物理九年级全册第1节 电能 电功精品课后作业题

课时18.1 电能  电功（帮课堂）（解析版）

【学习目标】

1.认识电能及电能的单位；

2.知道电能表的作用与读数；

3.了解电能的转化过程；

4.认识电能与生活的关系，建立节电意识；

5.理解电流做功的概念；

6.会利用电能表进行相关计算。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、电能

电能广泛应用于工业、农业、交通、国防建设、学科研究及日常生活中，在现代社会中起着至关重要的作用，是其他能量无法比拟的。

1.电能的来源：其他形式的能转化为电能

可见，我们使用的电能是由其他形式的能转化而来的。发电机和电池就是实现这种转化的装置。

2.电能的利用

用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式能量的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。

注意：（1）电压表、电流表知识测量仪器，不属于用电器；（2）蓄电池、充电宝充电时是用电器，放电时是电源。

3.电能的单位

（1）国际单位制单位：焦耳，简称焦，符号J；

（2）常用单位：在日常生活中，人们常用“千瓦时”来计量电能的多少。千瓦时的符号是kW·h，俗称“度”，我们常称用了多少“度”电，就是用了多少“千瓦时”的电能。

【典例1】如图的几种用电器工作时，以电能转化成内能为应用目的（   ）。

A．电视机  B．电动自行车

C．抽油烟机    D．电烤箱

【答案】D。

【解析】电动电动车、抽油烟机把电能转化为机械能，电视机把电能转化为内能和光能，电烤箱把电能转化为内能，故选D。

知识点二、电能的计量

1.电能的计量工具—电能表（也称为电度表）

（1）作用：计量用电器在一段时间内消耗的电能。

（2）读数方法：电能表在一段时间内前后两次示数的差值，就是这段时间内用电的度数，即这段时间内消耗的电能。

（3）电能表上所标参数的物理意义

2.其他电能表

（1）IC卡电能表：也称为IC卡预付费电能表、智能电表。IC卡电能表先买后用，不需要麻烦的人工抄表，解决了收费难的问题。

IC卡电能表                  电子式电能表

（2）电子式电能表：如图所示电子式电能表，没有转动的铝盘，相较于带铝盘的机械式电能表，具有相应快、精度高、功耗低、重量轻、可远程抄表和网上缴费等优点，现正逐步代替机械式电能表。

3.用电能表测量电路消耗电能的方法

（1）方法一：电能表在一段时间内前后两次读数之差，就是这段时间内电路消耗的电能总量。

（2）方法二：可通过转盘所转过的圈数（或指示灯闪烁的次数）间接计算出电路消耗的电能。如参数为“1600r/（kW·h）”的电能表，转盘转过80转消耗的电能为：。

4.节约用电

电能是人们生活中的主要资源，随着社会需求越来越大，能源供应日益紧张，所以每个人都用具有节约电能的意识，即有利于减少其他能源的消耗，减少污染，又可减轻电网的负荷压力，保障电网安全，提高电力资源的利用效率。

（1）1kW·h电的作用

（2）节约用电的措施：1）随手关灯；2）用电器关机后应拔下电源插头；3）尽量使用耗电少的节能灯具；4）夏季将空调的设定温度适当调高，冬季将空调的设定温度适当调低等。

【典例2】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10A；

B．小英家上个月消耗的电能为1011kW•h；

C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J；

D．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：5647.8kW•h﹣5546.7kW•h＝101.1kW•h，故B错误；

C、指示灯闪烁320次消耗的电能：W＝kW•h＝0.2kW•h；故C错误；

D、1600imp/kW•h表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，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。

知识点三、电功

1.电功

（1）当电能转化为其他形式能时，我们就说电流做了功，电功用“W”表示。

（2）电流做功过程就是将电能转化为其他形式能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。

2.影响电功多少的因素

大量的实验表面，电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器通电时间越长，电流做的功就越多。

3.电功的计算

（1）计算式：W=UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。

（2）两个重要的推导公式

结合欧姆定律可导出电功的计算公式：；

结合欧姆定律可导出电功的计算公式：。以上两公式只适用于纯电阻电路。

【典例3】一根粗细均匀的镍铬合金丝，将其接入电压为6V的电源上，通过的电流为0.3A。求：

（1）这根镍铬合金丝的电阻；

（2）通电1min消耗的电能；

（3）若将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上，电路中的总电流为多大？

【答案】（1）这根镍铬合金丝的电阻为20Ω；（2）通电1min消耗的电能为108J；（3）若将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上，电路中的总电流为1.2A。

