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初中物理苏科版九年级全册电能表与电功练习
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这是一份初中物理苏科版九年级全册电能表与电功练习，文件包含151电能表与电功考点解读原卷版docx、151电能表与电功考点解读解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共38页， 欢迎下载使用。
1、电功与电能和电功的实质
（1）电功与电能：
①定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
②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=3.6×106J。（2）电功的实质：
①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,电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程;
②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。
2、电功与电能的计算
（1）电功的计算公式
①定义式：W=UIt：
U表示某段电路两端的电压，单位是V；
I表示通过该电路的电流，单位是A；
t表示通电时间，单位是s；
W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J．
②应用公式过程中的“同一性”：
a．电路的同一性，电流通过某灯泡做的功，等于该灯泡两端的电压、通过该灯泡的电流和该灯泡通电时间的乘积．即W、U、I、t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量；
b．单位的统一性，W、U、I、t四个物理量的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不符，就必须将其换算成标准单位后，再代入公式计算．
（2）电功与电能的计算：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。计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导出：
①串联电路中常用公式：W=I2Rt；
②并联电路中常用公式：,W1：W2=R2：R1；
③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn。
（3）串、并联电路中电功的特点
①推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系；
a．串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2。
b．并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2。
概念规律：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（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2。
②串、并联电路中电功分配关系
a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即W1：W2=R1：R2
b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即W1：W2=R2：R1。
（4）方法点拨
①当U、I、t均已知时，利用W=UIt来计算电功较为方便；
②在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W=I2Rt来取W1：W2比值，并进一步进行其他运算；
③在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W=Pt来进行比较计算较为方便。
3、电能表与电功的测量
（1）参数的理解：
①220V：表示电能表应该在220V的电路中使用；
②30（100）A：表示该电能表的标定电流是30A，额定最大电流是100A；
③50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用；
④120revs/kW•h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过120圈；
（2）电能的求法：
①测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）；
②测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。
※注意：利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW•h，记住单位之间换算关系：1kW•h=3.6×106J。
（3）电功的测量：
利用电能表计算电功：
根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能．在计算时通常有两种方法：
①先根据每kW•h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能．
②由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。
【考点1 电功与电能和电功的实质】
【典例1-1】（2022秋•宛城区校级期末）关于电功，下列说法不正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能
B．电流做功的过程就是消耗电能的过程
C．用电能表可以测量电流做功的多少
D．电流越大，电流做功就一定越多
【答案】D
【分析】（1）电流流过导体时电流做功。电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能转化为多少其它的能。
（2）电能表是用来测量电流做功的多少的仪器。
（3）电功的公式W＝UIt。
【解答】解：
A、根据能量守恒定律可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确；
B、电流做功的过程，就是消耗电能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故B正确；
C、电能表是用来测量电流做功的多少的仪器，可以直接用电能表测量电流做功的多少，故C正确；
D、由W＝UIt可知，电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关，电流越大，电流做功不一定越多，故D错误。
故选：D。
【典例1-2】（2023•尉氏县一模）电为我们的生活带来了光明和便利，请你说出生活中一个用电器的名称： 电热水壶 ，它在工作时将电能转化为 内 能。
【答案】电热水壶；内
【分析】用电器工作的过程是电能转化为其它形式的能的过程。
【解答】解：用电器工作的过程是电能转化为其它形式的能的过程，例如电热水壶、电热毯、电饭锅等用电器是把电能转化为内能。
故答案为：电热水壶；内。
【变式1-1】（2023•长汀县模拟）如图所示，对比图中白炽灯和LED灯将电能转化为其他形式能的情况，可得（ ）
A．白炽灯发光时，电能主要转化为光能
B．白炽灯发光时，灯丝会凝华
C．LED灯可以把电能全部转化为光能
D．LED灯发光的效率较高
【答案】D
【分析】根据图示可知白炽灯与LED灯发光时的能量转化以及发光效率；升华是指固体直接变为气体的过程。
【解答】解：A．根据图示可知，白炽灯发光时，电能转化为了20%的光能和80%的内能，显然大量的电能转化为内能，故A错误；
B．白炽灯发光时，温度较高，灯丝容易升华，故B错误；
CD．根据图示可知，LED发光时，电能转化为10%的内能和90%的光能，与白炽灯相比，LED 灯发光的效率较高，故C错误、D正确。
故选：D。
【变式1-2】（2023•鼓楼区校级模拟）某品牌手机的电池铭牌标有“3.7V 4000mA•h”字样，充满电后存储的电能为 1.48×10﹣2 kW•h，手机充电时电池相当于电路中的 用电器 。
【答案】1.48×10﹣2；用电器。
【分析】根据W＝UIt来计算手机充满电后存储的电能；用电器指消耗电能的设备。
【解答】解：（1）充满电后手机存储的电能为：
W＝UIt＝3.7V×4A×3.6×103s＝53280J＝1.48×10﹣2kW•h；
（2）手机充电时电池相当于电路中的用电器。
故答案为：1.48×10﹣2；用电器。
【考点2 电功与电能的计算】
【典例2-1】（2022秋•龙亭区校级期末）如图所示，电源电压不变，只闭合开关S1，电流表示数为0.3A，再闭合S2，电流表示数变化了0.4A。则同时闭合S1、S2后，相同时间内R1、R2消耗的电能之比是（ ）
A．3：4B．4：3C．7：3D．4：7
【答案】A
【分析】当只闭合S1时，R1单独接入电路；再闭合S2时，R1、R2并联；
已知电流表前后两次示数关系，可以得到通过两只电阻的电流，利用公式W＝UIt比较消耗的电能。
【解答】解：
由图知，只闭合S1时，R1单独接入电路，电流表测R1的电流，则I1＝0.3A；
再闭合S2时，R1、R2并联，电流表测干路中的电流，
两只开关都闭合时，由于并联电路中各电阻互不影响，所以通过R1的电流仍然为I1＝0.3A，
电流表示数变化了0.4A，则说明通过R2的电流为I2＝0.4A，
由于并联电路各支路两端的电压相等，则U1＝U2，所以，在相同时间内R1、R2消耗的电能之比为：＝＝＝＝。
故选：A。
【典例2-2】（2023•丹徒区模拟）某电烤箱内部简化电路如图所示，R1和R2为电热丝，铭牌上的部分参数如表所示。该电烤箱处于低温挡时，正常工作12min所消耗的电能为 0.1 kW•h，R2的阻值为 48.4Ω 。
【答案】0.1；48.4Ω。
【分析】由电路图可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，由P＝可知，电烤箱的电功率较大，据此确定电烤箱的挡位；
开关S1闭合S2断开时，电路为R1的基本电路，由P＝可知，电烤箱的电功率较小，据此确定电烤箱的挡位；
（1）根据W＝Pt可求出电烤箱低温挡正常工作12min消耗的电能；
（2）先根据高温挡和低温挡功率求出R2的功率，再利用P＝的求出R2的阻值。
