第十八章 第1节 电能 电功-【教材解读】2022-2023学年人教版物理九年级全册（有详解）

第十八章 电功率
冢庭电路中部有这种电表，它是测量什么的仪器
这种电表怎样读数 表盘上的参数表示的意火是什么
节能灯上标出的额定电压和额定功率分别是多少
节能灯的亮度与哪些因素有关呢
苟己用电致锅通电后为什么会友熬 它产生熬的多少遵循什么规律呢
结合日常生活，你认为使用电饭锅时应注意哪些问题
第1节 电能 电功
基础知识·细解读
知识点一电能【重点】
1. 电能的来源
电能是由其他形式的能量转化来的，具体如下列框图所示。
2.电能的利用
利用电能的过程，就是消耗电能转化为其他形式能的过程，消耗了多少电能就得到了多少其他形式的能。
3.电能的单位
在国际单位制中，电能的单位是焦耳(J)。在日常生活中，人们还常用千瓦时(kw·h)作为电能的单位，平时说的几度电的“度”，就是千瓦时的俗称。千瓦时和焦耳之间的换算关系是。
生活物理
电能的主要来源
水利发电
火力发电
风力发电
电能可以转化为其他形式的能。
【例1】下列用电器工作时，能量转化的主要形式与电饭锅相同的是 ( )
A．电烤箱 B．空调
C．电风扇 D．洗衣机
解析：电饭锅工作时，主要将电能转化为内能。电烤箱主要将电能转化为内能，与电饭锅的能量转化相同，A符合题意；空调依靠压缩机工作，主要将电能转化为机械能，B不符合题意；电风扇主要将电能转化为机械能，C不符合题意；洗衣机主要将电能转化为机械能，D不符合题意。
答案：A
知识点二 电能的计量【重点】
1.电能表的功能
电能表是计量用电器在一段时间内消耗电能的仪表。
2.电能表的图示及解读
3. 电能的计算
方法一：观察电能表表盘上前后两次的示数，它们的示数差就是所求的电能值。
例如：
电能表前后两次读数之差，就是这段时间内的用电量，9695.9kw·h—9558.7kw·h=137.2kw·h。
方法二：测出一定时间内电能表上转盘的转数，再算出电能值。此种方法的关键是要明确电能表铭牌上数据的含义，求出电能表转1转时消耗的电能值。
例如：某一电能表表盘上标有3 000 revs／(kw·h)字样，1 min内转盘转了。转，则1 min内消耗的电能为。
核心素养
科学态度与责任——科学态度
物理学科核心素养中“科学态度”是指在认识科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成的严谨认真、实事求是的科学态度。
1kw·h电的作用
4.几种新型的电能表
(1)卡电能表：如图甲所示，用户将充值后的卡插入电能表，电能表自动读取卡中的金额。一旦金额用完，电能表切断电路，这时需要到银行为卡储值，并重新将卡插入电能表。
(2)电子式电能表：图乙所示是一种单相电子式多费率电能表，其中没有转动的铝盘，靠内部的电子电路计算电能，示数由液晶板显示。
巧学技巧
电能表的使用
电能表测耗电能，用电等于示数差。
600 r／(kw·h)表示每耗1 kw·h的电，转盘转600圈。转盘转n圈，耗电志kw·h。
【例2】(四川广安中考)电业局为每一户居民安装了一个仪表，用该仪表来测量居民家中每个月消耗的电能，从而计算出该交多少电费。该仪表的中文标准名称及国际通用读数单位是 ( )
A．电能表kW·h B．电压表V
C．电流表A D．电表度
解析：电能表(俗称“电度表”)是用来测用户消耗电能多少的仪表，国际单位是千瓦时(kw·h)，俗称“度”；电流表是测量电路中电流大小的仪表，国际单位是安培(A)；电压表是测量电路两端电压大小的仪表，国际单位是伏特(V)。故选A。
答案：A
消耗了多少电能，就说电流做了多少功。
知识点三 电功 【重点】
1.消耗的电能与电功的关系
消耗电能的过程就是电流做功的过程，也就是电能转化为其他形式的能的过程。消耗了多少电能，就有多少电能发生了转化，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