【解析】（1）由欧姆定律可得，这根镍铬合金丝的电阻为：R＝＝＝20Ω；

（2）通电1min消耗的电能：W＝UIt＝6V×0.3A×60s＝108J；

（3）将这根镍铬合金丝对折后一起接入原电源上，长度变长原来的0.5，横截面积变成原来的2倍，电阻变成原来的0.25，即电阻为：R′＝0.25R＝0.25×20Ω＝5Ω，

此时电路中的总电流为：I′＝＝＝1.2A。

【方法帮】

题型一：电能的转化

（1）电流通过电热器时主要将电能转化为内能，这类电气设备大多是通过发热来工作的；

（2）电流通过电动机时主要将电能转化为机械能，只有少部分电能转化为内能，这类电气设备大多是对外做功的。

【典例】关于电流做功过程中的能量转化，下列说法中正确的是（　　）。

A．电风扇主要把电能转化为机械能；

B．电炉主要把电能转化为机械能；

C．给蓄电池充电的过程中，化学能转化为电能；

D．在电流通过电动起重机的过程中，主要是机械能转化为电能

【答案】A。

【解析】A、说法正确，电风扇主要把电能转化为机械能；

B、说法错误，电炉主要把电能转化为内能；

C、说法错误，给蓄电池充电的过程中，电能转化为化学能；

D、在电流通过电动起重机的过程中，主要是电能转化机械能。

故选A。

题型二：电能表

因为电能表的参数Nr（kW·h）表示转盘转N转电流消耗1kW·h的电能，故电能表参数Nr（kW·h）与电能表转盘转过的圈数n、电路消耗的电能W的关系为：。

【典例】如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该电能表的标定电流是______A，表盘上显示已用电______kW•h。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3min，电能表指示灯闪烁了32次，该用电器在上述时间内消耗的电能为______kW•h。

【答案】10A；5546.7kW•h；0.02kW•h。

【解析】[1]由图可知，该电能表的标定电流为10A。

[2]由图可知，表盘上显示已用电5546.7kW•h。

[3]用电器在这段时间内消耗的电能。

题型三：电功的计算

【角度1】电功的比较

电流做功的计算公式是W=UIt，但根据情况灵活选用电功的两个推导公式有时会更为简便。

推导公式：，无电流计算（或比较）电功；

推导公式：，无电压计算（或比较）电功。

【典例】甲、乙、丙三个导体串联在电路中，它们材料相同、均为圆柱体，规格如表所示，通电1min，电流通过甲、乙、丙做的功分别为，则（　　）。

A． B． C． D．

【答案】A。

【解析】甲乙导体材料和横截面积相同，乙的长度大于甲的长度，乙的电阻大于甲的电阻，甲丙导体材料和长度相同，丙的横截面积大于甲的横截面积，丙的电阻小于甲的电阻，即R乙＞R甲＞R丙

将它们串联在电路中，电流大小相等，通电1min，根据W=I2Rt可知W乙＞W甲＞W丙；

故选A。

【角度2】公式法计算电功

当电学计算题中涉及的物理量较多时，可将已知物理量的符号和数据标在电路中，对号入座方便分析求解。

【典例】如图所示，电阻R1和R2串联在电路中，已知R1＝20Ω，R2＝30Ω，闭合开关S时电压表示数为4V，求：

（1）通过R1的电流；

（2）通电1min，电流通过R2所做的功。

【解析】由图知两电阻串联，电压表测量R1两端的电压；

（1）通过R1的电流：I1＝＝＝0.2A；

（2）根据串联电路的电流处处相等的特点可知：I2＝I1＝0.2A，

则通电1min，电流通过R2所做的功为：W＝U2I2t＝I22R2t＝（0.2A）2×30Ω×60s＝72J。

答：（1）通过R1的电流为0.2A；（2）通电1min，电流通过R2所做的功为72J。

【角度3】电能综合

计算电功时要注意单位统一，当电压、电流、时间分别是国际单位制单位时，计算得出的电功单位就是J，所以如果单位不是国际单位制单位时，要换算成国际单位制的单位再进行计算。

【典例】如图所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60Ω，只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6A。求：