【解答】解：由电路图可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，由P＝可知，电烤箱的电功率较大，据此确定电烤箱为高温挡；
开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的基本电路，电路的电阻较大，由P＝可知，电烤箱的电功率较小，据此确定电烤箱为低温挡；
（1）电烤箱低温挡正常工作12min消耗的电能：
W＝P低t＝500×10﹣3kW×h＝0.1kW•h；
（2）R2的功率：P2＝P高﹣P低＝1500W﹣500W＝1000W，
R2的阻值：
R2＝＝＝48.4Ω。
故答案为：0.1；48.4Ω。
【典例2-3】（2023秋•浑南区校级月考）如图所示，电源电压不变。当S2、S3闭合，S1断开时，电压表示数为6V。当S1、S3闭合，S2断开时，电流表A和A1的示数分别为0.5A和0.3A，求：
（1）电源电压是多少？
（2）R1和R2的电阻值？
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，工作1min电路消耗的电能是多少焦？
【答案】（1）电源电压是6V；
（2）R1＝20Ω，R2＝30Ω；
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，工作1min电路消耗的电能是43.2J。
【分析】（1）分析开关转换时电路的连接，并画出等效电路图：当S2、S3闭合，S1断开时，电阻R短路，电路中只有R2，电压表示数即电源电压；
（2）当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电流表A测总电流，电流表A1测通过R1的电流；根据并联电路电流的规律可得，通过R2的电流，根据并联电路电压特点结合欧姆定律计算R1、R2的值为多少：
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，两电阻串联，电压表测R2的电压，根据串联电路电阻规律计算此时电路的总电阻，根据欧姆定律计算此时通过电路的电流，进一步计算工作1min电路消耗的电能。
【解答】解：
（1）当S2、S3闭合，S1断开时，电阻R短路，电路中只有R2，如上图1所示，电压表示数为6V，即电源电压为6V；
（2）当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，如上图2所示，电流表A测总电流，电流表A1测通过R1的电流；
根据并联电路电流的规律可得，通过R2的电流：I2＝I﹣I1＝0.5A﹣0.3A＝0.2A，
并联电路各支路两端电压相等，由欧姆定律可得R1的电阻：
R1＝＝20Ω，
R2的电阻：
R2＝＝30Ω；
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，两电阻串联，电压表测R2的电压，如上图3所示，
串联电路总电阻等于各分电阻之和，此时电路的总电阻：R＝R1+R2＝30Ω+20Ω＝50Ω，由欧姆定律可得此时通过电路的电流：
I＝，
工作1min电路消耗的电能是：
W＝UIt＝6V×0.12A×60s＝43.2J；
故答案为：（1）电源电压是6V；
（2）R1＝30Ω，R2＝20Ω；
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，工作1min电路消耗的电能是43.2J。
【变式2-1】（2023•江阴市模拟）老王的手机电池的铭牌上标有“5V 4000mA•h”的字样，手机正常使用时功率为2W。如果他在电池电量剩余30%时，立刻插上30W的充电器，并持续正常使用，直到电量充满。他这次给手机充电的时间是（ ）
A．0.2hB．0.47hC．0.5hD．0.67h
【答案】C
【分析】根据公式W＝UIt求得手机充满电储存的电能，由公式P＝UI求得手机的充电功率，结合剩余电量可得充电时间。
【解答】解：手机充满电储存的电能为：W＝UIt＝5V×4000×10﹣3A×1h＝20W•h，
需要充的电能W﹣30%W＝W充﹣W用＝P1t﹣P2t，
充满需要的时间t＝＝＝0.5h。
故选：C。
【变式2-2】（2023•霍邱县二模）在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为30Ω，当只闭合开关S3时，电流表示数为0.4A，再闭合开关S1，电流表示数变化了0.2A，当开关S1、S3都断开，闭合开关S2，R2在10min内消耗的电能是 640 J。
【答案】640。
【分析】由图可知，当只闭合开关S3时，只有R1工作，电流表测量通过R1的电流，根据欧姆定律求出电源电压；再闭合开关S1，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电流特点可知，电流表的示数变化量即为通过R2的电流，根据欧姆定律求出R2的阻值；当开关S1、S3都断开，闭合开关S2，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点求出电路中的总电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据W＝UIt＝I2Rt求出R2在10min内消耗的电能。
【解答】解：由图可知，当只闭合开关S3时，只有R1工作，电流表测量通过R1的电流，
由I＝可知，电源电压：U＝U1＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
再闭合开关S1，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电流特点可知，电流表的示数变化量即为通过R2的电流，即I2＝0.2A，
由I＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝60Ω；
当开关S1、S3都断开，闭合开关S2，R1、R2串联，
根据串联电路电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝30Ω+60Ω＝90Ω，
此时电路中的电流：I＝＝＝A，
R2在10min内消耗的电能：W＝U2It＝I2R2t＝（A）2×60Ω×10×60s＝640J。
故答案为：640。
【变式2-3】（2023•华亭市模拟）如图所示的电路中，R2的电阻为10Ω，灯泡L标有“12V、6W”字样，电源电压为12V保持不变。求：
（1）灯泡的电阻值是多少？
（2）闭合开关S后，电流表的示数是多少？
（3）1min内电阻R2和灯泡各消耗的多少电能？
【答案】（1）灯泡的电阻值是24Ω；
（2）闭合开关S后，电流表的示数是1.7A；
（3）1min内电阻R2和灯泡各消耗的电能为864J、360J。
【分析】（1）知道的额定电压和额定功率，根据P＝求出灯泡的电阻值；
（2）由图可知，闭合开关S后，R2与灯泡L并联，电流表测量干路的总电流；根据欧姆定律求出通过R2的电流，根据P＝UI求出通过灯泡的电流，根据并联电路的电流特点求出干路的总电流，即电流表示数；
（3）根据W＝UIt求出1min内电阻R2消耗的电能；根据W＝Pt求出1min内灯泡消耗的电能。
【解答】解：（1）由P＝可知，灯泡的电阻值：RL＝＝＝24Ω；
（2）由图可知，闭合开关S后，R2与灯泡L并联，电流表测量干路的总电流；
通过R2的电流：I2＝＝＝1.2A，
由P＝UI可知，通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，
根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流：I＝I2+IL＝1.2A+0.5A＝1.7A，电流表示数为1.7A；
（3）1min内电阻R2消耗的电能：W2＝UI2t＝12V×1.2A×1×60s＝864J；
1min内灯泡消耗的电能：WL＝PLt＝6W×1×60s＝360J。
答：（1）灯泡的电阻值是24Ω；
（2）闭合开关S后，电流表的示数是1.7A；
（3）1min内电阻R2和灯泡各消耗的电能为864J、360J。
【考点3 电能表与电功的测量】
【典例3-1】（2023•湘潭）如图是电能表表盘示意图，下列说法正确的是（ ）
A．电能表是用来测电功率的仪器
B．此时电能表的读数为61985kW•h
C．这个电能表通过的电流一定为10A
D．这个电能表应该在220V的电路中使用
【答案】D
【分析】（1）电能表是测量用户在某段时间内消耗电能（电功）的仪表。
（2）电能表上的单位是kW•h，最后一位是小数。
（3）电能表上的电流值表示该电能表平时工作允许通过的最大电流。
（4）电压表上的电压值表示该电能表的正常工作电压。
【解答】解：A、电能表是用来测电功的仪器，故A错误；
B、此时电能表的读数为6198.5kW•h，故B错误；
C、这个电能表通过的电流不一定为10A，故C错误；
D、这个电能表应该在220V的电路中使用，故D正确。
故选：D。
【典例3-2】（2022•天津模拟）在“比较两个灯泡的亮暗”活动中，小明选择电阻不相同的两只白炽灯泡连接了如图所示的电路。利用这个电路也可以验证电流做功与 电压 的关系，该活动中是通过比较 灯泡的亮暗 （选填“电压表的示数”或“灯泡的亮暗”）来比较一定时间内电流做功的多少。
【答案】电压；灯泡的亮暗
【分析】电流做功多少与电压、电流和通电时间有关，由实验电路（串联）可知，探究的是与电压的关系，所以需要选择不同规格的灯泡（电阻不同）；灯泡的亮度是由其实际功率决定的，根据W＝Pt进行分析。
【解答】解：由图可知两个灯泡是串联，通过两灯的电流相同，由于两灯的电阻不同，则两灯两端的电压不同，所以研究的是电流做功与电压的关系。
单位时间内电流做功的多少叫做功率，灯泡的亮度越亮，实际功率越大，相同时间内做的功越多，所以可以根据灯泡的亮度来判定一定时间内做功的多少。
故答案为：电压；灯泡的亮暗。
【变式3-1】（2023•潜江四模）将一台标有“220V，200W”的电视机单独接在家庭电路中。正常工作2h后，电能表示数如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．电能表是测量用电器电功率的专用仪表
B．电能表的示数为8456kW•h
C．这段时间内，电能表转盘转过了1200转
D．若电价为0.6元/度，这段时间电视机使用的电费为0.12元
【答案】C
【分析】A、用电器在一段时间内消耗的电能，可以通过电能表计量出来；
B、电能表示数的最后一位为小数；
C、利用W＝Pt计算出这段时间内电视机消耗电能，再计算出电能表转盘转动圈数；
D、根据这段时间电视机消耗电能的多少计算出使用的电费。
【解答】解：A、电能表是测量用电器消耗电能的仪表，故A错误；
B、电能表示数的最后一位为小数，示数为845.6kW•h，故B错误；
