浙教版科学2023-2024学年上学期九年级“冲刺重高”讲义（二十四）：电能（一）【word，含解析】

一、电功
1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
2.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，就消耗了多少电能。
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。
3.规定：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。
4.单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh） 1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J
5.测量电功：
⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。
⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。
⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。
　　①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
二、电功率的计算
1．定义：电流在单位时间内所做的功。
2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。　
3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路）
　对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R
　　①串联电路中常用公式：P=I2R P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn
　 ②并联电路中常用公式：P=U2/R P1：P2=R2：R1
　　③无论用电器串联或并联。计算总功率 常用公式P=P1+P2+…Pn
4．单位：国际单位 瓦特（W） 常用单位：千瓦（kw）
5．额定功率和实际功率：
⑴额定电压：用电器正常工作时的电压。
额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R
某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。
若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0．11A 灯丝阻值Ｒ＝U额2/Ｐ＝2936Ω。
⑵当U实=U额时，P实=P额　　用电器正常工作（灯正常发光）
当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡），有时会损坏用电器
6.家庭电路电功率的计算
使用公式P=W/t ，如电能表使用消耗电能多少千瓦时，可根据1千瓦时是功率为一千瓦的用电器工作一小时消耗的电能，可根据比例计算用电器电功率。
例1、小明家上月末查看电能表示数为，本月末查看电能表示数如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．他家本月消耗的电能为
B．电能表是测量电功率的仪表
C．该电能表的标定电流为20A
D．若以每度电0.5元计算，则本月应缴电费45.15元
例2、如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是3：4，则相同时间内两灯消耗的电能之比是（　　）
A．1：2 B．2：1 C．1：3 D．3：2
例3、定值电阻R与灯泡L的电流随电压变化关系的图像如图所示，现将它们串联接在电压恒为6V的电源两端，则下列判断正确的是（　　）
A．电路中的电流为0.3A
B．定值电阻与灯泡消耗的实际功率之比为2∶1
C．定值电阻的阻值是灯泡阻值的3倍
D．通电2min，灯泡消耗的电能是180J
例4、甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（　　）
A．甲灯泡的电阻小于乙灯泡的电阻
B．两灯泡均正常工作时，乙消耗的电能较多
C．两灯泡串联后接在220V的电路中，乙的实际功率较大
D．将乙灯泡接入110V的电路中，它的实际功率为25W
例5、小金开展“测量小灯泡的功率”实验，实验电路如图甲，绘制出小灯泡的I﹣U关系曲线如图乙，已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压恒为6V。回答下列问题。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整。
（2）闭合开关后移动变阻器滑片，当电压表示数为 V时，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率。
