间t和电能表上的转盘转过的转数n，然后求出电功率。测量步骤如下：①将其他用电器关闭，只让待测用电器工作。②用秒表或手表记下电能表转盘转过一定转数n时所用的时间t。(转盘边缘有个红点)③根据电能表上标出的“千瓦时的转数”，计算出用电器在时间t内消耗的电能W。④根据公式P=W/t计算出电功率。【常考】知道电能表是测电能的仪器及其读数方法【例1】小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示。他仔细观察照片后，得到下列结论，你认为正确的是（）A.电能表每经3200h闪一次B.电能表的额定电流为10AC.电能表使用时的电压必须是220VD.拍照片时，小明家已消耗的电能为7624J【答案】B【解析】该电能表的脉冲输出为“3200imp/(kW·h)”，表示用电1kW·h表盘上耗电指示灯闪烁3200次。“220V”表示电能表在220V电路中正常使用，但由于家庭电路电压有波动，所以稍大于或略小于220V时，也能工作。“10A”表示该电能表的额定电流是10A。电能表读数使用的单位是千瓦时而不是焦，故该电能表的读数为7624kW·h。【例2】(2020•绍兴新昌月考)小明注意到家中的灯泡比平时亮，猜想可能是电压超过了220V。为了证实，他做了如下实验：关闭家中其他用电器，只开了一盏“220V100W”的电灯，观察到家中标有“3000r/(kW•h)”字样的电能表在20min内转盘转了121转，求：(1)这只灯泡的电阻多大?(2)这盏电灯在20min内，消耗的电能是多少?(3)小明家实际电压是多少?(4)为了使这只灯泡正常发光，应串联一个多大的电阻?【答案】(1)这盏灯的电阻为R==484Ω。(2)在20min时间内这盏灯消耗的电能W=kW•h=×3.6×10J=1.452×10J。(3)实际功率是P=W/t=3000=1.452×105J/(20×60s)=121W；由P=UI=，实际电压可表示为U²=PR，即：U==242V。(4)若使灯泡正常发光，灯泡两端的电压为220V需串联一个电阻R；则：加在R两端的电压UR=242V-220V=22V，IR=P/U=100W/220V=A；R==48.4Ω；所以应串联一个48.4Ω的电阻。【解析】本题考查了电阻、电功、电压的计算，关键是公式的灵活运用和理解电能表参数的含义。(1)知道电灯的额定电压和额定功率可以由P=变形得R=求得灯泡的电阻。(2)由电能表上的标示，我们可以求出电表转盘每转一转时显示的电能，进而求出这一盏灯在20min内消耗的电能。(3)知道消耗的电能和电阻可以求得灯泡上的实际电压。(4)为使电灯正常工作，应保证灯泡上电压为220V，而求出的电压高于220V，故需串联一电阻来分担多余的电压。由串并联电路的特点可求出这一电阻的阻值。【基础巩固练】1.1kW·h的电能指的是在额定电压下（）。①100W的灯泡10h所消耗的电能②3.6×106J的电能③“220V，500W”的电炉2h所消耗的电能④“110V，1000W”的电炉1h所消耗的电能A.①B.②④C.①②③D.①②③④【答案】D【解析】①100W的灯泡10h消耗的电能：W1＝p1t1＝0.1kW×10h＝1kW•h；②1kW•h＝1000W×3600s＝1000J/s×3600s＝3.6×106J；③“220V500W”的电炉2h所消耗的电能：W2＝p2t2＝0.5kW×2h＝1kW•h；④“110V1000W”的电炉在额定电压下1h所消耗的电能W3＝p3t3＝1kW×1h＝1kW•h。2.小华在学完电能知识后进行社会实践调查时发现：学校的各电能表均能正常计数，学校配电房中的总电能表在月末和月初的示数之差为1016kW·h，教学楼和办公楼中各分表在月末和月初的示数之差的总和为966kW·h，该校这个月的电能损失很大。下列说法中，不正确的是（）。A.可能存在偷电、漏电的情况B.在这个月中损失的电能为50JC.在这个月中损失的电能为1.8×108JD.损失的电能可能是输电线上损耗的【答案】B【解析】（1）这个月损失的电能：W＝1016kW•h−966kW•h＝50kW•h＝50×3.6×106J＝1.8×108J，故B不正确、符合题意，C正确、不符合题意；（2）这个月的电能存在着很大的损失，可能存在偷电、漏电的情况，也可能是输电线上的损耗，故CD正确、不符合题意。故选：B。3.随着社会经济的发展，各种家电已成为百姓家庭生活必需品。