C、这段时间内电视机消耗电能W＝Pt＝200W×2h＝0.2kW×2h＝0.4kW•h，电能表转盘转动圈数为0.4kW•h×3000r/（kW•h）＝1200r，故C正确；
D、若电价为0.6元/度，这段时间电视机使用的电费为0.6元/度×0.4kW•h＝0.6元/度×0.4度＝0.24元，故D错误。
故选：C。
【变式3-2】（2022秋•思明区校级期中）下面哪个器材可以测定家用电器消耗的电能（ ）
A．电流表B．电能表
C．测电笔D．以上三种都可以
【答案】B
【分析】（1）用电器在一段时间内消耗的电能可以通过电能表计量出来；
（2）测量电路中电流大小的仪表叫电流表；
（3）用来辨别火线或零线的器材叫测电笔。
【解答】解：收取电费时要知道这段时间内家用电器消耗的电能，测定家用电器消耗的电能的仪表是电能表；
故选：B。
【变式3-3】（2023•明水县模拟）某家用电能表的有关参数如图所示，该电能表上用电器的总功率不能超过 4400 W。该电能表的转盘每小时最多转 1584 转。
【答案】4400；1584。
【分析】（1）表盘上，“220V”是指电能表的工作电压，10（20）A中“10A”是指电能表的标定电流，“20A”是指平时工作允许通过的最大电流，利用P＝UI求该电能表上用电器的最大总功率；
（2）电能表上“360r/（kW•h）”表示电能表所接的电路每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转360r。知道最大功率，利用W＝Pt求1h消耗的最大电能，进而求出每小时的最多转数。
【解答】解：
（1）电能表的表盘上，“220V”是指电能表的工作电压，10（20）A中“20A”是指平时工作允许通过的最大电流，该电能表上用电器的最大总功率P＝UI＝220V×20A＝4400W；
（2）电能表上“360r/kW•h”表示电能表所接的电路每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转360r；
1h消耗的最多电能W＝Pt＝4.4kW×1h＝4.4kW•h，
该电能表的转盘每小时最多转数n＝360r/kW•h×4.4kW•h＝1584r。
故答案为：4400；1584。
1．（2023秋•二道区校级月考）规格都是“220V，120W”的一台电冰箱、一台电脑和一只电烙铁，分别正常工作相同时间，消耗的电能（ ）
A．电冰箱最多B．电脑最多
C．电烙铁最多D．一样多
【答案】D
【分析】三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率）、通电时间相同，根据W＝Pt可知消耗电能的多少。
【解答】解：三个用电器正常工作，实际功率等于额定功率，即相等；又因为工作时间相等，则由W＝Pt可知，三种用电器消耗的电能一样多。
故选：D。
2．（2023•长春一模）下列家用电器工作时，将电能主要转化为内能的是（ ）
A．电水壶B．收音机C．电冰箱D．电脑
【答案】A
【分析】做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外。用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，就是一个电流做功的过程。分析每种用电器的能量转化形式。
【解答】解：A、电热水壶是把电能转化为内能，故A正确；
B、收音机是把电能转化声能和内能，故B错误；
C、电冰箱主要将电能转化为机械能和内能，故C错误；
D、电脑主要将电能转化为声能、光能和内能，故D错误。
故选：A。
3．（2023•宽甸县模拟）下列数据中，符合实际情况的是（ ）
A．一支全新2B铅笔的长度约为18mm
B．宽甸地区四月份的平均气温约为45℃
C．一名中学生从一楼走上三楼的功率约为75W
D．家用电冰箱在使用时，一天消耗的电能约为10kW•h
【答案】C
【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。
【解答】解：A、一支全新2B铅笔的长度约18cm，故A不符合题意；
B、四月份最高气温不到35℃，所以平均气温远低于45℃，故B不符合实际；
C、中学生的重力约为500N，一楼走到三楼的高度大约6m，上楼时间约为40s，则此过程中做的功W＝Gh＝500N×6m＝3000J，登楼的功率P＝＝＝75W，故C符合实际；
D、家用电冰箱在使用时，一天消耗的电能不到1kW•h，故D不符合实际。
故选：C。
4．（2023•金安区校级二模）如图所示，电阻R1＝R2＝R3＝2Ω，若在AB间连接一个电压恒为3V的电源，则下列说法错误的是（ ）
A．R2与R3是并联关系
B．通过电流表的电流是0.5A
C．通过R1与R2的电流之比为2：1
D．1分钟内电路消耗的电能为150J
【答案】D
【分析】在AB间连接一个电压恒为3V的电源，由图知R2与R3并联后与R1串联，根据串并联的总电阻公式计算电路中的电阻，根据欧姆定律计算R1的电流，根据并联分流确定电流表示数以及R1与R2的电流之比，利用W＝UIt计算1分钟内电路消耗的电能。
【解答】解：A、在AB间连接一个电压恒为3V的电源，由图知R2与R3并联后与R1串联，故A正确；
BC、并联部分的总电阻R23＝＝＝1Ω；
整个电路的的总电阻R＝R1+R23＝2Ω+1Ω＝3Ω；
则电路中的电流I＝＝＝1A，
根据并联分流知，R2与R3是相同的电阻并联，分得的电流相等，故每个电阻的电流为0.5A；
则通过电流表的电流是0.5A，通过R1与R2的电流之比为2：1，故BC正确；
D、1分钟内电路消耗的电能W＝UIt＝3V×1A×60s＝180J，故D错误。
故选：D。
5．（2022秋•定州市期末）智能手机的“电量”低到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池电量的使用时间，原因是（ ）
A．减小了线路的电阻B．减小了线路的总功率
C．增大了电池的电压D．增大了电能的消耗
【答案】B
【分析】（1）由公式W＝Pt知，手机“省电模式”，是在手机电池储存电能一定的前提下，通过减小输出功率延长使用时间的；手机工作的电压不变；
（2）导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体两端的电压和通过的电流无关。
【解答】解：智能手机耗电达到一定量时，剩余的电能也是定量，
由W＝Pt可知，要延长手机的工作时间，需要减小电池的输出功率，而手机工作的电压是不变的，故B正确、CD错误；
因电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以电子线路的电阻不变，故A错误。
故选：B。
6．（2022秋•柳州期末）下列仪器用来测量电功的是（ ）
A．电压表B．电能表C．电流表D．验电器
【答案】B
【分析】根据不同测量仪器测量的物理量分析。
【解答】解：A、电压表测量电压的大小，故A错误；
B、电能表用来测量电流做功的多少，即测量电功的大小，故B正确；
C、电流表测量电流大小，故C错误，
D、验电器是检验物体是否带电的仪器，故D错误。
故选：B。
7．（2023•云岩区模拟）（多选）如图甲所示，把标有“6V 3W”的灯泡L和滑动变阻器R串联接入恒定电压为9V的电源上，电流表示数与灯泡L两端电压U的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡的电阻随温度升高而变大
B．灯泡正常发光时的电阻为12Ω
C．当灯泡正常发光时，1min内整个电路消耗的电能为180J
D．当灯泡的功率为1.6W时，滑动变阻器接入电路中的电阻为12.5Ω
【答案】ABD
【分析】A、电流表示数与灯泡L两端电压U的关系为一曲线，且电压增大相同时，电流增大越来越小，灯泡的电阻随温度升高而变大；
B、根据P＝可知灯泡正常发光时的电阻；
C、电流表测量电路电流。根据P＝UI可知灯泡正常发光时，通过电路的电流，根据W＝UIt得出1min内整个电路消耗的电能；
D、由图甲可知，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流。当灯泡的功率为1.6W时，根据P＝UI从图中找出灯泡此时的电流值，根据串联电路的电压特点得出滑动变阻器此时的电压，根据欧姆定律的变形式得出滑动变阻器接入电路中的电阻。
【解答】解：A、电流表示数与灯泡L两端电压U的关系为一曲线，且电压增大相同时，电流增大越来越小，灯泡的电阻随温度升高而变大，故A正确；
B、灯泡正常发光时的电阻RL＝＝＝12Ω，故B正确；
C、电流表测量电路电流。根据P＝UI可知灯泡正常发光时，通过电路的电流I＝IL＝＝＝0.5A，1min内整个电路消耗的电能W＝UIt＝9V×0.5A×60s＝270J，故C错误；
D、当灯泡的功率为1.6W时，根据P＝UI从图中可看出，此时灯泡两端的电压为4V，电路中的电流为0.4A，滑动变阻器两端的电压为：UR＝U﹣U灯＝9V﹣4V＝5V，
滑动变阻器接入电路中的电阻为：R＝＝＝12.5Ω，故D正确。
故选：ABD。
8．（2023•漳州模拟）如图是电磁炮原理简化图。炮弹置于两固定的平行导轨之间，导轨位于磁场中，开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，此过程将电能转化为炮弹的 机械 能（轨道的电阻和摩擦均不计），炮弹离开导轨后由于 惯性 仍继续飞行。
【答案】机械；惯性。
【分析】（1）磁场对电流有力的作用，将电能转化为机械能；
（2）一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性。
【解答】解：炮弹置于两固定的平行导轨之间，导轨位于磁场中，开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，利用磁场对电流有力的作用，将电能转化为炮弹的机械能；
炮弹离开导轨后不再受到推力，由于具有惯性保持原来运动状态继续飞行。
故答案为：机械；惯性。
9．（2023•建昌县模拟）小充同学看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA•h，则它充满电后存储的电能为 39960 J。在充电过程中，锂电池是 用电器 （选填“电源”或“用电器”）。太阳能电池的主要材料之一是硅，它是一种 半导体 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）。
【答案】39960；用电器；半导体。
【分析】（1）知道电池的容量，根据W＝UIt求出电流做的功即为储存的电能；
（2）在充电过程中，将电能转化为化学能储存；
（3）锗、硅、砷化镓等是由半导体材料，它具有单向导电性。利用半导体的特殊性能，可以做出方便人们生活的物品。
【解答】解：（1）充电电流所做的功即储存的电能为：
