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2023-2024学年人教版九年级物理高效课堂培优讲义
第1节 电能 电功
(
01
新课知识解析
)
(
知识点一：
电能
)
1.电能的来源——其他形式的能转化为电能
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的能的过程,消耗了多少电能就有多少电能转化成其他形式的能.
注意：
(1)电压表、电流表只是测量工具,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,用符号J表示.
(2)常用单位:焦耳这个单位太小，在实际的使用中人们常用“千瓦时”来计量电能的多少.千瓦时,符号是kW.h,俗称“度”.日常生活中所说的用了多少“度"电,就是用了多少“千瓦时”电能.
1kW.h=3.6×106J
(
知识点二：
电能的计量
)
1.电能的计量工具一电能表( 也叫电度表)
(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.
“220 V”：表示该电能表应该在220 V的电路中使用.
“10(20) A”：表示该电能表的标定电流为10 A,额定最大电流为20 A,该电能表工作时的电流不应超过20 A.
“kW.h”：表示该电能表上示数的单位为千瓦时,1 kW .h=1度.
“50Hz”：表示该电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用.
“1600 r/(kW.h)”：表示接在该电能表上的用电器,每消耗1 kW.h的电能，该电能表的转盘转过1600 r.
（3）电能表的表盘上最后一个框内的数字为小数位数字.
（4）标定电流和额定最大电流的区别.如“10(20) A”,括号外的10 A是标定电流,它越小，电能表就越灵敏,精确度越高;括号内的20 A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值.
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.
(2)电子式电能表: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，具有响应快、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）电子式电能表表盘上的参数,如“220 V”“10(40)A”“50 Hz”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“1 600 imp/(kW.h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW.h的电能,电能表的指示灯闪烁1600次.
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电能的总量
(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80转,消耗的电能为
4.节约用电
（1）电能是人们生活的重要资源,随着社会的需求越来越多,能源供应日益紧张,所以每个人都应具有节约电能的意识,既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,保证电网安全,提高电力资源利用效率.
（2）节约用电的措施: a.随手关灯;b.电视机和电脑等关机后应拔下电源插头;c.尽量使用耗电少的节能灯具;d.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.
(
知识点
三
：
电功
)
1.电功
(1)当电能转化为其他形式的能时,我们就说电流做了功,电功用“W”表示.
(2)电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程.消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能,电流就做了多少功.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
大量的实验表明,电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系.加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器的通电时间越长,电流做功越多.
3.电功的计算
(1)计算式:W=UIt（适用于任何情况下电功的计算）,即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.其中W是电功，单位是J，U是电压，I是电流，t是时间。
（2）两个重要推导公式
结合欧姆定律，可导出电功计算公式:（只适用于纯电阻电路）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;但在含有电动机、电铃的电路中，电能除了转化为内能,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.
4.电路中电功关系的三个推论
（1）串、并联电路电功的特点
推论1：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
（2）串、并联电路电功的分配关系(仅适用于纯电阻电路)
推论2：串联电路中电流通过各电阻所做的功与其电阻值成正比.
推论3: 并联电路中电流通过各电阻所做的功与其电阻值成反比.
(
0
2
题型专场
)
题型一：电能的转化
（多选）下列说法中正确的是（ ）
A．电饭锅工作时，将电能转化为内能
B．电风扇工作时，将机械能转化为电能
C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能
D．在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能
【答案】A,D
【解析】A.电饭锅工作时，消耗电能，产生内能，电能转化为内能，A符合题意；
B.电风扇工作时，消耗电能，产生机械能，是电能转化为机械能，B不符合题意；
C.干电池给灯泡供电时，消耗电池的化学能，将化学能转化为电能，C不符合题意；
D.在阳光照射时，太阳能电池产生电能，将太阳能转化为电能，D符合题意。
故答案为：AD.
题型二：电能表
安装在小亮家中的电能表如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．小亮家已经消耗的电能为25086J
B．此电能表转盘每小时最多能转过3600转
C．此电能表的额定最大电流是20A
D．此电能表可以在4节干电池串联做电源的电路中使用
【答案】C
【解析】A.电能表的单位是kW h，根据电能表分析，消耗的电能为2508.6kW h，A不符合题意；
B.3600r/(kW h)，指每消耗1kW h的电能，转盘最多能转过3600转，B不符合题意；
C.根据示数，此电能表的额定最大电流是20A，C符合题意；
D.此电能表需在220V的电路中使用，D不符合题意。
故答案为：C.