观察如图所示四种家用电器的铭牌，下列说法中正确的是（）。KFR-33GW空调机额定电压220V工作频率50Hz制冷/制热电流KFR-33GW空调机额定电压220V工作频率50Hz制冷/制热电流6.2A/6.2AFS-69电风扇规格400mm额定电压220V工作频率50Hz额定功率55WBCD-165C电冰箱额定电压220V工作频率50Hz额定功率125W耗电量0.5kW·h/24h42寸液晶电视机工作电压120~240V工作频率50Hz额定功率160WA.除液晶电视机外，其他用电器在220V电压下均能正常工作B.四种用电器都标有频率50Hz，说明它们工作时产生的噪声都相同C.KFR-33GW空调机制冷和制热两种工作状态消耗的电功率相同D.BCD-165C电冰箱每小时消耗的电能为0.5kW·h【答案】C【解析】电冰箱、电风扇、空调机它们的额定电压均是220V，彩色电视机的工作电压是120v−240v，所以220V时，彩色电视机也能正常工作，所以A选项是错误的，用电器都标有频率50Hz，说明它们的振动频率相同，与产生的噪音无关，所以B选项也是错误的，KFR−33GW空调机制冷和制热两种工作状态时的电流相等，根据电功率公式P＝UI得两种状态消耗的电功率相同，所以选择C，根据BCD−165C电冰箱的铭牌，工作时每24小时消耗0.5度电，而不是每小时消耗0.5度电，所以D也是错误的。4.如图所示为感应式电能表的表盘示意图。下列有关其技术参数的说法，正确的是（）。A.正常工作时的额定功率为220VB.每转2圈电路消耗的电能为1kW·hC.正常运行的最大电流为10AD.电路消耗的电能是2486kW·h【答案】C【解析】电能表的各参数表示的物理意义：1920r/kw•h，表示每消耗1kw•h的电能，电能表的转盘转1920转，“2.5（10）A”表示电能表的标定电流是2.5A，最大瞬间电流是10A，220V表示该电能表的额定电压，50Hz表示该电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用。A、正常工作时额定电压为220V，故A错误；B、每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转1920转，故B错误；C、正常运行的最大电流为10A，故C正确；D、此时的示数为248.6kW•h，故D错误。5.如图所示，在研究电流做功的多少跟哪些因素有关的实验中，用电动机提起物体。（1）电动机提起物体的过程中，电能转化为能。（2）调节滑动变阻器，也可改变加在电动机两端的电压，会发现在相同时间内，电压越大，物体被提起的高度，这说明。【答案】（1）机械；（2）越大；当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多。【解析】（1）因为电动机提升物体时，物体的高度被升高，即物体的机械能增加，因此电动机提升物体的过程中，是将电能转化为机械能；（2）由W＝UIt可得，当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多；由于电动机将电流所做的功转化为物体的机械能，因此物体被提升的高度越大。6.科学家利用碱性膜、镍和二氧化锰电极制成尿素燃料电池，只要吸入尿液，就能获得电能，并产生水、氮气和二氧化碳。一个成年人每星期排出的尿液所转化的电能，足以供一辆电动自行车行驶60km。若电动自行车和骑车者的总重为1200N，行驶时所受阻力为总重的0.05，则一个成年人每星期所排出的尿液通过尿素燃料电池转化的电能至少为kW·h。【答案】1【解析】电动自行车行驶s＝60千米＝60000m，电动自行车和骑车者的总重为1200N，则阻力f＝1200N×0.05＝60N，因为匀速行驶，所以F＝f＝60N，则电能W＝Fs＝60N×60000m＝3.6×106J＝1kW•h。7.小明家的电子式电能表表盘上标有“3200imp/(kW·h)”字样。11月底的示数为，12月底的示数为,则他家12月份消耗的电能是kW·h。为测电暖器实际消耗的功率，小明将标有“220V1000W”字样的电暖器单独接人自家电路中，观察电能表上的指示灯在1min闪烁48次，则电暖器消耗的实际功率是瓦。【答案】108900【解析】12月份消耗的电能为6394.2kW·h-6286.2kW.h=108kW·h；电暖器消耗的电能。