（3）从这次实验获得的数据来看，变阻器的滑片向右移动过程中，电流表与电压表示数的比值将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
例6、小明家新买了一台某品牌空调，看到该品牌空调“一晚一度电”的广告，他决定检验一下。观察到家中空调每制冷工作10min后，就转变成送风状态工作5min，再转变为制冷状态，如此反复。为了测量空调制冷时的电功率，他单独将该空调接入电路中，并记录了家中电能表的数据（见表）。空调送风10min所消耗的电能为_____kW·h，30min内空调消耗的电能为_____kW·h，空调制冷时的电功率为_____kW。某晚10点整开启空调并正常工作，到第二天8点整关闭，这晚空调耗电_____kW·h，此空调的广告_____（选填“存在”或“不存在”）虚假宣传。
送风状态时消耗的功率：0.24kW
测量时间 30分钟
电能表示数/(kW·h) 开始计时 1666.0
30分钟 1666.5
例7、小东家的电冰箱铭牌如下表。小东在家用电器只有冰箱工作的情况下，观察冰箱从启动到停止工作用了6min，电能表转盘转了18圈。则该冰箱以标定耗电量工作时，
耗电量 0.72 额定电压 220V
冷冻量 4kg 输入功率 120W
制冷剂 R600a 气候类型 N ST
（1）一天实际工作多少小时？启动多少次？
（2）每消耗1度电，电能表转盘转多少圈？
1.某家用电能表的有关参数如图所示，可知（　　）
A．该电能表示数是
B．该电能表能满足测量准确要求，且能长期工作运行的最大电流是10A
C．该电能表上用电器的总功率不能超过2.2kW
D．该电能表的转盘每小时最多转26400r
2.灯泡L标有“6V”字样，为探究其工作时的特点，小刚利用图甲所示的电路进行实验，其中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从a端向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止。图乙是用获得的实验数据作出的I-U图像。下列判断正确的是（　　）
A．闭合开关，在移动滑片P的过程中，灯L的最小电阻为10Ω
B．变阻器的滑片P移到b端时，灯L正常发光
C．将灯L与10Ω的定值电阻串联接入电压为9V的电路，电阻每秒消耗电能为2.5J
D．将灯L与5Ω的定值电阻并联接入电压为6V电路，电路的总功率为7.2W
3.如图所示的电路中，电源电压为6V，灯L上标有“4V 0.5A”且灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”的字样，闭合开关，当滑片P移到中点时，下列说法正确的是（　　）
A．此时灯L的电阻为8Ω
B．此时电路消耗的电功率为3W
C．此时灯L与滑动变阻器消耗的电功率之比为1∶2
D．此时电路1min消耗的电能为180J
4.图甲是小宁的哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“3.8V”字样。
（1）测小灯泡电压的电压表有“0～3V”、“0～15V”两个量程，小宁的哥哥正确选用了“ ”量程。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为 W。
（3）小宁发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线。这根导线是 。（用图甲中导线旁的字母表示）
5.在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.8A和0.3A。求：
（1）电源电压U；
（2）通电20s，电阻R2消耗的电能W。
1．如图分别是小明家上月初和月末的电能表的表盘。表盘上“1600imp/kW·h”表示每消耗1kW的电能，指示灯闪烁1600次。下列选项中正确的是（　　）
A．指示灯闪烁越快，电能表在电路消耗的电能越多
B．小明家上月消耗的电能为911kW·h
C．10（20）A表示该电能表在10~20A的电路中使用
D．断开其它用电器，只让电饭锅单独工作2min，指示灯闪烁32次，此时电饭锅的功率为600W
2.有两只灯泡L1、L2，分别标有“220V 100W”和“220V 40W”的字样。两灯正常发光时，若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　）
A．L1两端的电压比L2两端的电压大 B．L1消耗的电能比L2消耗的电能快
C．L1消耗的电能比L2消耗的电能多 D．通过L1的电流比通过L2的电流小
3.有两个电路元件A、B，把它们串联在电路中，如图甲所示，流过元件的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，则在相同时间内A、B两元件的电功之比为（　　）
A．4:5 B．5:4 C．2:3 D．1:3
4.灯泡L与定值电阻R的I﹣U图像如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．定值电阻R的电阻是10Ω
