初中物理人教版九年级全册第1节 电能 电功精品测试题
展开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
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: SKIPIF 1 < 0 。
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
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 SKIPIF 1 < 0 可导出电功的计算公式: SKIPIF 1 < 0 ;
结合欧姆定律 SKIPIF 1 < 0 可导出电功的计算公式: SKIPIF 1 < 0 。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?
【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
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: SKIPIF 1 < 0 。
【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。
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: SKIPIF 1 < 0 ,无电流计算(或比较)电功;
推导公式: SKIPIF 1 < 0 ,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 SKIPIF 1 < 0 ,则( )。
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【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。
【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.
【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
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。
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
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.1:2B.3:1C.2:1D.1:3
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
4.一个手机充电的移动电源(俗称“充电宝”)输入电压为 SKIPIF 1 < 0 ,容量为 SKIPIF 1 < 0 ,则该移动电源充电后最多储存的电能是( )。
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
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。
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。
7.如图甲所示电路,电源电压不变, SKIPIF 1 < 0 。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。
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?
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
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”
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 _____ SKIPIF 1 < 0 。
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______ 。
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 SKIPIF 1 < 0 ,其百公里耗电量为 SKIPIF 1 < 0 ,理论上可以续航______km。
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Mdel X的电池组电容量为 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ),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Mdel 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)
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)。( )
干电池:化学能→电能
蓄电池:化学能→电能
光伏发电:太阳能→电能
火力发电:化学能→电能
水力发电:机械能→电能
风力发电:机械能→电能
地热发电:地热能→电能
核能发电:核能→电能
电熨斗:电能→内能
电烤箱:电能→内能
白炽灯:电能→内能→光能
节能灯:电能→光能
电视机:电能→光能和声能
电风扇:电能→机械能和内能
总结归纳:电能的产生与利用中主要的能量转化
参数
物理意义
220V
表示该电能表应该在220V的电路中使用
10(20)A
表示电能表的标定电流为10A,额定最大电流为20A,该电能表工作时的电流不应超过20A
kW·h
表示该电能表上示数的单位为千瓦时,kW·h=1度=3.6×106J
50Hz
表示电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用
1500r/(kW·h)
表示接在该电能表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,该电能表的转盘转过1500转
特别提醒:
1.电能表的表盘上最后一个框内的数字为小数位数字。如,应读作3209.2kW·h。
2.标定电流和额定最大电流的区别。如“10(20)A”,括号外的10A是标定电流,它越小,电能表就越灵敏,精确度越高;括号内的20A是额定最大电流,是电能表长期稳定工作允许通过的最大电流。
教材深挖:电子式电能表的参数
电子式电能表盘上的参数,如“220V”、“10(40)A”、“50Hz”等,物理意义和机械式电能表上的相关参数的物理意义相同。电子式电能表独有的“1600imp/(kW·h)”表示接在这个电表上的用电器,每消耗1kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁1600次。
使家用节能灯照明约100h
让手机充电约100次
使电动自行车行驶约60km
看电视约10h
可使壁挂式空调器运行约1h
烧开约8kg的水
特别提醒:
应用W=UIt计算电功时,应注意以下两点:
(1)W、U、I、t应该是同一用电器或同一段电路在t时间内对应的四个物理量。例如,电流通过某个用电器所做的功,等于该用电器两端电压、通过该用电器的电流和相应通电时间的乘积。
(2)W、U、I、t四个物理量的单位分别是焦(J)、伏(V)、安(A)和秒(s),若将其他单位不经变换就代入公式则会出现错误。如某灯两端电压为6V,通过该等的电流为0.2A,通电时间1h电流做的功:W=UIt=6V×0.2A×3600s=4320J;若时间单位不经变换就代入公式进行计算,则得W=6V×0.2A×1h=1.2J,结果时错误的。
辨析比较电功与机械功的异同
比较项目
电功
机械功
不同点
影响因素
电路两端电压U,电路中电流I,通电时间t
作用在物体上的力F,物体在力F方向上的距离s
计算公式
W=UIt
W=Fs
相同点
(1)做功的过程都是不同形式能的相互转化过程;(2)单位相同。
拓展培优:什么是纯电阻电路
纯电阻电路是指消耗的电能全部转化为内能的电路,如仅含有白炽灯、电阻的电路;但含有电动机、电铃的电路中,电能除了转化为内能外,还转化成了其他形式的能,因此含有电动机、电铃的电路不是纯电阻电路。
拓展培优:电路中电功关系的三个推论
1.串并联电路的电功的特点
串联电路
并联电路
分析
如图所示,在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt,W1=U1It,W2=U2It;
由于U=U1+U2,故W总=UIt=(U1+U2)It=U1It+U2It=W1+W2
如图所示,在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt,W1=UI1t,W2=UI2t;
由于I=I1+I2,
故W总=UIt=U(I1+I2)t=UI1t+UI2t=W1+W2
推论一
无论是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于电流通过各用电器做功之和,即W总=W1+W2+…
2.串、并联电路电功的分配关系(仅适用于纯电阻电路)
推论二
串联电路中,电流通过各电阻所做的功与其阻值成正比
推导分析: SKIPIF 1 < 0
推论三
并联电路中,电流通过各电阻所做的功与其阻值成反比
推导分析: SKIPIF 1 < 0
导体
长度/cm
横截面积/cm2
甲
5
1
乙
10
1
丙
5
2
峰谷电价
峰期
1.1元
谷期
0.4元
LED灯两端电压/V
1.9~2.0
3.0~3.3
LED灯发光颜色
红
蓝
物理九年级全册第1节 电能 电功课后作业题: 这是一份物理九年级全册<a href="/wl/tb_c83782_t7/?tag_id=28" target="_blank">第1节 电能 电功课后作业题</a>,共10页。
初中物理人教版九年级全册第十八章 电功率第2节 电功率精品课堂检测: 这是一份初中物理人教版九年级全册第十八章 电功率第2节 电功率精品课堂检测,文件包含人教版物理九年级全册同步精品讲义225第二十二章能源与可持续发展复习总结原卷版doc、人教版物理九年级全册同步精品讲义225第二十二章能源与可持续发展复习总结教师版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共39页, 欢迎下载使用。
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