电暖器消耗的实际功率P=W/t=5.4×104J=900W。8.小刚早上8：00出门前查看了他家的电能表示数如图甲所示，然后关闭家中其他用电器，只让电冰箱工作。下午18：00回家后再次查看电能表，显示的数字如图乙所示。则小刚家的电冰箱在这段时间内消耗的电能为kW·h，电冰箱的实际电功率为W。【答案】0.5；50。【解析】（1）由图知，小刚家的电冰箱在这段时间内消耗的电能：W＝10124.1kW•h−10123.6kW•h＝0.5kW•h；（2）t＝18：00−8：00＝10h，电冰箱的实际电功率：P＝W/t＝0.5kW•h/10h＝0.05kW＝50W。【发散思维练】9.小明放学回家，走到楼道口发现自家的电能表指示灯在不停地闪烁，便走近进行仔细观察，发现电能表的部分参数如表。同时用手表计时，测得1min内电能表指示灯闪烁了64次。假设小明家中只有一个用电器在工作，这个用电器可能是（）A.节能灯B.电风扇C.电视机D.挂壁式空调【答案】D【解析】指示灯闪烁了64次，该用电器消耗的电能：W=64×kW•h=0.02kW•h；该用电器的功率：P=W/t=0.02kW•h/h=1.2kW=1200W，因此该用电器可能是挂壁式空调。10.(2020台州期末)如图所示分别是某同学家上月初和月末的电能表的表盘，表盘上“1600imp/kW•h”表示每消耗1千瓦时的电能，指示灯闪烁1600次。下列选项中正确的是（）A.若指示灯闪烁越快，电能表所在电路消耗的电能越多B.该同学家上月消耗的电能为911千瓦时C.该同学家电路中的电流不得超过10安D.若指示灯闪烁32次，消耗的电能为0.02千瓦时【答案】D【解析】因为电能表指示灯闪烁的快慢反映了做功的快慢，因此指示灯闪烁越快，电能表所在电路的总功率越大，故Ａ错误；该同学家上月消耗的电能为5637.8kW•h-5546.7kW•h=91.1kW•h，故B错误；因为电能表允许通过的最大电流为20A，因此该同学家干路中的电流不得超过20A，故C错误；指示灯闪烁32次消耗的电能：W=kW•h=0.02kW•h，故D正确。11.小科同学利用如图甲所示的电路进行实验，电源电压恒定不变。更换5个定值电阻R，得到如图乙所示的图像。以下说法正确的是（）A.该同学研究的是电流与电压的关系B.实验中电源电压为2.5V恒定不变C.R在a点时的电功率大于b点时的电功率D.将Rx从10Q换成15Ω后，应将滑片P向左移【答案】C【解析】探究电流与电压的关系时，应该改变电压控制电阻相同；根据图乙可知，该实验是控制电压相同而改变电阻，故Ａ错误。电压表的示数为电阻Rx的电压，而不是电源电压，故B错误。根据图乙可知，Rx两端电压保持2.5V不变，a点时电流大于b点时电流；根据P=UI可知，R.在a点时的电功率大于b点时的电功率，故C正确。将Rx从10Ω换成15Ω后，根据串联电路电压和电阻成正比可知，电压表的示数增大，为了保持电压不变，因此电压表的示数要减小。根据U总=UX+U可知，变阻器的电压要增大，那么接入电阻增大，即滑片向右移动，故D错误。12.(2020•杭州余杭月考)某电能表盘上标有“3200imp/(kW•h)”，单独开动某一用电器时，电能表的指示灯在180s闪烁了16次，由此可知，该用电器的功率为（）A.1000WB.100WC.50WD.10W【答案】B【解析】因为“3200imp/(kW•h)”表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次；所以闪烁16次，消耗电能：kW•h=0.005kW•h；该用电器的电功率：P==0.1kW=100W.13.浙江省居民生活用电可申请峰谷电，某地峰谷电电价如下表所示：小明家5月份的高峰时间段用电量为200kW·h，低谷时间段用电量为300kW·h，则按这种计费方式，他家本月应付的电费为元。【答案】214.5【解析】根据题意得：200×0.568＋50×0.288＋150×0.318＋100×0.388＝113.6＋14.4＋47.7＋38.8＝214.5（元），则按这种计费方式该家庭本月应付的电费为214.5元．14.随着电子技术的发展，电子式电能表已开始走进千家万户，如图所示为某电子式电能表的表盘（局部）。（1）表盘上标有的“220V”表示：____________________________;“10A”的物理意义是：_________________________。