（1）电源的电压；

（2）电阻R1的阻值；

（3）开关S0、S1均闭合后，通电10s电路消耗的总电能．

【答案】（1）12V；（2）30Ω；（3）72J。

【解析】（1）只闭合开关S0时，电路属于R2的简单电路，电源的电压为：U=U2=IR2=0.2A×60Ω=12V；

（2）开关S0、S1均闭合后，电路变成R1与R2并联，此时由于R2两端的电压不变，则通过R2的电流仍然为0.2A，则通过R1的电流为；

R1的阻值为：；

（3）开关S0、S1均闭合后，通电10s电路消耗的总电能为：；

答：（1）电源的电为12V；（2）电阻R1的阻值为30Ω；（3）通电10s电路消耗的总电能为72J。

【中考帮】

考点一：电能表及其相关计算

【典例】（2022·青海） 一种家用电能表上的参数如图所示，下列说法错误的是（　　）。

A. 该电能表应该在220V的电路中使用；

B. 该电能表的额定最大电流为20A；

C. 电能表是计量用电器消耗电能的仪表；

D. 该电能表此时的读数是31.6J

【答案】D。

【解析】A．电能表表盘上220V表示这个电能表应该在220V的电路中使用，故A正确，不符合题意；

B．10A（20）表示标定电流为10A，额定最大电流为20A，故B正确，不符合题意；

C．电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表，故C正确，不符合题意；

D．该电能表此时的读数是31.6kW·h，故D错误，符合题意。故选D。

该题要求同学们能从能量的角度来认识电，知道人们利用电能的过程就是电能转化为其他形式能的过程。这是物理核心素养的物理观念的体现。

考点二：电功的计算

【典例】（2022·河南）在图所示的电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则电源电压为___________V，电阻R1的阻值为___________Ω。通电1min，该电路消耗的总电能为_____J。

【答案】① 6；②30；③180。

【解析】[1]由电路图知道，闭合开关S，电阻R1、R2并联，电流表A2、A1分别测量干路和电阻R1支路中的电流。因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和，所以电流表A2的示数为0.5A，即干路中的电流为I=0.5A

电流表A1的示数为0.2A，即通过电阻R2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A

电阻R2两端的电压为U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V

因为并联电路各支路两端电压相等，且等于电源电压，所以电源电压为U=U2=6V

[2]由欧姆定律知道，电阻R1的阻值为

[3]由 知道，通电1min，该电路消耗的总电能。

该题要求同学们能应用电能计算公式定量计算能量转化多少，这是物理核心素养的物理观念（能量观）的体现。

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.如图所示的家用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　）。

A．电饭锅 B．笔记本电脑

C．电风扇 D．电视机

【答案】C。

【解析】A．电饭锅将电能转化为内能，故A不符合题意；

B．笔记本电脑在工作中将电能转化为内能和光能，故B不符合题意；

C．电风扇将电能转化为机械能，故C符合题意；

D．电视机将电能转化为光能和内能，故D不符合题意。

故选C。

2.甲乙两个小灯泡串联，闭合开关，甲乙两灯两端的电压之比为1∶2，工作一段时间后甲乙两灯消耗的电能之比是（　　）。

A．1:2 B．3:1 C．2:1 D．1:3

【答案】A。

【解析】甲乙两个小灯泡串联，所以通过甲乙灯泡的电流相等，由可知在相同时间内消耗的电能之比等于灯泡两端电压之比，即1:2。故A符合题意，BCD不符合题意。

故选A。

3.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·h；

B．这个电能表正常工作的电压为380V；

C．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】A．由图可知，电能表的读数为5637.8kW·h，故A错误；

B．这个电能表正常工作的电压为220V，故B错误；

C．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；

D．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。

4.一个手机充电的移动电源（俗称“充电宝”）输入电压为，容量为，则该移动电源充电后最多储存的电能是（　　）。

A． B． C． D．

【答案】C。

【解析】该移动电源充电后最多储存的电能。

故选C。

5.一个20Ω的电阻，通过的电流为0.5A，则在2min内该电阻上消耗______J的电能，向外释放的热量为______J。

【答案】600；600。

【解析】[1]电阻消耗的电能为。

[2]因为纯电阻消耗的电能和释放的热量相等，所以释放热量也为600J。

6.如图甲是小明家电能表8月30日显示的数字，图乙是9月30日显示的数字。小明家9月份消耗了______kW·h的电能，如果其中200度电是峰时用电，其余为谷时用电，根据峰谷电价收费表计算，小明家这个月的电费是______元。