B．灯泡L与定值电阻R并联在4V的电路中，电路中的总电流为1A
C．灯泡L与定值电阻R串联在8V的电路中，电路中的总功率为3.2W
D．灯泡L与定值电阻R串联在8V的电路中，1min小灯泡消耗的电能为90J
5.如图甲是小明“测定小灯泡电功率”的实物图，电源用有1.5V、3V、4.5V、6V、7.5V和9V六档可调的学生电源，所有的实验器材齐全且完好，滑动变阻器有两个（标有R1“10Ω，1A”、标有R2“15Ω，2A”），待测小灯泡标有“2.5V”。
（1）正确连接电路，闭合开关后，发现灯不亮，电流表示数几乎为0，电压表示数为电源电压，电路中可能出现的故障是 。
A.小灯泡断路B.小灯泡短路C.滑动变阻器断路D.滑动变阻器短路
（2）故障排除后，小明选用电源电压为6V，变阻器处于阻值最大处。闭合开关，电压表、电流表的示数分别如图乙、丙所示，则实验中选用的变阻器是 （选填“R1”“R2”或“R1、R2均可”）。
（3）小明只利用题（2）中实验器材，欲测出小灯泡的额定功率，他接下来的操作是 。
6.如图所示电路中，电源电压恒为8V不变。闭合开关S时，电压表的示数为2V，电流表示数为0.1A。求：
（1）R1的阻值多大？
（2）R2消耗的电功率是多少？
（3）通电10s钟，电流对整个电路做了多少功？
答案及解析
例1、D
【解析】A．电能表的最后一位是小数，单位是，所以小明家本月消耗的电能为
故A错误；
B．电能表是测量消耗电能（电功）的仪表，不是测量电功率，故B错误；
C．电能表上“10（20）A”是指电能表的标定电流为10A，故C错误；
D．本月应交电费为 90.3度×0.5元度=45.15元
故D正确。
例2、C
【解析】由电路图可知，开关S闭合后，如果乙为电流表将会造成电源短路；如果甲为电流表将会造成L2短路、L2不能工作；因灯L1、L2都能正常发光，所以甲、乙都为电压表，此时灯L1、L2串联，电压表甲测量L2两端电压，电压表乙测量电源电压；已知甲、乙两个电表的示数之比是3：4，因串联电路中总电压等于各分电压之和，则灯L1、L2两端的电压之比为
根据 W＝UIt
在通电时间和电流相等的条件下，两灯消耗的电能之比等于电压之比，结合以上分析可知，相同时间内两灯消耗的电能之比是
例3、B
【解析】A．定值电阻R与灯泡L串联接在电压恒为6V的电源两端，因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，由图像可知，电路中的电流I=0.2A，UR=4V，UL=2V时符合，故A错误；
B．由P=UI可得，定值电阻与灯泡消耗的实际功率之比
故B正确；
C．由可得，定值电阻的阻值与灯泡阻值的比值
即定值电阻的阻值是灯泡阻值的2倍，故C错误；
D．通电2min灯泡消耗的电能 WL=ULIt=2V×0.2A×2×60s=48J
故D错误。
例4、D
【解析】A．它们的电阻不随温度的变化而改变，由得
甲灯的电阻比乙灯的电阻大，故A错误；
B．两灯均正常发光时，乙的电功率大，因为不知道发光时间是否相同，所以不能比较两灯消耗的电能的多少，故B错误；
C．甲灯的电阻大于乙灯的电阻，当两灯串联时，通过的电流相等，由P=I2R可知，甲灯的实际功率比乙灯的大，故C错误；
D．将乙灯泡接入110V的电路中，它的实际功率为
故D正确。
例5、解：（1）电压表与灯泡并联，因为灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用小量程，电流表串联在电路中，滑动变阻器“一上一下”串联接入电路，如图所示：
（2）小灯泡的额定电压为2.5V，当电压表示数为2.5V时灯泡正常工作，此时灯泡的功率为额定功率，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率；
（2）图中，电压表测灯的电压，电流测灯的电流，当滑片向右滑动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律，电路中电流变大，灯的电压变大，根据P＝UI，灯的功率变大，灯丝的温度升高，因灯丝的电阻随温度的升高而变大，故灯丝的电阻变大；
由欧姆定律R，电流表与电压表示数的比值即灯的电阻的倒数，故电流表与电压表示数的比值将变小。
故答案为：（1）见解析；（2）2.5；（2）变小。
例6、 0.04 0.5 1.38 10 存在
【解析】由题意可知，空调送风的时间
空调送风的时间为；观察表中的数据可知，送风状态时消耗的功率为0.24kW，根据电功率公式，可知空调送风10min所消耗的电能
空调送风10min所消耗的电能为0.04kW·h。
从表中数据可知，开始计数时，电能表的示数为1666.0kW·h，30min后电能表的示数为1666.5kW·h，则30min内空调消耗的电能
30min内空调消耗的电能为0.5kW·h。
因空调每制冷工作10min后，就转变成送风状态工作5min，再转变为制冷状态，如此反复，所以，30min内，空调送风10min，制冷20min，则空调制冷时消耗的电能
空调制冷时消耗的电能为0.46kW·h；制冷时间
