18.1 电能 电功（能力提升练习）

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18.1 电能 电功（能力提升练习）
　
一．选择题（共11小题）
1．下列各组中都属于电功单位的一组是（　　）
A．焦耳，伏特 安培，千瓦时
B．焦耳，伏特 安培 秒，千瓦时
C．瓦特，伏特 安培 秒，焦耳/秒
D．瓦特，千瓦时，瓦特 秒
2．下列说法中正确的是（　　）
A．电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能的过程
B．电能对于我们的生活是一种非常重要的能源，在所有的方面都可以利用电能
C．电流所做的功，跟电压和电流成正比
D．手电筒工作时，电池的化学能直接转化为光能
3．日常生活中的电功单位“度”与电能单位“焦耳”之间的关系是（　　）
A．1度=1J B．1度=3.6J C．1度=3.6×103J D．1度=3.6×106J
4．如图所示的电路，L是小灯泡，接通电路后，调节滑动变阻器的滑片P，使滑片P位于最右端和最左端时，电流在单位时间内通过小灯泡L做的功用W右和W左表示，则（　　）
A．W右＞W左 B．W右＜W左 C．W右=W左 D．无法判断
5．关于家庭电路中的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．电能表的作用是测量用电器中通过电流大小的
B．电能表转盘转速越快，用电器消耗的电能就越多
C．电能表的作用是测量用电器消耗电能多少的
D．电能表的测量值是以“J”为单位的
6．用轻质的细线将4N的物体系在标有3V 0.5W的小电动机上，当小电动机接在3V的电源上时，10s内将物体提升了1m，关于该过程，下列说法错误的是（　　）
A．电流做了5J的功
B．消耗了5J的电能
C．只有4J的电能转化了机械能
D．只有4J的电能转化了其他形式能
7．如图所示，是饭店里常用的一款干手器，它在工作时，电动机转动的同时还可以吹出热风，这一能量转化过程正确的是（　　）
A．电能转化为内能 B．电能转化为机械能
C．电能转化为内能和机械能 D．机械能转化为内能
8．电能表的表盘如图所示，关于电能表下列说法正确的是（　　）
A．“50Hz”是说这个电能表在50赫的交流电路中使用
B．“10（20）A”是说这个电能表的标定电流是20安
C．“10（20）A”是说这个电能表的额定最大电流是10安
D．“600revs/（kw h）”是表示电能表上的转盘转过1转消耗的电能是600千瓦时
9．如图（a）所示，两个电阻R1、R2串联连接在电源两端，且R1＞R2；接着将R3、R4两电阻并联在相同电源的电路中，如图（b）所示。设R3=R1、R4=R2，两电路闭合电键后，在相同的时间内，消耗电能最多的是电阻（　　）
A．R1 B．R2 C．R3 D．R4
10．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
11．如图所示的用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　）
A．电熨斗 B．洗衣机
C． 电水壶 D．电烙铁
二．填空题（共6小题）
12．火力发电厂把燃料的　 　能转化为电能，风力发电是将机械能转化为　 　能，太阳能电池是将　 　能转化为电能，水力发电是将水的动能转化为　 　能。
13．电流做功的过程，实际就是　 　转化为　 　的过程，电动机是把　 　能转化为　 　能的设备，电灯是把　 　能转化为　 　能和　 　能的设备；电流通过电炉时发热，把　 　能转化为　 　能。
14．兰州市部分小区居民生活用电实行阶梯电价制度，每月耗电量在160度及以内，维持现行价格不变，即每度电0.51元；每月耗电量超过160度，不足240度，超出160度部分每度电0.56元；每月耗电量240度及以上，超出240度部分每度电0.81元；小林家2月底电能表示数如图所示，3月底电能表示数为200kW h，那么3月份他家消耗了　 　kW h的电能，应交电费　 　元。
