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第十八章 电功率
第1节 电能 电功
学习目标-新知导入-新知探究-课堂小结-课堂达标
1.知道电能及其单位，知道电能表的作用、读数方法；
2.知道电源和用电器工作过程中能量的转化；
3.会用公式W=UIt进行电功的简单计算。
学 习 目 标
自然界存在着多种形式的能量
你还知道什么可以发电？
思考
风力发电
水力发电
导 入 新 课
电能
水能
化学能
风能
核能
太阳能
化学能
1.电能的来源
一、电能
探 究 新 知
电灯——热和光
电视机——光能、声能
洗衣机——动能
电炉——热能
空调——冷热变化
电脑——光能、声能
电冰箱——冷热变化
电能
各类用电器在生产生活中把电能转化成其他形式的能
2.电能的利用
探 究 新 知
1.如图所示的几种用电器工作时,以电能转化成内能为应用目的的是 ( )
A.电视机 B.电动自行车
C.抽油烟机 D.电水壶
1.D 【解题思路】 电视机工作时发光、发声,电能转化为声能和光能,故A错;电动自行车和抽油烟机工作时,电能转化为机械能,故B、C错;电水壶工作时,把电能转化为内能,故D正确.
典 型 例 题
答案
三、电能的单位
3.电能
1．用电器工作的过程就是消耗电能的过程。
即：使电能转化为其他形式能量的过程。
电饭锅：电能转化为内能
电解池：电能转化为化学能
电风扇：电能转化为机械能
探 究 新 知
我们经常说的“度”，就是电能的单位，它的学名叫做千瓦时，符号是kW · h。
在物理学中，更常用的能量单位是焦耳，简称焦，符号是J。
1度=1千瓦时(kW·h)=3.6×106焦耳（J）
2.认识电能的单位
探 究 新 知
以炼钢1.6 kg 可以生产化肥0.7 kg
可以采掘原煤105 kg 可以使电车行驶0.85 km
可以一次灌溉麦田330 ㎡ 可以机织棉布11 m
思 考
思 考
1千瓦时（1度）电的作用
探 究 新 知
二、电能的计算
单向电能表
IC卡电能表
1.认识电能表
电能表可以计量用电器一段时间内消耗的电能。
探 究 新 知
●“220 V” 表示
这个电能表应该在
220 V的电路中使用。
2．电能表几个重要的参数
●“10（20）A”
表示这个电能表的
标定电流为 10 A，
额定最大电流为
20 A。电能表工作
时的电流不应超过
额定最大电流。
●“50 ～”表示
这个电能表在频
率为50 Hz的交流
电路中使用。
●“600 revs/（kW · h）”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗 1 kW · h的电能，电能表上的转盘转过 600 转。
探 究 新 知
3.电能表读数
月末的数字减去月初的数字：
561.6kW·h－478.2 kW·h = 83.4 kW·h
电能表在读数时，要注意最后一位数字是十分位
探 究 新 知
有一种电子式单向电能表已开始使用，其中没有转动的铝盘，靠内部的电子电路计算电能，读数由液晶板显示．
表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁3200次
思 考
拓展
探 究 新 知
2.观察如图所示的电能表铭牌,把所缺部分补充完整.
(1)电能表是测量 的仪表,它的计量单位为 .
(2)“10(20) A”表示该电能表的 为10 A, 为20 A.
(3)“220 V 50 Hz”表示该电能表应在电压为 、频率为50 Hz的交流电路中使用.
(4)“600 r/(kW·h)”表示用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转过 圈.