制冷时间为，根据电功率公式，可知空调制冷时的电功率
空调制冷时的电功率为1.38kW。
某晚10点整开启空调并正常工作，到第二天8点整关闭，共10h，由题意可知，30min内总共消耗的电能为0.5kW·h，那么10h总共消耗的电能符合关系式
解得
这晚空调消耗的电能大于一度电，所以，此空调的广告存在虚假宣传。
例7、（1）6小时，60次；（2）1500圈
【解析】解：（1）由表中数据可知，电冰箱一天消耗的电能为，电冰箱的输入功率是 120W=0.12kW
由可得，电冰箱每天实际工作时间为
电冰箱每次启动工作时间为6min=h，电冰箱每天启动的次数为
（2）由可得，电冰箱每次启动消耗的电能为 W1=Pt1=120W×60s×6=43200J
设消耗1度电，电能表转过的圈数为n，则 ，即
则 n=1500圈
答：（1）一天实际工作6小时，启动60次；
（2）每消耗1度电，电能表转盘转1500圈。
1.D
【解析】A．从电能表上可以看出电能表的示数为，最后一位是小数，单位是，故电能表的读数为，故A不符合题意；
B．中“”是指电能表的标定电流，“”是指平时工作允许通过的最大电流，所以该电表工作的电流值范围一般在至，故B不符合题意；
C．电能表的表盘上，“”是指电能表的工作电压，该电能表上用电器的最大总功率
故C不符合题意；
D．电能表上“”表示电能表所接的电路每消耗的电能，电能表的转盘转；一小时最多消耗的电能
该电能表的转盘每小时最多转数
故D符合题意。
2.C
【解析】A．由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流。由图乙可知，灯泡两端的电压分别为1V、4V、6V时，通过的电流依次为0.2A、0.5A、0.6A，由可得，灯泡的电阻依次为5Ω、8Ω、10Ω，则在移动滑片P的过程中，灯L的最小电阻为5Ω，故A错误；
B．将滑动变阻器的滑片P从a端向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止，由此可知，灯泡正常发光时滑动变阻器不一定全部接入电路，滑片不一定位于b端，因此变阻器的滑片P移到b端时，灯L不一定正常发光，故B错误；
C．将灯L与R=10Ω的定值电阻串联接入电压为9V的电路，因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，所以，由可得
代入数据得 9V=UL+IL×10Ω
由图乙可知，当UL=4V、IL=0.5A时符合等式，则电阻每秒消耗电能为
故C正确；
D．将灯L与的定值电阻并联接入电压为6V电路时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由图像可知，通过灯泡的电流，通过定值电阻的电流为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流为
则电路的总功率为
故D错误。
3.C
【解析】闭合开关，灯泡L和滑动变阻器R串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡L两端的电压。当滑片P移到中点时，滑动变阻器接入电路的电阻为
从图乙可知，当灯泡两端的电压为2V时，通过灯泡的电流为0.4A，若通过滑动变阻器两端的电流为0.4A时，根据欧姆定律可知滑动变阻器两端的电压 UR=IR=0.4A×10Ω=4V
根据串联电路的特点可知电路总电压为 2V+4V=6V
等于电源电压，故此时电路中的电流为0.4A。
A．此时灯L的电阻
故A错误；
B．此时电路消耗的电功率 P=UI=6V×0.4A=2.4W
故B错误；
C．此时灯L与滑动变阻器消耗的电功率之比为
故C正确；
D．此时电路1min消耗的电能 W=UIt=6V×0.4A×1×60s=144J
故D错误。
4.解：（1）小灯泡上标有“3.8V”字样，表示额定电压3.8V，大于电压表的小量程，选择0～15V的量程；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。电流表的分度值为0.02A，示数为0.3A，则灯泡的额定功率P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（3）图中是灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联，而课本上滑动变阻器与灯泡串联，因而把导线b去掉，就与课本电路相同，故多了的一根导线是b。
故答案为：（1）0～15V；（2）1.14；（3）b。
5.（1）6V；（2）60J
【解析】解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流。
（1）因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流 I=0.8A
通过电阻R1的电流 I1=0.3A
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由 可得，电源的电压