2.电功
(1)定义：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。
(2)公式及解读
(3)应用电功公式运算时应注意的两个问题
说明
电路的同一性 四个物理量必须是同一导体上的四个物理量
单位的统一性 的单位分别是，若有一个单位不符合以上要求，不经换算就带入公式计算就会导致错误
(4)电功公式的变形及适用对象
将欧姆定律代人电功公式，可推导出和。由于欧姆定律仅适用于电能全部转化为内能的电路，所以这两个推导公式也仅适用于电能全部转化为内能的电路(也叫纯电阻电路)。
图文助学
巧记和
(1)串联电路
通过两电阻的电流相等，由可推导出电流通过两电阻 做的功之比
(2)并联电路
并联电路电阻两端电压相等，由可推导出电流通过两电阻做的功之比。
【拓展】 串联电路与并联电路中电功的特点及分配关系
电路类型 串联电路 并联电路
特点 电流所做的总功等于电流通过各部分用电器所做的功之和，即
分配关系（纯电阻电路） 电流通过各用电器所做的功与其电阻成正比，即 电流通过各用电器所做的功与其电阻成反比，即
【例3】某日光灯接在照明电路(电压为220 V)中正常工作时，其电流是0.13 A，若通电10 min，有 J的电能转化成了内能和 能。
解析：照明电路的电压为220 V，根据电功的计算式可得日光灯在这段时间内做的功为，日光灯将电能转化为内能和光能。
答案：17 160 光
常考题型·巧突破
题型一 电能的转化
【例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 ( )
解析：人们通过电烤箱将食物烤熟，这是将电能转化为内能的用电器。电视机将电能转化为光能、声能和内能，电动自行车和抽油烟机将电能转化为机械能。故选D。
答案：D
规律总结
把握两点，解决家用电器电能的转化问题
针对训练
1．现在有一种“手机自生能”技术，手机上装有特制电池，上下摇晃手机即可产生电能。这种装置实质上是将 能转化为电能。
2．现代生活离不开电，因为电能可以极为方便地转化为其他形式的能。观察商场里的用电器，按下列要求各填一种用电器的名称。
(1)电能转化为声能、光能的用电器： ；
(2)电能转化为内能的用电器： ；
(3)电能转化为机械能的用电器： ：
(4)电能转化为声能的用电器： ；
题型二 电能表的参数及读数
角度1 电能的计量
【例2】(天津中考)家庭中的电灯、电视机和电冰箱等用电器都是 联在电路中的。小明家中一周前、后电能表示数如图所示，他家这周消耗了 kW·h的电能。
解析：在家庭电路中，各用电器之间互不影响，是并联的，所以家庭中的电灯、电视机和电冰箱等用电器都是并联在电路中的。电能表是测量在某段时间内消耗电能多少的仪表，其所用单位是kW·h，一段时间内消耗的电能等于电能表表盘上前后两次示数之差。所以小明家这周消耗的电能等于本周日中午12：00的读数减去上周日中午12：00的读数，即1 288．5kW·h一1 266．5 kW·h=22kW·h。
答案：并 22
针对训练
3．某家庭单独使用电饭锅，用时15 min，电能表的示数由图甲示数变成图乙示数，则该电饭锅在这段时间内消耗电能约为 。
4．亚飞同学在家中拍到一张电能表的照片，如图所示。她仔细观察照片后，得到了以下的结论，你认为正确的是( )
A．电能表的标定电流是20 A
B．电能表工作时的额定最大电流是10 A
c．电能表的转盘转过3000转，表明接在这个电能表上的用电器消耗了1 kw·h的电能
D．拍照片时，亚飞家已消耗的电能为2 818．7
误区警示
跳出关于电能表计量的两个误区
(1)在计算某段时间内所消耗的电能时并不是直接读出电能表表盘上的示数，而是在这段时间内电能表前后两次示数之差。
(2)电能表表盘上最后一位是小数，这一点很容易忽视。
角度2 对电能表参数的理解