题型三：电功的计算
如图所示，手电筒中的电流为 0.6 A，电源为三节干电池，则该手电筒中的小灯泡 工作1min消耗的电能约为（ ）
A．2.7 J B．81J C．162 J D．9720 J
【答案】C
【解析】该手电筒中的小灯泡 工作1min消耗的电能约为
故答案为：C。
题型四：电能的综合
一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1130mA h，它充满电后，大约存储的电能是（ ）
A．4.181J B．4.181×103J C．1.5×104J D．15kW h
【答案】C
【解析】电池的容量为1130mA h，所以手机锂电池充满电后，储存的电荷量：根据 可知
充电电流所做的功
即大约储存了1.5×104J的电能，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
(
0
3
巩固提升
)
1．电视机、电烙铁、电风扇上都标有“220V150W”字样，都在额定电压下工作时，相同时间内消耗的电能最多的是（ ）
A．电烙铁 B．电视机 C．电风扇 D．一样多
【答案】D
【解析】【解答】因额定电压下用电器的电功率和额定功率相等，所以，三种用电器的实际功率相等，由W=Pt可知，相同时间内三种用电器消耗的电能相等。
故选D
2．某公司研发的高效N型单晶i﹣TOPCon太阳能电池，光电转换效率可以达到24.58%。假定随州市采用N型单晶i﹣TOPCon材料制作的太阳能电池屋顶光伏发电系统的总面积为10万平方米。已知市域内每年能正常发电的时间约为1200h，太阳照射到地面上1m2面积的平均功率约为0.98kW。则全市光伏发电系统年总发电量约为（ ）
A．2.5×107 kW·h B．2.5×109 kW·h
C．1.0×1014J D．1.0×1015J
【答案】C
【解析】【解答】根据能量守恒定律，可得全市光伏发电系统年总发电量为E=24.58%PtS=24.58%×0.98×103W/m2×1200×3600s×105m2=1.0×1014J
故答案为：C。
3．当电流通过LED灯时，电能转化为光能和内能。能够量度电能转化多少的物理量是（ ）
A．电流 B．电压 C．电功 D．电功率
【答案】C
【解析】【解答】电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，所以能够量度电能转化多少的物理量是电功，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
4．下列单位中不属于电能单位的是（ ）
A．焦耳 B．伏·安/秒 C．伏·安·秒 D．千瓦·时
【答案】B
【解析】【解答】A．在国家单位制中，电能的基本单位是焦耳，符号J，A正确，不符合题意；
BC．由电功公式W=UIt可知，1J=1V·A·s。即V·A·s是电能单位，B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．千瓦·时，即度，是日常生活中电能的单位，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
5．智能手机耗电达到一定值时，会自动提示用户采用或转入“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是（ ）
A．减小了电池的输出电流 B．增大了电池的输出电压
C．减小了电池的供电效率 D．增大了电池的输出功率
【答案】A
【解析】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，故由P=UI可知，在省电模式下，应减小电池的输出电流，A符合题意， BCD不符合题意。
故答案为：A。
6．如图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1011
C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW·h
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快
【答案】C
【解析】
A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，A不符合题意；
B．小英家上月消耗的电能为5647.8kW·h-5546.7kW·h=101.1kW·h
B不符合题意；
C．指示灯闪烁320次消耗的电能W= kW·h=0.2 kW·h
C符合题意；
D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，D不符合题意。
故答案为：C。
7．已知两电阻的阻值大小关系为R1>R2。如图ABCD所示的四个电路中，电源电压U相同，相同时间内整个电路消耗的总电能最小的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】已知R1＞R2
串联电路的总电阻比任何一个电阻都大，则R2＜R1＜R串
并联的总电阻比任何一个电阻都小，则R并＜R2＜R1
所以R并＜R2＜R1＜R串
因为电源电压相同，根据 可得相同时间内，电阻越大消耗的电能越少，所以两电阻串联时整个电路消耗的总电能最小。
AB．电路中只有一个电阻的简单电路，相同时间内整个电路消耗的总电能不是最小，AB不符合题意；
C．电路中两个的电阻串联，电路的总电阻最大，根据 可知相同时间内整个电路消耗的总电能最小，C符合题意；
D．电路中两个的电阻并联，电路的总电阻最小，根据 可得相同时间内，整个电路消耗的总电能最大，D不符合题意。
故答案为：C。
8．如图所示，电源电压不变，闭合开关，电流表示数为0.7A，再闭合，电流表示数变化了0.3A，则同时闭合、后，相同时间内、消耗的电能之比是（ ）
A．3∶4 B．4∶3 C．3∶7 D．7∶3
【答案】D