2.【参考答案】 (1)电能 kW·h (2)标定电流 额定最大电流 (3)220 V (4)600
典 型 例 题
答案
电流流过用电器，把电能转化为其他形式能的过程，也就是电流做功的过程，所以，电流能够做功。
电功：电流所做的功。
符号：W
实质：电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流作了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。也就是消耗了多少电能；获得了多少其他形式的能。
三、电功
探 究 新 知
科学家们用精确的实验研究得出：
（2）在电压和时间相等的条件下，电功跟电流成正比。
（3）在电压和电流相等的条件下，电功跟时间成正比。
（1）在电流和时间相等的条件下，电功跟电压成正比。
你知道吗？
探 究 新 知
电流在某段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压成正比；跟电路中的电流成正比；跟通电时间成正比。
在物理上，人们用：“W ”表示电功，因此：
W=U I t
电功的单位是“焦耳”，简称“焦”，符号是“J”
1J=1V×1A×1s
探 究 新 知
3.关于电功,下列说法中正确的是 ( )
A.用电器通电的时间越长,电流做的功一定越多
B.通过用电器的电流越大,电流做的功一定越多
C.用电器两端的电压越大,电流做的功一定越多
D.用电器消耗的电能越多,电流做的功一定越多
3.D 【解题思路】 电流做功的多少与用电器通电时间、电流和电压都有关,不能通过其中一个因素的大小判断电流做功的多少,故A、B、C错误;用电器消耗电能的多少反映了电流做功的多少,用电器消耗的电能越多,电流做的功就越多,D正确.
典 型 例 题
答案
4.某导体两端的电压为3 V时,通过该导体的电流为0.3 A,10 s内电流做功为 J,消耗的电能是 J.
4.【参考答案】 9 9
典 型 例 题
答案
5.电灯正常工作时会发热发光,这是电流 使电能转化为内能和光能.如果电灯在一段时间内消耗的电能为E1,电流做的功为W,转化的内能为E2,转化的光能为E3,那么E1、E2和E3三者的等量关系是 ,功与能的关系是W= .
5.【参考答案】 做功 E1=E2+E3 E1
典 型 例 题
答案
电能
电功
电能
单位：KW·h、度、J
电能的计算：电能表
各参数的计算
读数
电功的计算：W=UIt
能量的转化
课 堂 小 结
1.用_________测量一段时间内家用电器消耗的电 能。
2.电能表上“220V”表示该电能表应该在______的电路中使用。
3.电能表上表盘的数字是以__________为单位 。
4.10月初表盘： 应记为__________
10月底表盘： 应记为__________
10月份消耗电能为_____________
4267.8kW h
4374.4kW h
106.6kW h
电能表
220V
kW h
课 堂 练 习
5.有一块手机电池，上面标明电压为3.7V，容量为1130mA h，它充满电后，大约存储了多少电能？
解：∵ U=3.7V Q= 1130mA h
∴ W=U I t
=3.7V×1.13A×1×3600S
=15051.6J
答:它充满电后，大约存储了15051.6J电能。
课 堂 练 习
6.小明观察单位电能表有“600r/(kW·h)”的字样。他观察电能表的转盘在2min内转动了60转。请你计算这2min内小明班上消耗多少kW·h的电能？合多少J？
解: ∵N= 600r ，W1= 1 kW·h =3.6 × 106 J ，n= 60r
∴W= n／N×W1
= 60r／600r × 1 kW·h
=0.1 kW·h =3.6 × 105 J
答：2min消耗0.1kW·h的电能，合3.6× 105J 。
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人教版物理九年级上学期第十八章第一节电能 电功
【课前预习】
1. 根据下列事例，分析电能可以转化成什么形式的能？
（1）城市夜景：电能转化为_____能。 ( http: / / www.21cnjy.com )(2)电取暖器，电能转化为_____能。(3)电梯：电能转化为______能。(4)电镀：电能转化为_______能。