（2）此电能表所在的电路最多可以接入“220V60W”的电灯_______盏。（3）表盘上“imp/（kW·h）”是电子式电能表的一个重要参数“脉冲输出”的单位，其数值表示用电器每消耗1kW·h的电能，表盘上耗电指示灯闪烁的次数。若某用电器单独接在该电能表上，用电器正常工作5min，指示灯闪烁了160次，则5min内该用电器消耗的电能为J，该用电器的实际功率为W。（4）小明有一个更换下来的感应式电能表，表盘如图乙所示。若接入电路中的用电器功率为500W，小丽打算让用电器连续工作5h。通过计算可知，5h后电能表的示数应为。而小明认为小丽用的时间太长，于是他用3min测出表盘转过80转。请你根据以上信息判断，该电能表的表盘转速（填“偏大”“偏小”或“准确”）。【答案】（1）该电能表应该接在220V的电路上使用该电能表的额定电流为10A（2）36（3）1.8×105600（4）07627偏大【解析】（2）该电能表所在电路允许使用的用电器最大电功率：P1=U1I1=220V×10A=2200W。每盏电灯的额定功率P0=60W，则允许同时工作的电灯数为n=P1/P0=2200W/60W=36盏。（3）指示灯闪烁160次，用电器消耗的电能为W2=160/3200kW·h=0.05kW·h=1.8×105J，则用电器的电功率：P2=W2/t1=1.8×105J/300s=600W。（4）根据电功率的定义得W3=P3t2=0.5kW×5h=2.5kW·h，原来的读数是760.2kW·h，因此5h后电能表示数应为760.2kW·h+2.5kW·h=762.7kW·h。检查电表是否准确，主要是观察每消耗1kW·h电能转盘所转动的转数是否与所标值相符合。把500W的用电器接入电路，3min该用电器消耗的电能为W4=P4t3=0.5kW×0.05h=0.025kW·h，电能表的表盘应该转动的转数为N=0.025kW·h×3000r/（kW·h）=75r，说明乙电能表的表盘转速偏大。15.小明家的电能表表盘如图所示。室内安装了60W的电灯6盏，100W的电视机1台，120W的电冰箱1台，1500W的电热水器1台。（1）电能表表盘上有一些描述其性能的参数，请说出其中两个参数的含义。（2）试通过计算判断：小明家的用电器能否同时使用？（3）小明怀疑他们家最近电费明显增加是使用年限太久的电热水器造成的，为了证实这一点，他对电热水器的实际功率进行了测试：关闭其他用电器，给电热水器灌满水，并使它处于加热状态，此时发现电能表的表盘在9s内就转了30转。小明的判断正确吗？为什么？（4）小明家里想买一台新的电热水器，他看到有一款电热水器的铭牌如下表，针对该热水器的宣传单上有这样的一段广告：“…××电热水器高效、节能、省时，正常工作时，将80L水升温60℃，仅需2小时…”该广告是否可信？请用所学的物理知识通过计算加以分析说明。××牌全自动电热水器额定电压：220V频率：50HZ额定输入功率：2kW额定容量：100L额定压强：0.6MPa类别：防触电保护类【答案】（1）220V”是指该电能表的额定电压为220V；“3000R/kW•h“是指该电能表所在的电路中每消耗1kW•h的电能，该电能表的转盘转3000转。（2）能同时使用（3）正确因为该热水器的实际功率高达4000W，明显超过了它的额定功率。（4）见解析。【解析】（1）“220V”是指该电能表的额定电压为220V；“10A”是指该电能表标定电流为10A；“3000R/kW•h“是指该电能表所在的电路中每消耗1kW•h的电能，该电能表的转盘转3000转。（2）家中用电器同时工作时的总功率为：P总＝60W×6＋100W＋120W＋1500W＝2080W，电能表能承受的最大电功率为P＝UI＝220V×20A＝4400W＞2080W；答：小明家的用电器能同时使用；（3）热水器消耗的电能W＝1/3000kw•h×30＝0.01kw•h；热水器的实际耗电功率P＝W/t＝0.01kw•h/(9/3600h)＝4kw＝4000W；因为该热水器的实际功率高达4000W，明显超过了它的额定功率，所以小明的判断是正确的。（4）80L水升温60℃吸收的热量Q吸＝c水m水△t＝c水ρ水V水△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.0×103kg/m3×80×10−3m3×60