W＝UIt＝3.7V×3000×10﹣3A×3600s＝39960J；
（2）在充电过程中，将电能转化为化学能储存，消耗了电能，所以锂电池是用电器；
（3）常见半导体有：锗、硅、砷化镓等，即硅属于半导体材料。
故答案为：39960；用电器；半导体。
10．（2023秋•重庆月考）如图手机用的锂电池标有“1500m•Ah”。若手机正常工作时的电流约100mA，则这种充满电的锂电池可供该手机连续使用 15 h；给手机充电时锂电池相当于电路中的 用电器 （选填“电源”或“用电器”）。
【答案】15；用电器。
【分析】mA是电流的单位，h是时间单位，根据电流的定义式可知mA•h表示的物理量，由电荷量公式的变形式求出这种充满电的锂离子电池可供手机连续使用的时间。手机电池充电时消耗电能，据此分析。
【解答】解：mA为电流单位，h为时间单位，则由Q＝It可知，mA•h为电荷量的单位；由I＝可得，这种充满电的锂离子电池可供手机连续使用的时间：
t＝＝＝15h。
手机电池充电时消耗电能，转化为化学能，相当于用电器。
故答案为：15；用电器。
11．（2023•天元区三模）如图所示是某家庭电能表的起始数据，现仅让家中标有“220V 1000W”的空调正常工作，经过12分钟，观察到电能表转盘转过了240圈，此时电能表的示数应为 2021.8 kW•h；则被黑色方框遮住的数值为 1200 。
【答案】2021.8；1200。
【分析】根据W＝Pt求出空调单独工作12min消耗的电能，进一步求出每消耗1kW•h的电能时电能表转盘的转数；电能表表盘上最后一位是小数，据此读出电能表的示数；加上消耗的电能得出此时电能表的示数。
【解答】解：由P＝可得，空调单独工作12min消耗的电能：W＝P′t＝1000×10﹣3kW×h＝0.2kW•h；
电能表的示数为2021.6kW•h，此时电能表的示数为：2021.6kW•h+0.2kW•h＝2021.8kW•h；
每消耗1kW•h的电能，电能表转盘的转数：n＝×240r＝1200r；
则被黑色方框遮住的数值为1200。
故答案为：2021.8；1200。
12．（2022秋•海陵区校级期末）在“探究影响电流做功多少的因素”活动中，同学们设计了如图甲、乙两个电路：
（1）本实验通过比较 灯泡的亮度 来反映相同时间电流做功的多少。
（2）图中所选用的灯泡L1和L2的规格应 不同 。
（3）应该选择图 乙 所示的电路研究电流做功多少与电压大小的关系；两个小灯泡是 串联 （选填“串联”或“并联”）的，这样连接是为了控制 电流 相等。
（4）小明发现，按图甲电路实验时L1比L2亮，同时观察到A1示数比A2大，这说明相同时间内 L1 （L1/L2）的电功大，由此可得出的结论是 电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多 。接着他将这两个灯泡按图乙连接好观察到 L2 （L1/L2）更亮。
（5）对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想，小明是否必须通过实验验证？你的看法是 不必 （选填“不必”或“必须”），你的依据是 对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多 。
【答案】（1）灯泡的亮度；（2）不同；（3）乙；串联；电流；（4）L1；电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；L2；（5）不必；对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多。
【分析】（1）电功的实质是电流做功是将电能转换为其他形式的能，电流通过用电器时要对外做功，消耗了多少电能就产生了多少新的能量，实验中相同时间电流做功的多少无法直接观察，通过观察灯泡亮度来判断，为转换法；
（2）由电路图可知，甲图两灯并联、乙图两灯串联，要探究电流做功与电压的关系，应控制电流相等而电压不同、要探究电流做功与电流的关系，应控制电压相同而电流相同，要实现控制要求，应使用不同规格的灯泡；
（3）研究电流做功多少与电压大小的关系，应控制电流大小和通电时间相同，通过比较电压的大小，得出电流做功与电压大小的关系；
（4）甲图中电压相同而电流不同，根据W＝UIt分析相同时间电流做功大的灯泡并得出结论；灯泡亮度由其实际功率决定，先比较两灯电阻，再由P＝I2R比较两灯亮度。
（5）对同一个灯泡，通电时间越长，灯消耗的电能越多，即电流做的功越多。
【解答】解：（1）闭合开关小灯泡发光，这一过程电流做了多少功，就有多少电能转化为内能和光能，实验中通过观察灯泡的亮度来判断相同时间电流做功的多少，利用了转换法；
（2）实验中需要控制电流或电压不同，因此图中所选用的灯泡L1和L2的规格应不同；
（3）研究电流做功多少与电压大小的关系，应控制电流大小和通电时间相同，使两灯两端的电压不同，根据串并联电路的特点可知应使两个小灯泡串联，所以应选乙电路；
（4）甲图中两灯并联，由并联电路的电压特点可知U1＝U2，
A1示数比A2大，即I1＞I2，
根据W＝UIt可知W1＞W2；
由此可得结论：电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；
电压相等，由R＝可知R1＜R2，
将这两个灯泡按图乙连接好电路，两灯串联通过灯泡的电流相等，由P＝I2R可知L2的实际功率较大，所以L2更亮；
（5）对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多，即电流做的功越多，故对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想，不必通过实验验证。
故答案为：（1）灯泡的亮度；（2）不同；（3）乙；串联；电流；（4）L1；电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；L2；（5）不必；对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多。
13．（2023•大连一模）如图是某品牌无人机，整机质量是2kg，具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、北斗定位等功能，其摄像机拍摄速度是11000帧/秒。交警某次利用该无人机进行高速公路通行情况监测。无人机匀速竖直上升到30m高处，悬停10min监测车流。悬停时，电动机的总功率是200W。试求无人机：
（1）上升30m克服重力做了多少功？（g取10N/kg）
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是多少？
（3）在某轿车通行1.2m的过程中，无人机拍摄了440帧照片。该段高速公路限速120km/h，通过计算判断该轿车是否超速？
【答案】（1）上升30m克服重力做的功为600J；
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是1.2×105J；
（3）该轿车没有超速。
【分析】（1）根据W＝Gh＝mgh算出上升30m克服重力做的功；
（2）根据W＝Pt算出在高处悬停观测10min电动机消耗的电能；
（3）利用速度公式求出该轿车的速度，然后与最大限速相比较即可得到答案。
【解答】解：（1）上升30m克服重力做的功为：
W＝Gh＝mgh＝2kg×10N/kg×30m＝600J；
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是：
W＝Pt＝200W×10×60s＝1.2×105J；
（3）由题知，摄像机拍摄速度11000帧/秒，
已知某轿车通行1.2米的过程中拍摄440帧，则轿车运动的时间：
t＝＝0.04s，
该轿车的速度：
v＝＝＝30m/s＝108km/h，
因为108m/h＜120km/h，所以，该轿车不超速。
答：（1）上升30m克服重力做的功为600J；
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是1.2×105J；
（3）该轿车没有超速。
14．（2023•白山模拟）某品牌新型油电混合汽车，它的部分参数如表格所示：
（1）若用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电，需要多少时间？
（2）在发动机模式下，若试乘人员质量忽略不计，汽车匀速行驶36km消耗了4kg汽油，受到的阻力是汽车总重的0.1倍，则发动机牵引力做了多少功？
【答案】（1）用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电需要3.5h；
（2）发动机牵引力做功5.4×107J。
【分析】（1）利用电功的计算公式计算出若用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电，需要的时间；
（2）因汽车匀速行驶，水平方向上受到的是平衡力，所以发动机牵引力与受到的阻力相等，据此计算出发动机牵引力，然后根据功的计算公式求出发动机牵引力做的功。
【解答】解：（1）若用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电，需要时间为：
t＝＝＝3.5h；
（2）因汽车匀速行驶，水平方向上受到的是平衡力，所以发动机牵引力与受到的阻力相等，为：
F牵＝F阻＝0.1G＝0.1mg＝0.1×1500kg×10N/kg＝1500N；
发动机牵引力做功为：
W牵＝Fs＝1500N×36km＝1500N×36000m＝5.4×107J；
答：（1）用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电需要3.5h；
（2）发动机牵引力做功5.4×107J。
15．（2022•新城区校级二模）假期小明一家要出门旅游，出发前家里只有一额定功率为200W的冰箱正常工作，其他用电器都已关闭，此时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：
（1）该冰箱平均每天工作的时间为？
（2）7天内电能表的表盘实际转了多少圈？
【答案】（1）该冰箱平均每天工作的时间为5h；
（2）7天内电能表的表盘实际转了4200圈。
【分析】（1）7天前后电能表数字的示数差等于7天消耗的电能，根据W＝Pt计算总时间，除以7等于每天的工作时间；
（2）根据电能表的参数知道1kW•h转盘转600圈，由（1）知消耗的kW•h数，根据数学方法计算即可。
【解答】解：（1）7天内冰箱消耗的能W＝2028.6kW•h﹣2021.6kW•h＝7kW•h，
冰箱工作的时间t＝＝＝35h，
每天的工作时间t0＝＝＝5h；