15．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生。某品牌移动充电宝部分相关参数如表格。给充电宝充电时，充电宝相当于电路组成中的　 　（填“电源”或“用电器”）．该品牌的充电宝可以储　 　焦耳的能量。表中有明显不符合科学规范之处，请加以改正：　 　。
16．如图所示的电路中，如果 R1：R2=3：2，当开关S闭合时，则它们两端电压之比U1：U2=　 　，在相同的时间内，R1和R2中的电流做的功之比W1：W2=　 　。
17．电能表是用来显示消耗电能多少的仪表，应安在家庭电路中的　 　路上，如图所示，为小宁家6月初和6月底的表示数，如果每度电0.5元，则他家在6月份的电费是　 　元。小宁家某个用电器单独工作6min，表盘转了60转，则用电器消耗了　 　J的电能。
　
三．实验探究题（共1小题）
18．利用如图1所示的实验装置探究“电流做功多少跟什么因素有关”，将质量一定的钩码通过细线挂在定滑轮下面，闭合开关，电动机将钩码提升起得越高，表明电流做的功越多，电路中的电源电压可调，电压表测量电动机两端的电压，电流表测量通过电动机的电流，现将测得的实验数据记录在下表中。
次数 电流表示数/A 电压表示数/V 通电时间/s 砝码上升高度/m
1 0.2 1.5 1 0.4
2 0.2 1.5 2 0.8
3 0.4 1.5 1 0.8
4 2 0.5
（1）电流通过电动机将钩码提升的过程，是将　 　能转化为　 　能的过程；
（2）比较试验次数1和2，可以归纳出的结论是　 　；
（3）第4此实验中电流表和电压表的示数如图2所示，请将电表示数填入表中相应位置。
（4）观察表中数据，可以归纳出电流做功与　 　有关。
　
四．解答题（共4小题）
19．如图所示，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大，当开关S闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（　 　）
A．电流通过A、B所做的功是WA＞WB
B．电流通过A、B所做的功是WA＜WB
C．电流通过A、B所做的功是WA=WB
D．无法比较电流通过A、B时做功的大小
20．王浩观察家里的电能表，看到表盘上标有“3000revs/kW h”字样；晚上正常用电时，他发现转盘每分钟大约转过10转。那么依此估算：他家用电4h将消耗多少千瓦时电能？合多少焦耳？
21．有两个电阻R1和R2，当它们串联时如图甲所示，通过的电流是1A，通电1min消耗的电能为2880J；当他们并联时，如图乙所示，加上1V的电压，通电1.5min消耗的电能为10J，求电阻R1和电阻R2的阻值。
22．如图所示电路是“探究影响电流做功与哪些因素有关”的实验装置。
（1）请根据连好的实物电路图，在虚线框内将相应的电路图补充完整；
（2）根据此装置现在的连接方式，可以判断它是探究电流做功与　 　的关系；
（3）在这个实验中，电流做功的多少，是通过　 　体现出来，因为在相同时间内电流做的功越多，消耗的　 　就越多，电灯获得的内能就越多，电灯就越亮。像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，请举一例：　 　。
　
第18章第1节 电能 电功
参考答案与试题解析
　
一．选择题（共11小题）
1．下列各组中都属于电功单位的一组是（　　）
A．焦耳，伏特 安培，千瓦时
B．焦耳，伏特 安培 秒，千瓦时
C．瓦特，伏特 安培 秒，焦耳/秒
D．瓦特，千瓦时，瓦特 秒
【解答】解：焦耳是功和能的专用单位，
千瓦时又称度，是电能和电功的常用单位，
根据W=UIt可知，伏特 安培 秒是电功的单位。
由功率的公式P=UI得，伏特 安培是电功率的单位，
由功率的公式P=得，焦耳/秒是电功率的单位。
故选：B。
　
2．下列说法中正确的是（　　）