【答案】212.5；225。

【解析】[1]9月份消耗的电能W=3754.8kW·h-3542.3kW·h=212.5kW·h

[2]200度电是峰时用电，则此时间段的电费为200kW·h×1.1元/(kW·h)=220元

谷期的电费为(212.5kW·h-200kW·h)×0.4元/(kW·h)=5元

这个月应交电费220元+5元=225元。

7.如图甲所示电路，电源电压不变，。闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表的示数逐渐______（选填“变大”或“变小”）；电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示，则电源电压是______V；当滑片P在a端时，通电1min，电流通过R2产生的热量是______J。

【答案】变大；6；48。

【解析】[2]闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测量电路电流。闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变大，根据串联分压特点可知滑动变阻器分得的电压变大，电压表的示数逐渐变大。

[2]当滑动变阻器接入电路的阻值为0时，电路为R1的简单电路，电压表的示数为0，从图中可知此时电路中的电流为0.6A，根据欧姆定律可知电源电压

[3]当滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，根据串联分压特点可知电压表的示数最大，从图中可知此时滑动变阻器两端的电压为4V，电路中的电流为0.2A，通电1min，电流通过R2产生的热量为

。

8.如图所示的电路中，闭合开关S后，灯泡L正常发光，此时通过灯泡的电流是0.3A，灯泡两端的电压是3V，电压表的示数为6V。通过计算回答：

（1）定值电阻R的阻值是多少欧？

（2）电源两端的电压是多少伏？

（3）整个电路在10s内消耗的电能是多少焦？

【答案】（1）20Ω；（2）9V；（3）27J。

【解析】闭合开关S后，灯泡L与定值电阻R串联，电压表测定值电阻R两端的电压。

（1）由串联电路中电流处处相等可知，通过定值电阻的电流IR＝I＝IL＝0.3A

定值电阻R的阻值

（2）由串联电路的电压特点可知电源两端的电压U＝UL+UR＝3V+6V＝9V

（3）整个电路在10s内消耗的电能W＝UIt＝9V×0.3A×10s＝27J。

答：（1）定值电阻R的阻值是20Ω。（2）电源两端的电压是9V。（3）整个电路在10s内消耗的电能是27J。

二、综合练（能力提升）

9.下列情况中，不属于电流做功的是（　　）。

A．电风扇转动 B．发电机发电 C．空调制热 D．电脑处理数据信息

【答案】B。

【解析】电风扇转动、空调制热、电脑处理数据信息，这些都是利用电能工作的，也就是消耗电能的，因此都属于电流做功的；而发电机是将机械能转化为电能的设备。

10.下列选项中都能说明在一定条件下，机械能和电能可以相互转化的是（　　）。

A．“流水带动水轮机转动”和“电能通过电网从西部送到东部”；

B．“三峡大坝放水发电”和“正常工作的电扇吹出凉风”；

C．“水果电池点亮小灯泡”和“滚桶洗衣机工作时使水和衣服转动”；

D．“用饭锅把饭煮熟”和“用充电器给手机电池充电”

【答案】B。

【解析】A．“流水带动水轮机转动”是水的机机械能转化成水轮机的机械能，“电能通过电网从西部送到东部”能量的形式没有发生变化，不能说明在一定条件下，机械能和电能可以相互转化，故A不符合题意；

B．“三峡大坝放水发电”是水的机械能转化成电能，“正常工作的电扇吹出凉风”是电能转化成风扇的机械能，说明在一定条件下，机械能和电能可以相互转化，故B符合题意；

C．“水果电池点亮小灯泡”是水果的化学能首先转化成电能，电能是小灯泡发光，是电能转化成光能；“滚桶洗衣机工作时使水和衣服转动”是电能转化成机械能，不能说明在一定条件下，机械能和电能可以相互转化，故C不符合题意；

D．“用饭锅把饭煮熟”是电能转化为内能；“用充电器给手机电池充电”是将电能转化为化学能，不能说明在一定条件下，机械能和电能可以相互转化，故D不符合题意。

故选B。

11.如题图是电能表，它是计量 _____的仪器。它的转盘转动快表示 _____；如果这个电能表上的转盘在30min内转了1500转，则消耗的电能是 _____｡