（2）7天内电能表的表盘实际转的圈数为7kW•h×＝4200r。
答：（1）该冰箱平均每天工作的时间为5h；电烤箱参数表
额定电压
220V
额定
功率
高温挡
1500W
低温挡
500W
整车质量/1500kg
发动机最大功率/60kW
电动机最大功率/36kW
锂电池能量/35kW•h
1、电功与电能和电功的实质
（1）电功与电能：
①定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
②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=3.6×106J。（2）电功的实质：
①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,电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程;
②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。
2、电功与电能的计算
（1）电功的计算公式
①定义式：W=UIt：
U表示某段电路两端的电压，单位是V；
I表示通过该电路的电流，单位是A；
t表示通电时间，单位是s；
W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J．
②应用公式过程中的“同一性”：
a．电路的同一性，电流通过某灯泡做的功，等于该灯泡两端的电压、通过该灯泡的电流和该灯泡通电时间的乘积．即W、U、I、t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量；
b．单位的统一性，W、U、I、t四个物理量的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不符，就必须将其换算成标准单位后，再代入公式计算．
（2）电功与电能的计算：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。计算公式：W=UIt=Pt（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导出：
①串联电路中常用公式：W=I2Rt；
②并联电路中常用公式：,W1：W2=R2：R1；
③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn。
（3）串、并联电路中电功的特点
①推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系；
a．串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2。
b．并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U，则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2。
概念规律：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（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2。
②串、并联电路中电功分配关系
a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即W1：W2=R1：R2
b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即W1：W2=R2：R1。
（4）方法点拨
①当U、I、t均已知时，利用W=UIt来计算电功较为方便；
②在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W=I2Rt来取W1：W2比值，并进一步进行其他运算；
③在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W=Pt来进行比较计算较为方便。
3、电能表与电功的测量
（1）参数的理解：
①220V：表示电能表应该在220V的电路中使用；
②30（100）A：表示该电能表的标定电流是30A，额定最大电流是100A；
③50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用；
④120revs/kW•h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表上的转盘转过120圈；
（2）电能的求法：
①测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）；
②测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。
※注意：利用转盘转数来计算电能时，得到的单位是kW•h，记住单位之间换算关系：1kW•h=3.6×106J。
（3）电功的测量：
利用电能表计算电功：
根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能．在计算时通常有两种方法：
①先根据每kW•h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能．
②由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案。
【考点1 电功与电能和电功的实质】
【典例1-1】（2022秋•宛城区校级期末）关于电功，下列说法不正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能
B．电流做功的过程就是消耗电能的过程
C．用电能表可以测量电流做功的多少
D．电流越大，电流做功就一定越多
【答案】D
【分析】（1）电流流过导体时电流做功。电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能转化为多少其它的能。
（2）电能表是用来测量电流做功的多少的仪器。
（3）电功的公式W＝UIt。
【解答】解：
A、根据能量守恒定律可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确；
B、电流做功的过程，就是消耗电能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故B正确；
C、电能表是用来测量电流做功的多少的仪器，可以直接用电能表测量电流做功的多少，故C正确；
D、由W＝UIt可知，电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关，电流越大，电流做功不一定越多，故D错误。
故选：D。
【典例1-2】（2023•尉氏县一模）电为我们的生活带来了光明和便利，请你说出生活中一个用电器的名称： 电热水壶 ，它在工作时将电能转化为 内 能。
【答案】电热水壶；内
【分析】用电器工作的过程是电能转化为其它形式的能的过程。
【解答】解：用电器工作的过程是电能转化为其它形式的能的过程，例如电热水壶、电热毯、电饭锅等用电器是把电能转化为内能。
故答案为：电热水壶；内。
【变式1-1】（2023•长汀县模拟）如图所示，对比图中白炽灯和LED灯将电能转化为其他形式能的情况，可得（ ）
A．白炽灯发光时，电能主要转化为光能
B．白炽灯发光时，灯丝会凝华
C．LED灯可以把电能全部转化为光能
D．LED灯发光的效率较高
【答案】D
【分析】根据图示可知白炽灯与LED灯发光时的能量转化以及发光效率；升华是指固体直接变为气体的过程。
【解答】解：A．根据图示可知，白炽灯发光时，电能转化为了20%的光能和80%的内能，显然大量的电能转化为内能，故A错误；
B．白炽灯发光时，温度较高，灯丝容易升华，故B错误；
CD．根据图示可知，LED发光时，电能转化为10%的内能和90%的光能，与白炽灯相比，LED 灯发光的效率较高，故C错误、D正确。
故选：D。
【变式1-2】（2023•鼓楼区校级模拟）某品牌手机的电池铭牌标有“3.7V 4000mA•h”字样，充满电后存储的电能为 1.48×10﹣2 kW•h，手机充电时电池相当于电路中的 用电器 。
【答案】1.48×10﹣2；用电器。
【分析】根据W＝UIt来计算手机充满电后存储的电能；用电器指消耗电能的设备。
【解答】解：（1）充满电后手机存储的电能为：
W＝UIt＝3.7V×4A×3.6×103s＝53280J＝1.48×10﹣2kW•h；
（2）手机充电时电池相当于电路中的用电器。
故答案为：1.48×10﹣2；用电器。
【考点2 电功与电能的计算】
【典例2-1】（2022秋•龙亭区校级期末）如图所示，电源电压不变，只闭合开关S1，电流表示数为0.3A，再闭合S2，电流表示数变化了0.4A。则同时闭合S1、S2后，相同时间内R1、R2消耗的电能之比是（ ）
A．3：4B．4：3C．7：3D．4：7
【答案】A
【分析】当只闭合S1时，R1单独接入电路；再闭合S2时，R1、R2并联；
已知电流表前后两次示数关系，可以得到通过两只电阻的电流，利用公式W＝UIt比较消耗的电能。
【解答】解：
由图知，只闭合S1时，R1单独接入电路，电流表测R1的电流，则I1＝0.3A；
再闭合S2时，R1、R2并联，电流表测干路中的电流，
两只开关都闭合时，由于并联电路中各电阻互不影响，所以通过R1的电流仍然为I1＝0.3A，
电流表示数变化了0.4A，则说明通过R2的电流为I2＝0.4A，
由于并联电路各支路两端的电压相等，则U1＝U2，所以，在相同时间内R1、R2消耗的电能之比为：＝＝＝＝。
故选：A。
【典例2-2】（2023•丹徒区模拟）某电烤箱内部简化电路如图所示，R1和R2为电热丝，铭牌上的部分参数如表所示。该电烤箱处于低温挡时，正常工作12min所消耗的电能为 0.1 kW•h，R2的阻值为 48.4Ω 。
【答案】0.1；48.4Ω。
【分析】由电路图可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，由P＝可知，电烤箱的电功率较大，据此确定电烤箱的挡位；
开关S1闭合S2断开时，电路为R1的基本电路，由P＝可知，电烤箱的电功率较小，据此确定电烤箱的挡位；
（1）根据W＝Pt可求出电烤箱低温挡正常工作12min消耗的电能；
（2）先根据高温挡和低温挡功率求出R2的功率，再利用P＝的求出R2的阻值。
【解答】解：由电路图可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，由P＝可知，电烤箱的电功率较大，据此确定电烤箱为高温挡；