【解析】【解答】由电路图可知，R1与R2并联，若只闭合S1，电路为R1组成的简单电路，电流表测量R1的电流为0.7A；再闭合S2时，为R1与R2并联，电流表测量总电流，因为并联电路用电器互不影响，所以电流表变化了0.3A，即经过R2的电流为0.3A，又因为并联电路各支路电压相等，由 可知，相同时间内R1和R2消耗的电能之比为 。
故答案为：D。
9．如图所示是小新家中电能表上的信息，该电能表应接在 V的电路中使用。若小新只让家中2000W的热水器工作15min，消耗的电能为 J，此时电能表的示数变为 kW·h。
【答案】220；；6861.1
【解析】【解答】（1）根据图片可知，此电能表应该接在220V的电路。
（2）根据电能公式可得W=Pt=2000W×15×60S=1.8×106J。
（3）根据单位换算可知电能为，故电能表的示数为n=6860.6kW·h+0.5kW·h=6861.1kW·h。
10．盛夏，室外温度达37℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为26℃，客厅空调处于制冷状态时的功率为P1，处于送风状态时的功率为P2，它们是交替运行的，空调工作时主要消耗的电能是在制冷过程。现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示，家庭电路的电压为220V。
（1）空调在送风状态下工作时，通过它的电流 A；
（2）空调如图正常工作3h，消耗的电能为 kW h；
（3）为了节能减排，小宁将空调的设定温度调高。在工作电压、室外温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，制冷状态工作时间会 （选填“变长”或“变短”）。
【答案】（1）1
（2）14.62
（3）变短
【解析】【解答】（1）由题意可知送风时的功率为p2=0.22kW=220W，所以送风时的电流为;
（2）由图可知3h内制冷时间为，送风时间为，空调正常工作3h，消耗的电能为；
（3）小宁将空调的设定温度调高。在工作电压、室外温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，消耗的电能减小，由W=Pt可知制冷状态工作时间会变短。
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2023-2024学年人教版九年级物理高效课堂培优讲义
第1节 电能 电功
(
01
新课知识解析
)
(
知识点
一
：
电能
)
1.电能的来源——其他形式的能转化为电能
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的能的过程,消耗了多少电能就有多少 转化成其他形式的能.
注意：
(1)电压表、电流表只是测量工具, 用电器.
(2)蓄电池、充电宝充电时是用电器,放电时是 .
3.电能的单位
(1)国际单位制单位: ,简称焦,用符号J表示.
(2)常用单位:焦耳这个单位太小，在实际的使用中人们常用“千瓦时”来计量电能的多少.千瓦时,符号是kW.h,俗称“ ”.日常生活中所说的用了多少“度"电,就是用了多少“ ”电能.
1kW.h= J
(
知识点二：
电能的计量
)
1.电能的计量工具一电能表( 也叫电度表)
(1)作用:计量用电器在一段时间内消耗的 .
(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.
“220 V”：表示该电能表应该在220 V的电路中使用.
“10(20) A”：表示该电能表的标定电流为 ,额定最大电流为 ,该电能表工作时的电流不应超过20 A.
“kW.h”：表示该电能表上示数的单位为千瓦时,1 kW .h=1度.
“50Hz”：表示该电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用.
“1600 r/(kW.h)”：表示接在该电能表上的用电器,每消耗1 kW.h的电能，该电能表的转盘转过
r.
（3）电能表的表盘上最后一个框内的数字为小数位数字.
（4）标定电流和额定最大电流的区别.如“10(20) A”,括号外的10 A是标定电流,它越小，电能表就越 ,精确度 ;括号内的20 A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值.
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.
(2)电子式电能表: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，具有响应快、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）电子式电能表表盘上的参数,如“220 V”“10(40)A”“50 Hz”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“1 600 imp/(kW.h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW.h的电能,电能表的指示灯闪烁1600次.
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电能的总量
(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80转,消耗的电能为
4.节约用电
（1）电能是人们生活的重要资源,随着社会的需求越来越多,能源供应日益紧张,所以每个人都应具有节约电能的意识,既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,保证电网安全,提高电力资源利用效率.
（2）节约用电的措施: a.随手关灯;b.电视机和电脑等关机后应拔下电源插头;c.尽量使用耗电少的节能灯具;d.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.
