第十六章 电流做功与电功率
第一节 电流做功
基础主干落实
电功:
(1)实质:电流做功,是将 电 能转化为其他形式的能量的过程。电流做了多少功,就消耗多少 电能 。
(2)电流所做的功与电流、电压和通电时间成 正比 。
(3)电流做功的公式: W=UIt 。
(4)电功的国际单位是 焦耳(J) ,常用单位是 千瓦·时(kW·h) ,也称为“度”,它们之间的换算关系是:1 kW·h= 3.6×106 J = 1 度。
重点案例探析
重点一 电能表的读数及相关计算
【典题1】(2024·六盘水期末)如图所示是一个电能表表盘,对其中的重要参数,下列说法错误的是 (B)
A.“220 V”是说这个电能表应该在220 V的电路中使用
B.“10(20) A”是说这个电能表使用时正常工作的最大电流为10 A
C.“50 Hz”是说这个电能表应在50 Hz的交流电路中使用
D.若电能表上的转盘转过600转,则表示接在这个电能表上的用电器消耗了
0.2 kW·h的电能
【点拨】电能表测用电器消耗电能的两种方法
(1)利用电能表上先后两次示数:某段时间电能表上先后两次示数之差,就是被测电路在这段时间内消耗的电能。
(2)利用电能表上转盘转动圈数:若电能表上标示N转/kW·h,则电能表上转盘转动n转消耗的电能为:W=n× kW·h= kW·h。
重点二 电功的相关计算
【典题2】(2023·遵义模拟)如图所示的电路,电源电压保持不变,灯丝电阻不受温度影响,R阻值为20 Ω。只闭合开关S1,电流表示数为0.3 A;当S1和S2都闭合,电流表示数为0.45 A。求:
(1)电源电压;
(2)灯泡的电阻;
(3)当S1和S2都闭合,电路通电10 min消耗的电能。
解:(1)只闭合开关S1时,电路为R的简单电路,电流表测电路中的电流,
由I=可得,电源电压:U=IRR=0.3 A×20 Ω=6 V。
(2)当S1和S2都闭合时,R与L并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以通过R的电流不变,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过L的电流:IL=I-IR=0.45 A-0.3 A=0.15 A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,灯泡的电阻:RL===40 Ω。
(3)当S1和S2都闭合,电路通电10 min消耗的电能:W=UIt=6 V×0.45 A×10×60 s=
1 620 J。
【技法点拨】电功的计算
(1)变形公式:
①将I=,代入公式W=UIt,可得:W=t;
②将U=IR,代入公式W=UIt,可得:W=I2Rt;
(2)公式适用条件
公式 适用条件
基本式 W=UIt 任何用电器
推导式 W=t W=I2Rt 纯电阻电路:电能全部转化为内能的用电器
A层·基础必会
考点一 电功和电能的认识
1.关于电功,下列说法正确的是 (D)
A.用电器通电的时间越长,电流做的功越多
B.通过用电器的电流越大,电流做的功越多
C.用电器两端的电压越大,电流做的功越多
D.电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能
2.下列用电器工作时电能主要转化为内能的是 (A)
3.完成下列单位换算:
2 kW·h= 7.2×106 J,
7 200 J= 2×10-3 kW·h。
考点二 电功的相关计算
4.如图所示,手电筒中的电流为0.3 A,电源为三节干电池,则该手电筒中的小灯泡工作1 min消耗的电能约为 (B)
A.1.35 J B.81 J
C.162 J D.9 720 J
5.电鳗是放电能力最强的淡水鱼类,能产生足以将人击昏的电流。某次电鳗放电的电流为500 mA,电压为600 V,放电时间为0.004 s,则这次电鳗放电释放的电能为 1.2 J。
6.某导体中的电流是0.2 A,通电10 s电流做功18 J,则导体两端的电压是 9 V。
7.如图所示,电源电压不变,定值电阻R1阻值为10 Ω,定值电阻R2阻值为20 Ω,且开关S闭合后电流表的示数为0.2 A,求:
(1)电路的电源电压;
(2)在10 s内,整个电路消耗的电能。
解:(1)由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中电流,由串联电路的电阻规律可得,电路中的总电阻为:R=R1+R2=10 Ω+20 Ω=30 Ω,
由题意可知,此时电路中电流为I=0.2 A,故由欧姆定律可得,电源电压为:
U=IR=0.2 A×30 Ω=6 V
(2)在10 s内,整个电路消耗的电能为:W=UIt=6 V×0.2 A×10 s=12 J
考点三 电能表的读书及相关计算