开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的基本电路，电路的电阻较大，由P＝可知，电烤箱的电功率较小，据此确定电烤箱为低温挡；
（1）电烤箱低温挡正常工作12min消耗的电能：
W＝P低t＝500×10﹣3kW×h＝0.1kW•h；
（2）R2的功率：P2＝P高﹣P低＝1500W﹣500W＝1000W，
R2的阻值：
R2＝＝＝48.4Ω。
故答案为：0.1；48.4Ω。
【典例2-3】（2023秋•浑南区校级月考）如图所示，电源电压不变。当S2、S3闭合，S1断开时，电压表示数为6V。当S1、S3闭合，S2断开时，电流表A和A1的示数分别为0.5A和0.3A，求：
（1）电源电压是多少？
（2）R1和R2的电阻值？
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，工作1min电路消耗的电能是多少焦？
【答案】（1）电源电压是6V；
（2）R1＝20Ω，R2＝30Ω；
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，工作1min电路消耗的电能是43.2J。
【分析】（1）分析开关转换时电路的连接，并画出等效电路图：当S2、S3闭合，S1断开时，电阻R短路，电路中只有R2，电压表示数即电源电压；
（2）当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电流表A测总电流，电流表A1测通过R1的电流；根据并联电路电流的规律可得，通过R2的电流，根据并联电路电压特点结合欧姆定律计算R1、R2的值为多少：
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，两电阻串联，电压表测R2的电压，根据串联电路电阻规律计算此时电路的总电阻，根据欧姆定律计算此时通过电路的电流，进一步计算工作1min电路消耗的电能。
【解答】解：
（1）当S2、S3闭合，S1断开时，电阻R短路，电路中只有R2，如上图1所示，电压表示数为6V，即电源电压为6V；
（2）当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，如上图2所示，电流表A测总电流，电流表A1测通过R1的电流；
根据并联电路电流的规律可得，通过R2的电流：I2＝I﹣I1＝0.5A﹣0.3A＝0.2A，
并联电路各支路两端电压相等，由欧姆定律可得R1的电阻：
R1＝＝20Ω，
R2的电阻：
R2＝＝30Ω；
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，两电阻串联，电压表测R2的电压，如上图3所示，
串联电路总电阻等于各分电阻之和，此时电路的总电阻：R＝R1+R2＝30Ω+20Ω＝50Ω，由欧姆定律可得此时通过电路的电流：
I＝，
工作1min电路消耗的电能是：
W＝UIt＝6V×0.12A×60s＝43.2J；
故答案为：（1）电源电压是6V；
（2）R1＝30Ω，R2＝20Ω；
（3）当S1、S3断开，S2闭合时，工作1min电路消耗的电能是43.2J。
【变式2-1】（2023•江阴市模拟）老王的手机电池的铭牌上标有“5V 4000mA•h”的字样，手机正常使用时功率为2W。如果他在电池电量剩余30%时，立刻插上30W的充电器，并持续正常使用，直到电量充满。他这次给手机充电的时间是（ ）
A．0.2hB．0.47hC．0.5hD．0.67h
【答案】C
【分析】根据公式W＝UIt求得手机充满电储存的电能，由公式P＝UI求得手机的充电功率，结合剩余电量可得充电时间。
【解答】解：手机充满电储存的电能为：W＝UIt＝5V×4000×10﹣3A×1h＝20W•h，
需要充的电能W﹣30%W＝W充﹣W用＝P1t﹣P2t，
充满需要的时间t＝＝＝0.5h。
故选：C。
【变式2-2】（2023•霍邱县二模）在如图所示的电路中，电阻R1的阻值为30Ω，当只闭合开关S3时，电流表示数为0.4A，再闭合开关S1，电流表示数变化了0.2A，当开关S1、S3都断开，闭合开关S2，R2在10min内消耗的电能是 640 J。
【答案】640。
【分析】由图可知，当只闭合开关S3时，只有R1工作，电流表测量通过R1的电流，根据欧姆定律求出电源电压；再闭合开关S1，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电流特点可知，电流表的示数变化量即为通过R2的电流，根据欧姆定律求出R2的阻值；当开关S1、S3都断开，闭合开关S2，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点求出电路中的总电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据W＝UIt＝I2Rt求出R2在10min内消耗的电能。
【解答】解：由图可知，当只闭合开关S3时，只有R1工作，电流表测量通过R1的电流，
由I＝可知，电源电压：U＝U1＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
再闭合开关S1，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的电流特点可知，电流表的示数变化量即为通过R2的电流，即I2＝0.2A，
由I＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝60Ω；
当开关S1、S3都断开，闭合开关S2，R1、R2串联，
根据串联电路电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝30Ω+60Ω＝90Ω，
此时电路中的电流：I＝＝＝A，
R2在10min内消耗的电能：W＝U2It＝I2R2t＝（A）2×60Ω×10×60s＝640J。
故答案为：640。
【变式2-3】（2023•华亭市模拟）如图所示的电路中，R2的电阻为10Ω，灯泡L标有“12V、6W”字样，电源电压为12V保持不变。求：
（1）灯泡的电阻值是多少？
（2）闭合开关S后，电流表的示数是多少？
（3）1min内电阻R2和灯泡各消耗的多少电能？
【答案】（1）灯泡的电阻值是24Ω；
（2）闭合开关S后，电流表的示数是1.7A；
（3）1min内电阻R2和灯泡各消耗的电能为864J、360J。
【分析】（1）知道的额定电压和额定功率，根据P＝求出灯泡的电阻值；
（2）由图可知，闭合开关S后，R2与灯泡L并联，电流表测量干路的总电流；根据欧姆定律求出通过R2的电流，根据P＝UI求出通过灯泡的电流，根据并联电路的电流特点求出干路的总电流，即电流表示数；
（3）根据W＝UIt求出1min内电阻R2消耗的电能；根据W＝Pt求出1min内灯泡消耗的电能。
【解答】解：（1）由P＝可知，灯泡的电阻值：RL＝＝＝24Ω；
（2）由图可知，闭合开关S后，R2与灯泡L并联，电流表测量干路的总电流；
通过R2的电流：I2＝＝＝1.2A，
由P＝UI可知，通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，
根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流：I＝I2+IL＝1.2A+0.5A＝1.7A，电流表示数为1.7A；
（3）1min内电阻R2消耗的电能：W2＝UI2t＝12V×1.2A×1×60s＝864J；
1min内灯泡消耗的电能：WL＝PLt＝6W×1×60s＝360J。
答：（1）灯泡的电阻值是24Ω；
（2）闭合开关S后，电流表的示数是1.7A；
（3）1min内电阻R2和灯泡各消耗的电能为864J、360J。
【考点3 电能表与电功的测量】
【典例3-1】（2023•湘潭）如图是电能表表盘示意图，下列说法正确的是（ ）
A．电能表是用来测电功率的仪器
B．此时电能表的读数为61985kW•h
C．这个电能表通过的电流一定为10A
D．这个电能表应该在220V的电路中使用
【答案】D
【分析】（1）电能表是测量用户在某段时间内消耗电能（电功）的仪表。
（2）电能表上的单位是kW•h，最后一位是小数。
（3）电能表上的电流值表示该电能表平时工作允许通过的最大电流。
（4）电压表上的电压值表示该电能表的正常工作电压。
【解答】解：A、电能表是用来测电功的仪器，故A错误；
B、此时电能表的读数为6198.5kW•h，故B错误；
C、这个电能表通过的电流不一定为10A，故C错误；
D、这个电能表应该在220V的电路中使用，故D正确。
故选：D。
【典例3-2】（2022•天津模拟）在“比较两个灯泡的亮暗”活动中，小明选择电阻不相同的两只白炽灯泡连接了如图所示的电路。利用这个电路也可以验证电流做功与 电压 的关系，该活动中是通过比较 灯泡的亮暗 （选填“电压表的示数”或“灯泡的亮暗”）来比较一定时间内电流做功的多少。
【答案】电压；灯泡的亮暗
【分析】电流做功多少与电压、电流和通电时间有关，由实验电路（串联）可知，探究的是与电压的关系，所以需要选择不同规格的灯泡（电阻不同）；灯泡的亮度是由其实际功率决定的，根据W＝Pt进行分析。
【解答】解：由图可知两个灯泡是串联，通过两灯的电流相同，由于两灯的电阻不同，则两灯两端的电压不同，所以研究的是电流做功与电压的关系。
单位时间内电流做功的多少叫做功率，灯泡的亮度越亮，实际功率越大，相同时间内做的功越多，所以可以根据灯泡的亮度来判定一定时间内做功的多少。
故答案为：电压；灯泡的亮暗。
【变式3-1】（2023•潜江四模）将一台标有“220V，200W”的电视机单独接在家庭电路中。正常工作2h后，电能表示数如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．电能表是测量用电器电功率的专用仪表
B．电能表的示数为8456kW•h
C．这段时间内，电能表转盘转过了1200转
D．若电价为0.6元/度，这段时间电视机使用的电费为0.12元
【答案】C
【分析】A、用电器在一段时间内消耗的电能，可以通过电能表计量出来；
B、电能表示数的最后一位为小数；
C、利用W＝Pt计算出这段时间内电视机消耗电能，再计算出电能表转盘转动圈数；
D、根据这段时间电视机消耗电能的多少计算出使用的电费。
【解答】解：A、电能表是测量用电器消耗电能的仪表，故A错误；
B、电能表示数的最后一位为小数，示数为845.6kW•h，故B错误；
C、这段时间内电视机消耗电能W＝Pt＝200W×2h＝0.2kW×2h＝0.4kW•h，电能表转盘转动圈数为0.4kW•h×3000r/（kW•h）＝1200r，故C正确；
D、若电价为0.6元/度，这段时间电视机使用的电费为0.6元/度×0.4kW•h＝0.6元/度×0.4度＝0.24元，故D错误。