2. 在国际单体制中，电能的单位是_______，简称_____，符号是______；常用的电能单位还有___________，符号________，俗称_________。电功的单位和电能的单位是一样的。1kW·h=____________J。
3. 电能表的作用：测量用电器在一段时间内所消耗＿＿＿的仪表
4. 陈鸣一家今年一月份安装了一个新的电能表，如图所示。九月初的读数为 ，从安装上到九月末她家共用了 的电能。九月份她家共用了 电能。
5. 电流做功的过程是将 能转化 ( http: / / www.21cnjy.com )为 能的过程。且用电器消耗了多少 能，电流就做多少功。如：电流对电动车做了360000J的功代表有 J的电能转化成电动车的动能和内能。
6. 电流做功的多少跟 、 、 都有关系。电功的计算公式是 。
【随堂练习】
一、单选题
1.（2021·海淀模拟）在国际单位制中，功的单位是（ ）
A. 焦耳 B. 瓦特 C. 欧姆 D. 牛顿
2.（2021·岳池模拟）如图所示的用电器工作时，消耗的电能主要转化为机械能的是（ ）
A. 计算器 B. 电视机C. 电暖气 D. 电风扇
3.（2021·湘潭）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.（2021·天津）某电能表的表盘如图所示。用电时电能表的铝盘每转过720转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是（ ）
A. 1.8×106J B. 3.6×106J C. 5.4×106J D. 7.2×106J
二、填空题
5.（2021·邵阳）小李周一上学时观察了家里电能表的示数如图甲所示，第二天同一时间再看了一下电能表的示数如图乙所示，这段时间他家消耗的电能是 。
6.（2021·龙东）小丽在用 的电热水壶烧水，壶里装有质量 、初温 的水，通电 将水烧开，则壶中水吸收的热量是 ，电热水壶消耗的电能是 （已知当地气压为1标准大气压，水的比热容为 ）。
7.（2021·虹口模拟）一节干电池的电压为 伏；家庭中测量所用电能多少的仪表是 表；标有“220V 100W”字样的某电器正常工作4小时，耗电 度。
8.（2021·十堰）LED灯具有节能、环保等特点，它的主要材料是 （选填“超导体”或“半导体”），一个额定电压为220V，额定功率为11W的LED灯，该灯的额定电流是 A。小红查资料知道10W的LED灯的亮度与60W的白炽灯相同，她新买了10W的LED台灯替换自己房间60W的白炽灯台灯，若小红房间的台灯每天正常发光4小时，使用LED灯后一个月（按30天计算）可以节约用电 kW h。
9.（2021·荆门）2021年5月29日20时35分，长征七号火箭点火发射，将“天舟二号”货运飞船送入预定轨道，经过六个多小时飞行后，“天舟二号”与“天和”核心轨道舱成功交会对接，然后一起在环绕地球的轨道上运动，我国空间站的建设迈出了关键的一步。
（1）“天舟二号”在发射升空过程中机械能________（选填“增大”、“不变”或“减小”），交会对接后的飞行过程中“天舟二号”的运动状态________（选填“保持不变”或“不断变化”）；
（2）未来一到两年我国将全面建成空间站。空间站在轨运行时，通过太阳帆板将光能转化为电能作为补充能源。有阳光时，空间站光伏发电的功率为70kW，2h可发电________kW·h，宇航员在空间站外作业时，必须借助无线通信设备，而不能像在地面一样直接进行语音交流，是因为________。
三、计算题
10.（2021·长春）用电水壶将质量为1.25kg，初温为20℃的水加热至100℃，整个过程电水壶的加热效率为84%。[水的比热容：c=4.2×103J/（kg·℃）]求：
（1）水吸收的热量。
（2）电水壶消耗的电能。
11.（2021·嘉定模拟）在图所示的电路中，电源电压为12伏不变，电阻R1的阻值为10欧，滑动变阻器R2上仅有“1A”字样清晰可见，闭合开关S，通过R1的电流为0.5安。
（1）求R1两端的电压U1；
（2）通电10秒钟，电流通过滑动变阻器R2所做的功W2；
（3）在保证电路安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片P，R1两端电压的变化量 U最大为6伏。请计算滑动变阻器R2接入电路的阻值范围。