【答案】消耗电能；电能消耗的越快；0.5。

【解析】[1][2]电能表又称电度表，是计量消耗电能多少的仪表，电能表的转盘转的快表示电能消耗的越快。

[3]表示的是电路中每消耗的电能，电能表转盘转3000转，电能表转盘转了1500转，消耗的电能为。

12.如图所示的是小亮家的电能表，其示数为_______kW·h。每消耗lkW·h电能，电能表的指示灯闪烁800次，小亮关闭家中其它用电器，让家中的电饭锅单独工作，观察到电饭锅工作10min指示灯闪烁80次，则电饭锅消耗电能为______ 。

【答案】4029.3；0.1kW·h。

【解析】[1]电能表的读数：最后一位是小数，单位kW·h，由图可知，电能表的示数是4029.3kW·h。

[2]电饭锅消耗电能。

三、培优练（挑战自我）

13.阅读下面三段短文，回答问题：

在能源危机和环境污染的双重压力下，我国现阶段发展新能源汽车，多种技术在国际上处领先地位。图为某品牌的纯电动汽车：

（1）给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于______（选填“用电器”或“电源”）；汽车各转向灯能独立工作，因此转向灯间是______联的；

（2）纯电动汽车，是通过蓄电池来提供电能，通过电动机得到动力，若该电动机的电源采用的是48V的电压，如果使用12V的蓄电池，则应将______个蓄电池______联；

（3）该汽车的电汽容量为，其百公里耗电量为，理论上可以续航______km。

【答案】用电器；并、4（四）；串；400。

【解析】（1）[1] 给汽车蓄电池充电时，需要消耗电能，将电能转化成电池的化学能，所以充电器相当于用电器。

 [2]根据并联电路的特点，两用电器相互不影响，汽车各转向灯能独立工作，故转向灯间是并联的。

（2）[3] [4]根据题意，要想提高电压，由串联电路总电压等于各部分电压之各，可以将电池串联起来使用，由电池串联总电压的规律可得

故需要将4节蓄电池串联起来使用。

（3）[5]根据题意，可得理论上可以续航长度为。

14.有“公知”称新能源车的电池组能量密度（能量与质量的比值）还没有无烟煤高，更别提汽油了。已知某新能源车Model X的电池组电容量为 （ ），由7000多枚18650电池（如图）组成，电池组总质量约900kg。

（1）“能量密度”相当于哪个物理量_____；

（2）将100kW•h换算约为_____J，新能源车Model X的“能量密度”是_____；

（3）已知汽油的能量密度4.6×107J/kg，“公知”的说法是_____（选填“正确”或“错误”）。

【科普：车的电池组不是一次性用品，而是可反复充电使用的）

【答案】热值；3.6×108；4×105J/kg；正确。

【解析】（1）[1]由题意知，电池组能量密度（能量与质量的比值），其单位为J/kg，而热值的单位也是J/kg，所以，“能量密度”相当燃料的热值。

（2）[2]因为，所以，，

[3]新能源车Model X的“能量密度”

（3）[4]由于新能源车Model X的“能量密度”小于汽油的能量密度，所以，“公知”的说法是正确的。

答：（1）“能量密度”相当于热值；（2）将100kW•h换算约为3.6×108J，新能源车Model X的“能量密度”是4×105J/kg；（3）“公知”的说法是正确的。

15.实验室有若干个规格相同的LED灯，这种灯的发光颜色与其两端电压之间的关系如下表所示。小华取其中一个LED灯，与一个200Ω的定值电阻R1串联，接在电压恒为6V的电源上，如图所示。闭合开关，LED灯发光，电压表示数为3V。求：

（1）此时，通过电阻R1的电流是多少？(       )

（2）结合图表可知：电路中的LED灯发出_____色的光；

（3）工作100s，LED灯消耗的电能是多少？(        )

（4）若R1损坏，请你利用题目所述的其它器材，设计一个让该规格的LED灯发出蓝光的方法（可用文字或作图说明）。(        )

【答案】0.015A；蓝；4.5J；将两个LED灯串联在电路中。

【解析】（1）[1]由电路图知，定值电阻R1与LED灯串联连接，电压表测R1两端的电压。电压表的示数为3V时，通过R1的电流

（2）[2]此时LED灯两端的电压U2=U-U1=6V-3V=3V

由表格知，LED灯发出蓝光。

（3）[3]工作100s，LED灯消耗的电能W=U2It=3V×0.015A×100s=4.5J

（4）[4]由表格数据知，LED灯两端的电压为3.0V~3.3V时，发出蓝光。将两个相同规格的LED灯及开关串联连接在电源电压为6V的电路中，闭合开关，则每个LED灯两端的电压都为3V，LED灯发出蓝光。