故选：C。
【变式3-2】（2022秋•思明区校级期中）下面哪个器材可以测定家用电器消耗的电能（ ）
A．电流表B．电能表
C．测电笔D．以上三种都可以
【答案】B
【分析】（1）用电器在一段时间内消耗的电能可以通过电能表计量出来；
（2）测量电路中电流大小的仪表叫电流表；
（3）用来辨别火线或零线的器材叫测电笔。
【解答】解：收取电费时要知道这段时间内家用电器消耗的电能，测定家用电器消耗的电能的仪表是电能表；
故选：B。
【变式3-3】（2023•明水县模拟）某家用电能表的有关参数如图所示，该电能表上用电器的总功率不能超过 4400 W。该电能表的转盘每小时最多转 1584 转。
【答案】4400；1584。
【分析】（1）表盘上，“220V”是指电能表的工作电压，10（20）A中“10A”是指电能表的标定电流，“20A”是指平时工作允许通过的最大电流，利用P＝UI求该电能表上用电器的最大总功率；
（2）电能表上“360r/（kW•h）”表示电能表所接的电路每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转360r。知道最大功率，利用W＝Pt求1h消耗的最大电能，进而求出每小时的最多转数。
【解答】解：
（1）电能表的表盘上，“220V”是指电能表的工作电压，10（20）A中“20A”是指平时工作允许通过的最大电流，该电能表上用电器的最大总功率P＝UI＝220V×20A＝4400W；
（2）电能表上“360r/kW•h”表示电能表所接的电路每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转360r；
1h消耗的最多电能W＝Pt＝4.4kW×1h＝4.4kW•h，
该电能表的转盘每小时最多转数n＝360r/kW•h×4.4kW•h＝1584r。
故答案为：4400；1584。
1．（2023秋•二道区校级月考）规格都是“220V，120W”的一台电冰箱、一台电脑和一只电烙铁，分别正常工作相同时间，消耗的电能（ ）
A．电冰箱最多B．电脑最多
C．电烙铁最多D．一样多
【答案】D
【分析】三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率）、通电时间相同，根据W＝Pt可知消耗电能的多少。
【解答】解：三个用电器正常工作，实际功率等于额定功率，即相等；又因为工作时间相等，则由W＝Pt可知，三种用电器消耗的电能一样多。
故选：D。
2．（2023•长春一模）下列家用电器工作时，将电能主要转化为内能的是（ ）
A．电水壶B．收音机C．电冰箱D．电脑
【答案】A
【分析】做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外。用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，就是一个电流做功的过程。分析每种用电器的能量转化形式。
【解答】解：A、电热水壶是把电能转化为内能，故A正确；
B、收音机是把电能转化声能和内能，故B错误；
C、电冰箱主要将电能转化为机械能和内能，故C错误；
D、电脑主要将电能转化为声能、光能和内能，故D错误。
故选：A。
3．（2023•宽甸县模拟）下列数据中，符合实际情况的是（ ）
A．一支全新2B铅笔的长度约为18mm
B．宽甸地区四月份的平均气温约为45℃
C．一名中学生从一楼走上三楼的功率约为75W
D．家用电冰箱在使用时，一天消耗的电能约为10kW•h
【答案】C
【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。
【解答】解：A、一支全新2B铅笔的长度约18cm，故A不符合题意；
B、四月份最高气温不到35℃，所以平均气温远低于45℃，故B不符合实际；
C、中学生的重力约为500N，一楼走到三楼的高度大约6m，上楼时间约为40s，则此过程中做的功W＝Gh＝500N×6m＝3000J，登楼的功率P＝＝＝75W，故C符合实际；
D、家用电冰箱在使用时，一天消耗的电能不到1kW•h，故D不符合实际。
故选：C。
4．（2023•金安区校级二模）如图所示，电阻R1＝R2＝R3＝2Ω，若在AB间连接一个电压恒为3V的电源，则下列说法错误的是（ ）
A．R2与R3是并联关系
B．通过电流表的电流是0.5A
C．通过R1与R2的电流之比为2：1
D．1分钟内电路消耗的电能为150J
【答案】D
【分析】在AB间连接一个电压恒为3V的电源，由图知R2与R3并联后与R1串联，根据串并联的总电阻公式计算电路中的电阻，根据欧姆定律计算R1的电流，根据并联分流确定电流表示数以及R1与R2的电流之比，利用W＝UIt计算1分钟内电路消耗的电能。
【解答】解：A、在AB间连接一个电压恒为3V的电源，由图知R2与R3并联后与R1串联，故A正确；
BC、并联部分的总电阻R23＝＝＝1Ω；
整个电路的的总电阻R＝R1+R23＝2Ω+1Ω＝3Ω；
则电路中的电流I＝＝＝1A，
根据并联分流知，R2与R3是相同的电阻并联，分得的电流相等，故每个电阻的电流为0.5A；
则通过电流表的电流是0.5A，通过R1与R2的电流之比为2：1，故BC正确；
D、1分钟内电路消耗的电能W＝UIt＝3V×1A×60s＝180J，故D错误。
故选：D。
5．（2022秋•定州市期末）智能手机的“电量”低到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池电量的使用时间，原因是（ ）
A．减小了线路的电阻B．减小了线路的总功率
C．增大了电池的电压D．增大了电能的消耗
【答案】B
【分析】（1）由公式W＝Pt知，手机“省电模式”，是在手机电池储存电能一定的前提下，通过减小输出功率延长使用时间的；手机工作的电压不变；
（2）导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体两端的电压和通过的电流无关。
【解答】解：智能手机耗电达到一定量时，剩余的电能也是定量，
由W＝Pt可知，要延长手机的工作时间，需要减小电池的输出功率，而手机工作的电压是不变的，故B正确、CD错误；
因电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以电子线路的电阻不变，故A错误。
故选：B。
6．（2022秋•柳州期末）下列仪器用来测量电功的是（ ）
A．电压表B．电能表C．电流表D．验电器
【答案】B
【分析】根据不同测量仪器测量的物理量分析。
【解答】解：A、电压表测量电压的大小，故A错误；
B、电能表用来测量电流做功的多少，即测量电功的大小，故B正确；
C、电流表测量电流大小，故C错误，
D、验电器是检验物体是否带电的仪器，故D错误。
故选：B。
7．（2023•云岩区模拟）（多选）如图甲所示，把标有“6V 3W”的灯泡L和滑动变阻器R串联接入恒定电压为9V的电源上，电流表示数与灯泡L两端电压U的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡的电阻随温度升高而变大
B．灯泡正常发光时的电阻为12Ω
C．当灯泡正常发光时，1min内整个电路消耗的电能为180J
D．当灯泡的功率为1.6W时，滑动变阻器接入电路中的电阻为12.5Ω
【答案】ABD
【分析】A、电流表示数与灯泡L两端电压U的关系为一曲线，且电压增大相同时，电流增大越来越小，灯泡的电阻随温度升高而变大；
B、根据P＝可知灯泡正常发光时的电阻；
C、电流表测量电路电流。根据P＝UI可知灯泡正常发光时，通过电路的电流，根据W＝UIt得出1min内整个电路消耗的电能；
D、由图甲可知，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流。当灯泡的功率为1.6W时，根据P＝UI从图中找出灯泡此时的电流值，根据串联电路的电压特点得出滑动变阻器此时的电压，根据欧姆定律的变形式得出滑动变阻器接入电路中的电阻。
【解答】解：A、电流表示数与灯泡L两端电压U的关系为一曲线，且电压增大相同时，电流增大越来越小，灯泡的电阻随温度升高而变大，故A正确；
B、灯泡正常发光时的电阻RL＝＝＝12Ω，故B正确；
C、电流表测量电路电流。根据P＝UI可知灯泡正常发光时，通过电路的电流I＝IL＝＝＝0.5A，1min内整个电路消耗的电能W＝UIt＝9V×0.5A×60s＝270J，故C错误；
D、当灯泡的功率为1.6W时，根据P＝UI从图中可看出，此时灯泡两端的电压为4V，电路中的电流为0.4A，滑动变阻器两端的电压为：UR＝U﹣U灯＝9V﹣4V＝5V，
滑动变阻器接入电路中的电阻为：R＝＝＝12.5Ω，故D正确。
故选：ABD。
8．（2023•漳州模拟）如图是电磁炮原理简化图。炮弹置于两固定的平行导轨之间，导轨位于磁场中，开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，此过程将电能转化为炮弹的 机械 能（轨道的电阻和摩擦均不计），炮弹离开导轨后由于 惯性 仍继续飞行。
【答案】机械；惯性。
【分析】（1）磁场对电流有力的作用，将电能转化为机械能；
（2）一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性。
【解答】解：炮弹置于两固定的平行导轨之间，导轨位于磁场中，开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，利用磁场对电流有力的作用，将电能转化为炮弹的机械能；
炮弹离开导轨后不再受到推力，由于具有惯性保持原来运动状态继续飞行。
故答案为：机械；惯性。
9．（2023•建昌县模拟）小充同学看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA•h，则它充满电后存储的电能为 39960 J。在充电过程中，锂电池是 用电器 （选填“电源”或“用电器”）。太阳能电池的主要材料之一是硅，它是一种 半导体 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）。
【答案】39960；用电器；半导体。
【分析】（1）知道电池的容量，根据W＝UIt求出电流做的功即为储存的电能；
（2）在充电过程中，将电能转化为化学能储存；
（3）锗、硅、砷化镓等是由半导体材料，它具有单向导电性。利用半导体的特殊性能，可以做出方便人们生活的物品。
【解答】解：（1）充电电流所做的功即储存的电能为：
W＝UIt＝3.7V×3000×10﹣3A×3600s＝39960J；
（2）在充电过程中，将电能转化为化学能储存，消耗了电能，所以锂电池是用电器；
（3）常见半导体有：锗、硅、砷化镓等，即硅属于半导体材料。
故答案为：39960；用电器；半导体。