(
知识点
三
：
电功
)
1.电功
(1)当电能转化为其他形式的能时,我们就说电流做了功,电功用“ ”表示.
(2)电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程.消耗了多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能,电流就做了多少功.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
大量的实验表明,电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系.加在用电器上的电压越高、通过用电器的电流越大、用电器的通电时间越长,电流做功 .
3.电功的计算
(1)计算式:W= （适用于任何情况下电功的计算）,即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.其中W是电功，单位是J，U是电压，I是电流，t是时间。
（2）两个重要推导公式
结合欧姆定律，可导出电功计算公式: （只适用于纯电阻电路）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;但在含有电动机、电铃的电路中，电能除了转化为内能,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.
4.电路中电功关系的三个推论
（1）串、并联电路电功的特点
推论1：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 .
（2）串、并联电路电功的分配关系(仅适用于纯电阻电路)
推论2：串联电路中电流通过各电阻所做的功与其电阻值成正比.
推论3: 并联电路中电流通过各电阻所做的功与其电阻值成反比.
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2
题型专场
)
题型一：电能的转化
（多选）下列说法中正确的是（ ）
A．电饭锅工作时，将电能转化为内能
B．电风扇工作时，将机械能转化为电能
C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能
D．在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能
题型二：电能表
安装在小亮家中的电能表如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．小亮家已经消耗的电能为25086J
B．此电能表转盘每小时最多能转过3600转
C．此电能表的额定最大电流是20A
D．此电能表可以在4节干电池串联做电源的电路中使用
题型三：电功的计算
如图所示，手电筒中的电流为 0.6 A，电源为三节干电池，则该手电筒中的小灯泡 工作1min消耗的电能约为（ ）
A．2.7 J B．81J C．162 J D．9720 J
【
题型四：电能的综合
一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1130mA h，它充满电后，大约存储的电能是（ ）
A．4.181J B．4.181×103J C．1.5×104J D．15kW h
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巩固提升
)
1．电视机、电烙铁、电风扇上都标有“220V150W”字样，都在额定电压下工作时，相同时间内消耗的电能最多的是（ ）
A．电烙铁 B．电视机 C．电风扇 D．一样多
2．某公司研发的高效N型单晶i﹣TOPCon太阳能电池，光电转换效率可以达到24.58%。假定随州市采用N型单晶i﹣TOPCon材料制作的太阳能电池屋顶光伏发电系统的总面积为10万平方米。已知市域内每年能正常发电的时间约为1200h，太阳照射到地面上1m2面积的平均功率约为0.98kW。则全市光伏发电系统年总发电量约为（ ）
A．2.5×107 kW·h B．2.5×109 kW·h
C．1.0×1014J D．1.0×1015J
3．当电流通过LED灯时，电能转化为光能和内能。能够量度电能转化多少的物理量是（ ）
A．电流 B．电压 C．电功 D．电功率
4．下列单位中不属于电能单位的是（ ）
A．焦耳 B．伏·安/秒 C．伏·安·秒 D．千瓦·时
5．智能手机耗电达到一定值时，会自动提示用户采用或转入“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是（ ）
A．减小了电池的输出电流 B．增大了电池的输出电压
C．减小了电池的供电效率 D．增大了电池的输出功率
6．如图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1011
C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW·h
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快
7．已知两电阻的阻值大小关系为R1>R2。如图ABCD所示的四个电路中，电源电压U相同，相同时间内整个电路消耗的总电能最小的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，电源电压不变，闭合开关，电流表示数为0.7A，再闭合，电流表示数变化了0.3A，则同时闭合、后，相同时间内、消耗的电能之比是（ ）
A．3∶4 B．4∶3 C．3∶7 D．7∶3
9．如图所示是小新家中电能表上的信息，该电能表应接在 V的电路中使用。若小新只让家中2000W的热水器工作15min，消耗的电能为 J，此时电能表的示数变为 kW·h。
10．盛夏，室外温度达37℃，小宁将客厅空调的设定温度设置为26℃，客厅空调处于制冷状态时的功率为P1，处于送风状态时的功率为P2，它们是交替运行的，空调工作时主要消耗的电能是在制冷过程。现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示，家庭电路的电压为220V。
（1）空调在送风状态下工作时，通过它的电流 A；
（2）空调如图正常工作3h，消耗的电能为 kW h；
（3）为了节能减排，小宁将空调的设定温度调高。在工作电压、室外温度等条件均相同的情况下，空调新的一个工作周期内，制冷状态工作时间会 （选填“变长”或“变短”）。
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