【例3】小悦家的电能表上标有“600 revs／。(kw·h)”的字样，她把家中其他用电器都与电源断开，仅让电水壶单独工作，观察到1 min内电能表的转盘转过18圈，则该电水壶在1 min内消耗 kw·h的电能，合 。
解析：电能表的转盘每转一圈消耗电能kw·h，18圈消耗的电能为。
OUU
答案：0.03 1.08×105
误区警示
(1)注意“kw·h”表示该电能表的转盘每转一圈电路中消耗的电能，“600'’表示电路消耗1 1kW·h的电能时该电能表转盘转过的圈数。
(2)注意kW．h和的转化关系：1 kW·h=3.6×106。
题型三 电功的计算
【例4】当天空中空气的湿度很大、两块云之间的电压很高时，原先不导电的空气就会变成导体，强大的电流可在瞬间通过天空，形成闪电。某次闪电的放电电流约为1×104A，电压约18×108V，放电时间约0.01 s，则这次闪电释放的电能约 ，合 kW·h。
解析：已知电压U=1.8×108V，放电电流=1×104A，放电时间t=0.01 s，根据公式计算释放的电能为
答案：1.8×1010 5 000
针对训练
5．如图所示电路，电阻R1= 10Ω，若断开S2、闭合S1，电流表的示数2=0.30 A；若闭
合S1、S2，电流表的示数2= 0.50 A。求：
(1)电源两端的电压；
(2)电阻R2的阻值；
(3)通过电阻R2的电流在2 min内所做的功。
规律总结
把握两点，确保电功计算问题无忧
易误易混·精辨析
易错点：电能表的示数易读错，造成计量错误
【例题】小红在2020年9月1日看到她家电能表上的示数是，到2020年12月1日再读表时，示数变为，若当时电费为0.5元／(kW·h)，则小红家这三个月应交 元电费，她家平均每月用电 度。
正解 因为电能表的末位数字是小数，所以小红家三个月用电为4 236．4 kW·h一3 836．8 kW·h=399．6 kW·h，399．6 kW·hx0.5元／(。kW·h)=199．8元，平均每月用电为399．6 kW·h×=133.2 kW·h=133.2度。
答案 199.8 133.2
【防错妙招】电能表前后两次读数之差，就是用户在这段时间内所消耗的电能。读数时一定要注意，表盘上的最后一位数字是小数，不能把它当成整数来读。
高效训练·速提能
【基翻必做】
1.(贵州贵阳中考)下列实例中是为了将电能转化为内能的是 ( )
A．应用核能发电
B．阳光促使植物生长
C．用电热水壶烧水
D．电力驱动列车行驶
2.关于电流做功过程中的能量转化，下列说法错误的是 ( )
A．电动机主要是把电能转化为机械能
B．白炽灯主要是把电能转化为内能
C．给蓄电池充电是把化学能转化为电能
D．电炉主要是把电能转化为内能
3.“十一”期间，小英全家外出旅游，家里只有台灯单独工作，出门和回家时电能表分别如图甲、乙所示。若小英离家时间100 h，则下列说法正确的是 ( )
A．电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表
B．这段时间台灯消耗电能10 kW·h
C．每消耗1 J的电能，电能表转盘转2000转
D．电能表工作时的电流恒为10 A
4.图为某型号电冰箱压缩机铭牌的一部分，根据你掌握的知识与经验，在通常情况下，该冰箱每天消耗的电能 ( )
A．等于2 640 J
B．等于110 J
C．等于2.64 kW·h
D．小于2.64 kW·h
5.小明家安装了新的感应式电能表，一个月后此表的面板如图所示，这个月他家用
电 kW·h，电能表的转盘转过了 转。
6.有一只30Ω的电阻，把它接在6 V的电源上，通电1 min，电流通过电阻做的功
为 J，消耗的电能为 J。
【能力锤炼】
7.电阻R1和R2两端电压之比为1：2，通过电流之比为2：3，通电时间之比为2：5，则两电阻消耗电能之比为 ( )
A．1：3 B．2：15
C．15：2 D．1：15
8.下列各组器材，不能直接或间接测量电功的是 ( )
A．电能表
B．电流表、电压表、停表