8.如图所示,电能表的示数为 201.9 kW·h,如果用电器连续工作12 min,转盘转过1 800圈,则此段时间内用电器消耗了 0.5 度电。
易错点 误认为电功就是电能
9.现代社会生活和生产几乎处处离不开电,用电实际上用的电能。关于电能和电功,下列说法不正确的是 (D)
A.电功是表示电流做功多少的物理量
B.电流做功越多,消耗的电能就越多
C.用电能表可以直接测量电流做功的多少
D.电功就是电能,两者是一回事
纠错:电流做功过程是将电能转化为其他形式能的过程,电功不是电能。
B层·能力提升
10.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(D)
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
11.一个手机充电的移动电源(俗称“充电宝”)输入电压为5 V,容量为6 000 mA·h,则该移动电源充电后最多储存的电能是 (C)
A.3.0×104 J B.30 kW·h
C.1.08×105 J D.1.08×102 kW·h
12.(多项选择)如图所示分别是某同学家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知 ( C、D )
A.该同学家家庭电路中的干路电流不得超过10 A
B.该同学家上个月消耗的电能为101.1 J
C.电能表上指示灯闪烁640次,表示消耗电能0.4 kW·h
D.这个电能表可以接在220 V的电路中使用
13.甲、乙两个用电器的电压之比为2∶1,电流之比为1∶2,通电时间之比为5∶4,则这两个用电器电阻之比为 4∶1 ,消耗的电能之比为 5∶4 。
14.(2024·贵阳月考)国庆期间小明去看望外婆,陪伴外婆8天后返回,发现家中电能表示数由312.4 kW·h变为如图所示示数。经检查,家中电视机和数字机顶盒处于待机状态,并且卧室灯还开着。其他用电器均已关闭,请判断国庆期间小明家消耗了多少电能 结合小明的经历,在家庭用电的使用过程中,请从节约电能的角度提出一条合理的建议。
答:现在的电能表示数是318.6 kW·h,则国庆期间消耗的电能为W=318.6 kW·h
-312.4 kW·h=6.2 kW·h;因为“用电器待机”时要消耗电能,所以家用电器在长时间不用时要关闭电源。
15.如图所示的电路中,电源电压不变,R1的阻值为20 Ω,R2的阻值为30 Ω,当只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3 A。求:
(1)只闭合开关S1时,通电10 min电阻R1消耗的电能;
(2)电源电压U;
(3)开关S1、S2都闭合时,通电10 min电流做的功;
(4)只闭合开关S2时,通电10 min电流所做的功。
解:(1)由电路图可知,只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,电流表测量电路电流,电阻R1消耗的电能等于电流做的功,W=I2R1t=(0.3 A)2×20 Ω×10×60 s=1 080 J;
(2)由欧姆定律可知,电源电压:U=U1=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V;
(3)由电路图可知,开关S1、S2都闭合时,
电阻R1、R2并联,电流表测量干路电流;
根据欧姆定律可知通过R2的电流:I2===0.2 A,由于并联电路各支路互不影响,所以此时通过R1的电流仍为0.3 A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数:I=I1+I2=0.3 A+0.2 A=0.5 A;
通电10 min电流做的功W=UIt=6 V×0.5 A×10×60 s=1 800 J;
(4)只闭合开关S2时,电路为R2的简单电路,电流表测量电路电流;
通电10 min电流所做的功W=t=×10×60 s=720 J。第十六章 电流做功与电功率
第一节 电流做功
基础主干落实
电功:
(1)实质:电流做功,是将 能转化为其他形式的能量的过程。电流做了多少功,就消耗多少 。
(2)电流所做的功与电流、电压和通电时间成 。
(3)电流做功的公式: 。
(4)电功的国际单位是 ,常用单位是 ,也称为“度”,它们之间的换算关系是:1 kW·h= = 度。
重点案例探析
重点一 电能表的读数及相关计算
【典题1】(2024·六盘水期末)如图所示是一个电能表表盘,对其中的重要参数,下列说法错误的是 ()
A.“220 V”是说这个电能表应该在220 V的电路中使用
B.“10(20) A”是说这个电能表使用时正常工作的最大电流为10 A
C.“50 Hz”是说这个电能表应在50 Hz的交流电路中使用
D.若电能表上的转盘转过600转,则表示接在这个电能表上的用电器消耗了