12.（2021·朝阳模拟）图示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为2A，电流表A2的示数为0.8A，
（1）电源两端的电压；
（2）电阻R2的阻值；
（3）在10s内电流通过R1所做的功。
答案解析部分
【课前预习】
1.光；内；机械；化学 2.焦耳；焦；J；千瓦时；kW·h；度；3.6Χ106 3.电能
4. 478.2 kW·h；561.6 kW·h；83.4 kW·h 5.电；其他形式；电；360000
6.电压；电流；通电时间；W=UIt
【随堂练习】
一、单选题
1.【答案】 A
【考点】电功及电功的实质
【解析】【解答】在国际单位制中，焦耳是功和各种能量的基本单位，BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】该题目考查的是电功的单位，在国际单位制中，电功的单位是焦耳，常用单位是千瓦时。
2.【答案】 D
【考点】电功及电功的实质
【解析】【解答】A．计算器工作时，主要将电能转化为声音与图像，A不符合题意；
B．电视机工作时，主要将电能转化为声音与图像，B不符合题意；
C．电暖气主要利用电流的热效应，工作时主要将电能转化为内能，C不符合题意；
D．电风扇利用了扇叶的机械旋转，工作时主要将电能转化为机械能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电路的基本结构包含电源、用电器、开关和导线，开关控制电路的通断，电源提供电能，消耗自身的化学能，将化学能转化为电能，用电器消耗电能转化为其他形式的能，例如灯泡将电能转化为内能和光能，电风扇将电能转化为机械能，结合题目分析求解即可。
3.【答案】 D
【考点】电能表参数的理解
【解析】【解答】A．由图可知，电能表的读数为5637.8kW·h，A不符合题意；
B．这个电能表正常工作的电压为220V，B不符合题意；
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，C不符合题意；
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，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电能表是测量家庭电路中消耗电能多少的仪器；电能表是测量家庭电路中消耗电能多少的仪器；220V意味着电能表在220v的电压下工作，20A表示允许同的的最大电流。
4.【答案】 B
【考点】电能表参数的理解
【解析】【解答】由图可知，电能表的铝盘每转过720转，消耗1kW·h电能，即3.6×106J电能，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】通过电能表的表盘可以看出，每消耗一度电转盘转动7200圈，结合题目给出的转盘转动的圈数求解消耗的电能。
二、填空题
5.【答案】 11.2
【考点】电能表参数的理解
【解析】【解答】消耗的电能即电能表两次示数之差，即
【分析】通过月初和月末电能表的示数求解本月消耗的电能，再利用度和焦耳之间的进率进行单位换算即可。
6.【答案】 3.36×105；3.6×105
【考点】热量的计算，电功的计算
【解析】【解答】由题可知Δt=100℃ -20 ℃=80℃
所以壶中水吸收的热量Q=cmΔt=4.2 × 103J/(kg·℃ ) × 1kg × 80℃ =3.36× 105J
2000W 的电热水壶烧水3min消耗的电能W=Pt=2000W × 3 × 60s=3.6 × 105J
【分析】结合水的质量和温度的变化量，利用比热容公式求解水吸收的热量即可；求解电流做功，利用公式W=Pt求解即可，P是用电器的功率， t是用电器工作的时间。
7.【答案】 1.5；电能；0.4
【考点】电能表参数的理解，电功的计算
【解析】【解答】一节新干电池的电压是1.5V。
家庭中测量所用电能多少的仪表是电能表。
用电器正常工作，即实际功率等于额定功率
P=100W=0.1kW
用时是4小时即t=4h，所以根据公式求得消耗的电能W=Pt=0.1kW×4h=0.4kW h
【分析】求解电流做功，利用公式W=Pt求解即可，P是用电器的功率，t是用电器工作的时间；电能表是测量家庭电路中消耗电能多少的仪器。
8.【答案】 半导体；0.05；6
【考点】电功的计算
【解析】【解答】LED灯中的发光二极管主要应用了半导体材料。