C．电流表、电压表、滑动变阻器
D．电流表、定值电阻、停表
9.(河北中考)一天小明家中的卡电能表上的金额用完了，电能表便切断了电路，小明的父亲将存有300元的IC卡插入电能表，电路又接通了，此时电能表的示数为。小明家所在地每度电的电费是0.6元，300元电费可用电 kW·h。为防止电能表再次切断电路，小明家应在电能表的示数为；前为卡电能表充值。
10.在图甲所示的电路中，电源电压为6 V且保持不变，电阻R1的阻值为30Ω。闭合开关S，电流表的示数如图乙所示。
(1)求通过电阻R1的电流；
(2)求电阻R2的阻值；
(3)若一段时间内电流对电阻R1做的功为30 ，
求这段时间内电流对电阻R2做的功W2。
【素养提升】
11．小芳家最近买了一台冰箱，按说明书要求，放置时冰箱与墙之间要保持一定的距离。为什么冰箱不能紧贴着墙放置呢 小芳经过思考提出了以下猜想：
猜想一：与按要求放置相比，紧贴墙放置时冰箱内的温度可能会比较高；
猜想二：紧贴墙放置可能会增加冰箱消耗的电能。
(1)为了验证猜想一，小芳用温度计测量冰箱冷藏室的温度，但测量时发现，温度计从冰箱内取出读数时示数迅速变化，其原因是 ；为了使温度计从冰箱内取出读数时示数不发生变化，请你为她设计一种方案： 。 小芳通过该方案分别测出冰箱在不同放置情况下冷藏室的温度，发现温度计示数几乎一样，这说明猜想一是 (选填“正确”或“错误”)的。
(2)为了验证猜想二，小芳用电能表测出冰箱在不同放置情况下消耗的电能，测量时，除冰箱位置不同外，应控制冰箱内外工作环境、工作电压、 相同，并使其他家用电器 (选填“工作”或“不工作”)，小芳通过比较测量结果验证了猜想二是正确的。
本书参考答案
第1节电能电功
常考题型·巧突破
1．机械解析：手机产生电能的前提是进行摇晃，即要消耗机械能，才能产生电能，故实质上是将机械能转化为电能。
2．(1)电视机(2)电热毯(3)洗衣机(4)收音机
3．0.4 kW·h解析：本题考查电能表的读数。电能表两次示数之差为这段时间内消耗的电能，即w=7 625．2 kW·h一7 624．8 kW·h=0.4 kW·h．
4．c解析：电能表上所标注的“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为lO A，额定最大电流为20 A，A、B错误；由电能表上标注的“3 OOO r／(kw·h)”可知，接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kw·h的电能，电能表的转盘转过3 000转，C正确；拍照片时，亚飞家已消耗的电能为2 818．7 kW·h，D错误。
5．(1)3 V (2)15Ω (3)72 J
解析：(1)若断开S2闭合S1，电流表与电阻R1串联，与电源形成闭合回路，由欧姆定律得；(2)通过电阻R2的电流，由欧姆定律得(3)由电功公式得。
1．C解析：应用核能发电，是将核能转化为电能，A
错误；阳光促使植物生长，是将太阳能转化为化学能，B错误；用电热水壶烧水，消耗电能转化为内能，使水的内能增加、温度升高，C正确；电力驱动列车行驶，消耗电能转化为机械能，D错误。
2．c解析：电动机主要是消耗电能转化为机械能，A说法正确；白炽灯主要把电能转化为内能，B说法正确；给蓄电池充电是消耗电能转化为化学能，C 说法错误；电炉消耗电能转化为内能，D说法正确。
3．A解析：电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，A正确；这段时间台灯消耗电能W= 1 124．4 kW·h—1123．4 kW·h=1 kW·h，B错误；每消耗1 kw·h的电能，电能表转盘转2 000转，C错误；电能表允许通过的最大电流为10 A，而不是电流恒为10 A，D错误。