0.2 kW·h的电能
【点拨】电能表测用电器消耗电能的两种方法
(1)利用电能表上先后两次示数:某段时间电能表上先后两次示数之差,就是被测电路在这段时间内消耗的电能。
(2)利用电能表上转盘转动圈数:若电能表上标示N转/kW·h,则电能表上转盘转动n转消耗的电能为:W=n× kW·h= kW·h。
重点二 电功的相关计算
【典题2】(2023·遵义模拟)如图所示的电路,电源电压保持不变,灯丝电阻不受温度影响,R阻值为20 Ω。只闭合开关S1,电流表示数为0.3 A;当S1和S2都闭合,电流表示数为0.45 A。求:
(1)电源电压;
(2)灯泡的电阻;
(3)当S1和S2都闭合,电路通电10 min消耗的电能。
【技法点拨】电功的计算
(1)变形公式:
①将I=,代入公式W=UIt,可得:W=t;
②将U=IR,代入公式W=UIt,可得:W=I2Rt;
(2)公式适用条件
公式 适用条件
基本式 W=UIt 任何用电器
推导式 W=t W=I2Rt 纯电阻电路:电能全部转化为内能的用电器
A层·基础必会
考点一 电功和电能的认识
1.关于电功,下列说法正确的是 ()
A.用电器通电的时间越长,电流做的功越多
B.通过用电器的电流越大,电流做的功越多
C.用电器两端的电压越大,电流做的功越多
D.电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能
2.下列用电器工作时电能主要转化为内能的是 ()
3.完成下列单位换算:
2 kW·h= J,
7 200 J= kW·h。
考点二 电功的相关计算
4.如图所示,手电筒中的电流为0.3 A,电源为三节干电池,则该手电筒中的小灯泡工作1 min消耗的电能约为 ()
A.1.35 J B.81 J
C.162 J D.9 720 J
5.电鳗是放电能力最强的淡水鱼类,能产生足以将人击昏的电流。某次电鳗放电的电流为500 mA,电压为600 V,放电时间为0.004 s,则这次电鳗放电释放的电能为 J。
6.某导体中的电流是0.2 A,通电10 s电流做功18 J,则导体两端的电压是 V。
7.如图所示,电源电压不变,定值电阻R1阻值为10 Ω,定值电阻R2阻值为20 Ω,且开关S闭合后电流表的示数为0.2 A,求:
(1)电路的电源电压;
(2)在10 s内,整个电路消耗的电能。
考点三 电能表的读书及相关计算
8.如图所示,电能表的示数为 kW·h,如果用电器连续工作12 min,转盘转过1 800圈,则此段时间内用电器消耗了 度电。
易错点 误认为电功就是电能
9.现代社会生活和生产几乎处处离不开电,用电实际上用的电能。关于电能和电功,下列说法不正确的是 ()
A.电功是表示电流做功多少的物理量
B.电流做功越多,消耗的电能就越多
C.用电能表可以直接测量电流做功的多少
D.电功就是电能,两者是一回事
纠错:电流做功过程是将电能转化为其他形式能的过程,电功不是电能。
B层·能力提升
10.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
11.一个手机充电的移动电源(俗称“充电宝”)输入电压为5 V,容量为6 000 mA·h,则该移动电源充电后最多储存的电能是 ()
A.3.0×104 J B.30 kW·h
C.1.08×105 J D.1.08×102 kW·h
12.(多项选择)如图所示分别是某同学家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知 ( )
A.该同学家家庭电路中的干路电流不得超过10 A
B.该同学家上个月消耗的电能为101.1 J
C.电能表上指示灯闪烁640次,表示消耗电能0.4 kW·h
D.这个电能表可以接在220 V的电路中使用
13.甲、乙两个用电器的电压之比为2∶1,电流之比为1∶2,通电时间之比为5∶4,则这两个用电器电阻之比为 ,消耗的电能之比为 。
14.(2024·贵阳月考)国庆期间小明去看望外婆,陪伴外婆8天后返回,发现家中电能表示数由312.4 kW·h变为如图所示示数。经检查,家中电视机和数字机顶盒处于待机状态,并且卧室灯还开着。其他用电器均已关闭,请判断国庆期间小明家消耗了多少电能 结合小明的经历,在家庭用电的使用过程中,请从节约电能的角度提出一条合理的建议。
15.如图所示的电路中,电源电压不变,R1的阻值为20 Ω,R2的阻值为30 Ω,当只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3 A。求:
(1)只闭合开关S1时,通电10 min电阻R1消耗的电能;
(2)电源电压U;
(3)开关S1、S2都闭合时,通电10 min电流做的功;
(4)只闭合开关S2时,通电10 min电流所做的功。