灯的额定电流为
节约的电能为
【分析】半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，用半导体材料制作二极管和三极管，是电子设备的基本部件；结合用电器的额定功率和额定电压，利用功率的变形公式I=P/U求解用电器的电流；求解电流做功，利用公式W=Pt求解即可，P是用电器的功率， t是用电器工作的时间。
9.【答案】 （1）增大；不断变化
（2）140；声音不能在真空里传播
【考点】机械能及其转化，物体运动状态的变化，声音的传播条件，电功的计算
【解析】【解答】 “天舟二号”在发射升空过程中速度变大，动能变大，高度变大，故重力势能变大，故机械能变大。
“天舟二号”与“天和”核心轨道舱成功交会对接，然后一起在环绕地球的轨道上运动，方向一直在变化，故运动状态一直在变化。
2h可发电
2h可发电 。
宇航员在空间站外作业时，必须借助无线通信设备，而不能像在地面一样直接进行语音交流，语言即声音的传播需要介质，而在太空中，没有介质，故只能用无线电交流。
【分析】（1）运动的物体具有动能，物体的质量越大、速度越大，物体的动能就越大；处在高处物体具有重力势能，物体的质量越大、高度越高，物体的重力势能就越大；物体的机械能等于动能与势能之和，结合动能和势能的变化分析机械能；力可以改变物体的运动状态，使物体由动到静，由静到动，物体的速度大小方向发生改变；
（2）求解电流做功，利用公式W=Pt求解即可，P是用电器的功率， t是用电器工作的时间；声音的传播需要介质，声音不能在真空中传播。
三、计算题
10.【答案】 （1）解：水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.25kg×(100℃-20℃)=4.2×105J
答：水吸收的热量是4.2×105J；
（2）解：电水壶消耗的电能 =5×105J
答：电水壶消耗的电能是5×105J。
【考点】热量的计算，电功的计算
【解析】【分析】（1）结合水的质量和温度变化量，利用比热容公式求求解水吸收的热量；
（2）水吸收热量为有用功，除以加热效率为总功，即为消耗的电能。
11.【答案】 （1）解：闭合开关后，电阻R1与滑动变阻器R2串联在电路中，则R1两端的电压U1=I1R1=0.5A×10Ω=5V
答：R1两端的电压U1为5V；
（2）变阻器两端的电压U2=U-U1=12V-5V=7V
10s内变阻器做的功W2=U2I2t=7V×0.5A×10s=35J
答：通电10秒钟，电流通过滑动变阻器R2 ；所做的功W2为35J；
（3）由题意知，电路能通过的最大电流为1A，此时电阻R1两端的最大电压
U1大=I1大R1=1A×10Ω=10V
变阻器此时接入电路的阻值最小，两端的电压最小为
U2小=U-U1大=12V-10V=2V
接入电路的最小阻值
当变阻器接入电路的阻值最大时，电阻R1两端的电压最小为U1小=U1大-ΔU=10V-6V=4V
则变阻器两端的最大电压U2大=U-U1小=12V-4V=8V
据串联的特点有
即
解得R2大=20Ω
所以变阻器接入电路的阻值范围是2Ω~20Ω。
答：在保证电路安全的情况下，滑动变阻器R2接入电路的阻值范围是2Ω~20Ω。
【考点】欧姆定律及其应用，电功的计算
【解析】【分析】（1）结合用电器的电流和电阻，利用欧姆定律求解用电器两端的电压即可；
（2）求解电流做功，利用公式W=UIt求解即可，U是用电器两端的电压，I是流过用电器的电流，t是用电器工作的时间；
（3）分析电路结构，定值电阻和滑动变阻器是串联关系，电流相等，用电器电压之和为电源电压，明确电流表和电压表的测量对象，利用串联电路电压规律和欧姆定律求解即可。
12.【答案】 （1）解：等效电路如图2所示
I1=I I2=2A 0.8A=1.2A
U=I1R1=1.2A×10Ω=12V
（2）解：R2=U/I2=12V/0.8A=15Ω
（3）解：W=UI1t=12V×1.2A×10s=144J
【考点】欧姆定律及其应用，电功的计算
【解析】【分析】(1)(2)确电流表和电压表的测量对象，利用并联电路电压规律和欧姆定律求解即可;
(3)求解电流做功，利用公式W=UIt求解即可，U是用电器两端的电压，I是流过用电器的电流，t是用电器工作的时间.
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