4．D解析：家庭电路中的电压为220 V，从题图中知道通过压缩机的额定电流为0．5 A，故压缩机连续工作一天(24 h)消耗的电能W=UIt=220 V×0.5A×24×3 600 s=9．504×106J=2．64 kW·h。由于电冰箱压缩机的工作是间断的，即电冰箱每天工作的实际时间小于24 h，所以在通常情况下，该冰箱每天消耗的电能小于2.64 kw·h，D正确。
5．125.0 2．5×105解析：从表盘显示的数据看，这个月他家用电为125 kw·h；由表盘上标注的参数可知，每消耗1 kw·h的电能，转盘转过2 000转，则这个月转盘共转了2 000×125—2．5×105(转)。
6．72 72解析：由题知，U=6 V，R=30 Ω，根据欧姆定律可求出电流，再根据电功的公式求出电功W=UIt=6 V×0.2 A×60 s=72 J；在电流做功的过程中．电流做了多少功就消耗多少电能。
7．B解析：已知电阻R1和R2两端电压之比为1： 2，通过电流之比为2：3，通电时间之比为2：5，则两电阻消耗能之比，B正确。
8．C解析：电功可以用电能表直接测量，也可以测出用电器两端的电压、通过用电器的电流以及通电时间，运用公式计算出电功，因此A、B 中的器材可以测量电功；D中的电流表和定值电阻可以代替电压表使用，所以也能测量电功；C中无法测量时间，所以不能测量电功。
9. 500
解析：1度=1 kw·h，已知每度电的电费是0.6元，则300元电费可用电；电路接通时，电能表的示数为，因为300元电费可用电500 kw·h，所以为防止电能表再次切断电路，小明家应在电能表的示数为518.0+500—1018.0，即电能表的示数为前为卡电能表充值。
10．(1)0.2 A(2)10 Ω0(3)90 J
解析：(1)由题图可知，电阻R1与电阻R2并联，电阻R1两端的电压为6 V，根据欧姆定律可知，通过电阻R1的电流为；(2)由于电流表在干路上，测量干路电流。所以电流表的示数一定大于0.2A，所以读取电流表数值时，应使用“0～3 A”量程。所以=0.8A，根据并联电路的电流特点可知，通过电阻R2的电流为，据欧姆定律可知，电阻R2的阻值为；(3)在并联电路中，根据可知，在电压与时间相同时，有,则
11．(1)冰箱冷藏室的温度与室温相差较大(或温度计示数受室温影响) 把温度计放入盛水的杯中再放人冰箱，过段时间后取出杯子再读数 错误
(2)通电时间 不工作
解析：(1)温度计从冰箱中取出来读数，温度计的 示数会受环境温度的影响，变化较大，可将温度计放入盛水的杯中然后放入冰箱中进行实验；由于冰箱内的温度几乎不变，故猜想一错误。
(2)根据公式可知，冰箱消耗的电能除了所列因素外，还和通电时间有关；要测冰箱消耗的电能，应使其他家用电器停止工作。
教材参考答案
第1节电能电功
教材第89页【想想议议】
阶梯电价全名为阶梯式累进电价，是按照用户消费的电量分段定价，用电价格随用电量增加逐级递增的一种电价定价机制。实行阶梯电价，可抑制能源不合理消耗、提高用电效率。分时电价是指根据电网的负荷变化情况，将每天24小时划分为高峰、平段、低谷等多个时段，对各时段分别规定不同的电价，以鼓励用电客户合理安排用电时间，削峰填谷，提高电力资源的利用效率。
教材第90页【动手动脑学物理】
1．720 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720转。
2．小明家一周的用电823．3 kW·h一781．5 kW·h=41.8 kW·h，本周需要付的电费是0.6×41.8元=25.08元，则一个月大约需要付电费25．08×4元=100元。
3．解：电流做的功，消耗的电能也为90。
解析：电流通过用电器做的功可用来计算，电流做功的过程就是用电器消耗电能的过程，电流做了多少功，就消耗了多少电能。
4．解：该锂电池储存的电能
解析：要计算该锂电池储存的电能，必须正确理解电池容量的物理意义。mA是电流的单位，h是时间的单位，mA·h则是电荷量的单位，根据电功的计算公式，代入相关数值即可求得电池充满电后所储存的电能。