U=I1R1=0.3A×20Ω=6V
（2）通过电阻R2的电流 I2=I-I1=0.8A-0.3A=0.5A
通过20s电阻R2消耗的电能 W=UI2t=6V×0.5A×20s=60J
答：（1）电源电压为6V；
（2）通过20s电阻R2消耗的电能为60J。
1．D
【解析】A．指示灯闪烁越快，电能表所在电路消耗电能越快，但消耗的电能不一定越多，故A错误；
B．电能表计数器的最后一位是小数，所以小明家上月消耗的电能为
故B错误；
C．该电能表允许通过的最大电流为20A，标定电流为10A，不是说小明家干路中的电流范围是10A~20A，故C错误；
D．表盘上“1600imp/kW·h”表示每消耗1kW的电能，指示灯闪烁1600次，而指示灯闪烁32次，消耗的电能为
此时根据功率的计算公式可得，电饭锅的功率为
故D正确；
2.B
【解析】灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为额定电压，灯泡的功率为额定功率；
A．两只灯泡L1、L2的额定电压 相等，两灯正常发光时，L1两端的电压等于L2两端的电压，故A错误；
B．电功率表示电流做功的快慢，功率越大的用电器消耗电能越快；灯泡L1的功率为100W，灯泡L2的功率为40W，两灯正常发光时，L1消耗的电能比L2消耗的电能快，故B正确；
C．根据可知，灯泡消耗的电能由电功率和做功时间来决定，因不知道两只灯泡工作的时间，无法比较灯泡消耗电能的多少，故C错误；
D．根据可知，灯泡两端的电压一定时，通过灯泡的电流越大，灯泡的功率越大，灯泡L1、L2的额定电压相等，L1的功率大于L2的功率，因此通过L1的电流比通过L2的电流大，故D错误。
3.A
【解析】由甲电路图可知，元件A和元件B串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中各处的电流相等，所以，电流表的示数为0.4A时 IA＝IB＝0.4A
由图乙可知 UA＝2V，UB＝2.5V
根据W=UIt，在电流和通电时间相同时，A、B两元件的电功之比等于A、B两元件的电压之比，在相同时间内A、B两元件的电功之比 WA: WB = UA: UB = 2V:2.5V=4:5
故A符合题意，BCD不符合题意。
4.C
【解析】A．由图可知，R的I﹣U图像是正比例函数，因此电阻R是定值电阻，当R两端电压为4V时，通过R的电流为0.4A，由可知，定值电阻R的电阻
故A正确，不符合题意；
B．并联电路各支路两端的电压相等，由图可知，当电源电压为4V时，通过R的电流为0.4A，通过L的电流为0.6A，则干路的电流为 I'＝IR′+IL′＝0.4A+0.6A＝1A
故B正确，不符合题意；
CD．因串联电路中电流处处相等，由图像可知，当电路中的电流为0.5A时，灯泡L两端的电压为3V，定值电阻两端的电压为5V，由串联电路的电压特点可知，电源电压
U＝UL+UR＝3V+5V＝8V
符合题目条件，此时电路中的总功率 P＝UI＝8V×0.5A＝4W
此时小灯泡两端的电压为3V，通过小灯泡的电流为0.5A，则1min小灯泡消耗的电能
WL＝ULIt＝3V×0.5A×1×60s＝90J
故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。
5.解：（1）闭合开关时，灯不亮，电流表示数为零，说明电路存在断路；电压表的示数约为电源电压，说明电压表与电源两极相连，即与电压表并联之外的电路没有断路，故与电压表并联电路有断路，即小灯泡断路；
（2）由图可知，电流表所选量程为0～0.6A，根据指针位置可知，此时电流表的示数是0.32A，电压表所选量程为0～3V，根据指针位置可知，此时电压表的示数是2.8V，
根据串联电路的电压特点：U滑＝U﹣UL＝6V﹣2.8V＝3.2V，
滑动变阻器的最大值：R滑10Ω，
则实验中选用的变阻器是R1；
（3）小灯泡额定电压是2.5V，要利用题（2）中实验器材测出小灯泡的额定功率，由（2）可知，应降低小灯泡两端的电压，由串联分压原理可知，应增大变阻器接入电路的阻值，而变阻器接入电路的阻值已达最大值，故可以调低电源电压到3V或4.5V，再调节滑动变阻器可使小灯泡达到额定电压，测出小灯泡的额定功率。
故答案为：（1）A；（2）R1；（3）调低电源电压到3V或4.5V。
6.（1）20Ω；（2）0.6W；（3）8J
【解析】解：（1）两电阻串联，电流表测电路的电流，电压表测R1的电压，由欧姆定律可得R1的阻值
（2）因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以R2两端电压
U2=U﹣U1=8V﹣2V=6V
R2消耗的电功率 P2=U2I=6V×0.1A=0.6W
（3）电流对整个电路做的功 W=UIt=8V×0.1A×10s=8J
答：（1）R1的阻值为20Ω；
（2）R2消耗的电功率是0.6W；
（3）通电10s钟，电流对整个电路做的功为8J。
2023-2024学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”讲义（二十四）
电能（一）