10．（2023秋•重庆月考）如图手机用的锂电池标有“1500m•Ah”。若手机正常工作时的电流约100mA，则这种充满电的锂电池可供该手机连续使用 15 h；给手机充电时锂电池相当于电路中的 用电器 （选填“电源”或“用电器”）。
【答案】15；用电器。
【分析】mA是电流的单位，h是时间单位，根据电流的定义式可知mA•h表示的物理量，由电荷量公式的变形式求出这种充满电的锂离子电池可供手机连续使用的时间。手机电池充电时消耗电能，据此分析。
【解答】解：mA为电流单位，h为时间单位，则由Q＝It可知，mA•h为电荷量的单位；由I＝可得，这种充满电的锂离子电池可供手机连续使用的时间：
t＝＝＝15h。
手机电池充电时消耗电能，转化为化学能，相当于用电器。
故答案为：15；用电器。
11．（2023•天元区三模）如图所示是某家庭电能表的起始数据，现仅让家中标有“220V 1000W”的空调正常工作，经过12分钟，观察到电能表转盘转过了240圈，此时电能表的示数应为 2021.8 kW•h；则被黑色方框遮住的数值为 1200 。
【答案】2021.8；1200。
【分析】根据W＝Pt求出空调单独工作12min消耗的电能，进一步求出每消耗1kW•h的电能时电能表转盘的转数；电能表表盘上最后一位是小数，据此读出电能表的示数；加上消耗的电能得出此时电能表的示数。
【解答】解：由P＝可得，空调单独工作12min消耗的电能：W＝P′t＝1000×10﹣3kW×h＝0.2kW•h；
电能表的示数为2021.6kW•h，此时电能表的示数为：2021.6kW•h+0.2kW•h＝2021.8kW•h；
每消耗1kW•h的电能，电能表转盘的转数：n＝×240r＝1200r；
则被黑色方框遮住的数值为1200。
故答案为：2021.8；1200。
12．（2022秋•海陵区校级期末）在“探究影响电流做功多少的因素”活动中，同学们设计了如图甲、乙两个电路：
（1）本实验通过比较 灯泡的亮度 来反映相同时间电流做功的多少。
（2）图中所选用的灯泡L1和L2的规格应 不同 。
（3）应该选择图 乙 所示的电路研究电流做功多少与电压大小的关系；两个小灯泡是 串联 （选填“串联”或“并联”）的，这样连接是为了控制 电流 相等。
（4）小明发现，按图甲电路实验时L1比L2亮，同时观察到A1示数比A2大，这说明相同时间内 L1 （L1/L2）的电功大，由此可得出的结论是 电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多 。接着他将这两个灯泡按图乙连接好观察到 L2 （L1/L2）更亮。
（5）对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想，小明是否必须通过实验验证？你的看法是 不必 （选填“不必”或“必须”），你的依据是 对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多 。
【答案】（1）灯泡的亮度；（2）不同；（3）乙；串联；电流；（4）L1；电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；L2；（5）不必；对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多。
【分析】（1）电功的实质是电流做功是将电能转换为其他形式的能，电流通过用电器时要对外做功，消耗了多少电能就产生了多少新的能量，实验中相同时间电流做功的多少无法直接观察，通过观察灯泡亮度来判断，为转换法；
（2）由电路图可知，甲图两灯并联、乙图两灯串联，要探究电流做功与电压的关系，应控制电流相等而电压不同、要探究电流做功与电流的关系，应控制电压相同而电流相同，要实现控制要求，应使用不同规格的灯泡；
（3）研究电流做功多少与电压大小的关系，应控制电流大小和通电时间相同，通过比较电压的大小，得出电流做功与电压大小的关系；
（4）甲图中电压相同而电流不同，根据W＝UIt分析相同时间电流做功大的灯泡并得出结论；灯泡亮度由其实际功率决定，先比较两灯电阻，再由P＝I2R比较两灯亮度。
（5）对同一个灯泡，通电时间越长，灯消耗的电能越多，即电流做的功越多。
【解答】解：（1）闭合开关小灯泡发光，这一过程电流做了多少功，就有多少电能转化为内能和光能，实验中通过观察灯泡的亮度来判断相同时间电流做功的多少，利用了转换法；
（2）实验中需要控制电流或电压不同，因此图中所选用的灯泡L1和L2的规格应不同；
（3）研究电流做功多少与电压大小的关系，应控制电流大小和通电时间相同，使两灯两端的电压不同，根据串并联电路的特点可知应使两个小灯泡串联，所以应选乙电路；
（4）甲图中两灯并联，由并联电路的电压特点可知U1＝U2，
A1示数比A2大，即I1＞I2，
根据W＝UIt可知W1＞W2；
由此可得结论：电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；
电压相等，由R＝可知R1＜R2，
将这两个灯泡按图乙连接好电路，两灯串联通过灯泡的电流相等，由P＝I2R可知L2的实际功率较大，所以L2更亮；
（5）对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多，即电流做的功越多，故对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想，不必通过实验验证。
故答案为：（1）灯泡的亮度；（2）不同；（3）乙；串联；电流；（4）L1；电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；L2；（5）不必；对电路中的同一个灯泡，电压和通过的电流相同，根据生活经验可知，通电时间越长，灯消耗的电能越多。
13．（2023•大连一模）如图是某品牌无人机，整机质量是2kg，具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、北斗定位等功能，其摄像机拍摄速度是11000帧/秒。交警某次利用该无人机进行高速公路通行情况监测。无人机匀速竖直上升到30m高处，悬停10min监测车流。悬停时，电动机的总功率是200W。试求无人机：
（1）上升30m克服重力做了多少功？（g取10N/kg）
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是多少？
（3）在某轿车通行1.2m的过程中，无人机拍摄了440帧照片。该段高速公路限速120km/h，通过计算判断该轿车是否超速？
【答案】（1）上升30m克服重力做的功为600J；
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是1.2×105J；
（3）该轿车没有超速。
【分析】（1）根据W＝Gh＝mgh算出上升30m克服重力做的功；
（2）根据W＝Pt算出在高处悬停观测10min电动机消耗的电能；
（3）利用速度公式求出该轿车的速度，然后与最大限速相比较即可得到答案。
【解答】解：（1）上升30m克服重力做的功为：
W＝Gh＝mgh＝2kg×10N/kg×30m＝600J；
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是：
W＝Pt＝200W×10×60s＝1.2×105J；
（3）由题知，摄像机拍摄速度11000帧/秒，
已知某轿车通行1.2米的过程中拍摄440帧，则轿车运动的时间：
t＝＝0.04s，
该轿车的速度：
v＝＝＝30m/s＝108km/h，
因为108m/h＜120km/h，所以，该轿车不超速。
答：（1）上升30m克服重力做的功为600J；
（2）在高处悬停观测10min，电动机消耗的电能是1.2×105J；
（3）该轿车没有超速。
14．（2023•白山模拟）某品牌新型油电混合汽车，它的部分参数如表格所示：
（1）若用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电，需要多少时间？
（2）在发动机模式下，若试乘人员质量忽略不计，汽车匀速行驶36km消耗了4kg汽油，受到的阻力是汽车总重的0.1倍，则发动机牵引力做了多少功？
【答案】（1）用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电需要3.5h；
（2）发动机牵引力做功5.4×107J。
【分析】（1）利用电功的计算公式计算出若用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电，需要的时间；
（2）因汽车匀速行驶，水平方向上受到的是平衡力，所以发动机牵引力与受到的阻力相等，据此计算出发动机牵引力，然后根据功的计算公式求出发动机牵引力做的功。
【解答】解：（1）若用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电，需要时间为：
t＝＝＝3.5h；
（2）因汽车匀速行驶，水平方向上受到的是平衡力，所以发动机牵引力与受到的阻力相等，为：
F牵＝F阻＝0.1G＝0.1mg＝0.1×1500kg×10N/kg＝1500N；
发动机牵引力做功为：
W牵＝Fs＝1500N×36km＝1500N×36000m＝5.4×107J；
答：（1）用功率为10kW的充电桩给该车的锂电池充满电需要3.5h；
（2）发动机牵引力做功5.4×107J。
15．（2022•新城区校级二模）假期小明一家要出门旅游，出发前家里只有一额定功率为200W的冰箱正常工作，其他用电器都已关闭，此时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：
（1）该冰箱平均每天工作的时间为？
（2）7天内电能表的表盘实际转了多少圈？
【答案】（1）该冰箱平均每天工作的时间为5h；
（2）7天内电能表的表盘实际转了4200圈。
【分析】（1）7天前后电能表数字的示数差等于7天消耗的电能，根据W＝Pt计算总时间，除以7等于每天的工作时间；
（2）根据电能表的参数知道1kW•h转盘转600圈，由（1）知消耗的kW•h数，根据数学方法计算即可。
【解答】解：（1）7天内冰箱消耗的能W＝2028.6kW•h﹣2021.6kW•h＝7kW•h，
冰箱工作的时间t＝＝＝35h，
每天的工作时间t0＝＝＝5h；
（2）7天内电能表的表盘实际转的圈数为7kW•h×＝4200r。
答：（1）该冰箱平均每天工作的时间为5h；电烤箱参数表
额定电压
220V
额定
功率
高温挡
1500W
低温挡
500W
整车质量/1500kg
发动机最大功率/60kW
电动机最大功率/36kW
锂电池能量/35kW•h
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