A．电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能的过程
B．电能对于我们的生活是一种非常重要的能源，在所有的方面都可以利用电能
C．电流所做的功，跟电压和电流成正比
D．手电筒工作时，电池的化学能直接转化为光能
【解答】解：A、电流做功的实质就是电能转化为其他形式能的过程，故A正确；
B、电能是我们生活中的重要能源，但不是唯一能源，如太阳能就是电能所无法替代的，故B错误；
C、由电流做功公式W=UIt可知，电功跟电压、电流及通电时间有关，在分析电功与三者的关系时，应该控制变量，故C错误；
D、手电筒工作时，电池的化学能转化为电能，电能再通过电流做功转化为光能，故D错误；
故选：A。
　
3．日常生活中的电功单位“度”与电能单位“焦耳”之间的关系是（　　）
A．1度=1J B．1度=3.6J C．1度=3.6×103J D．1度=3.6×106J
【解答】解：1度=1kW h=1000W×3600s=3.6×106J；
故选：D。
　
4．如图所示的电路，L是小灯泡，接通电路后，调节滑动变阻器的滑片P，使滑片P位于最右端和最左端时，电流在单位时间内通过小灯泡L做的功用W右和W左表示，则（　　）
A．W右＞W左 B．W右＜W左 C．W右=W左 D．无法判断
【解答】解：当滑片P移到最右端时，连入电路中的阻值最大，此时滑动变阻器和灯泡是串联的，
根据欧姆定律可知，I右=；
当滑片P移到最左端时，滑动变阻器连入电路中的阻值为零，只有灯泡连入电路，电路中的电流为：I左=；
所以I右＜I左，
根据W=I2Rt可知：通过小灯泡L做的功W右＜W左。
故选：B。
　
5．关于家庭电路中的电能表，下列说法正确的是（　　）
A．电能表的作用是测量用电器中通过电流大小的
B．电能表转盘转速越快，用电器消耗的电能就越多
C．电能表的作用是测量用电器消耗电能多少的
D．电能表的测量值是以“J”为单位的
【解答】解：AC、电能表是测量用电器消耗电能的多少。故A错误，C正确。
B、表盘转的越快，用电器的功率越大，用电器消耗的电能同时跟电功率和通电时间有关，在通电时间一定时，功率大，消耗电能多。故B错误；
D、电能表的测量值是以“kW h”为单位的。故D错误。
故选：C。
　
6．用轻质的细线将4N的物体系在标有3V 0.5W的小电动机上，当小电动机接在3V的电源上时，10s内将物体提升了1m，关于该过程，下列说法错误的是（　　）
A．电流做了5J的功
B．消耗了5J的电能
C．只有4J的电能转化了机械能
D．只有4J的电能转化了其他形式能
【解答】解：电动机工作过程中电流做功为W=Pt=0.5W×10s=5J，则消耗电能为5J；
其中转化为机械能的电能为W=Gh=4N×1m=4J，所以ABC选项正确。
故选：D。
　
7．如图所示，是饭店里常用的一款干手器，它在工作时，电动机转动的同时还可以吹出热风，这一能量转化过程正确的是（　　）
A．电能转化为内能 B．电能转化为机械能
C．电能转化为内能和机械能 D．机械能转化为内能
【解答】解：由生活经验可知，干手器的电动机转动的同时还可以吹出热风，电动机转动是得到了机械能，而“热风”则是因为同时得到了内能。因此，这一过程中，是将电能转化为内能和机械能。
故选：C。
　
8．电能表的表盘如图所示，关于电能表下列说法正确的是（　　）
A．“50Hz”是说这个电能表在50赫的交流电路中使用
B．“10（20）A”是说这个电能表的标定电流是20安
C．“10（20）A”是说这个电能表的额定最大电流是10安
D．“600revs/（kw h）”是表示电能表上的转盘转过1转消耗的电能是600千瓦时
【解答】解：50Hz表示该电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用，故A正确，
“10（20）A”表示电能表的标定电流是10A，最大瞬间电流是20A，故B、C错误，
600r/kw h，表示每消耗1kw h的电能，电能表的转盘转600转，故D错误。
故选：A。
　
9．如图（a）所示，两个电阻R1、R2串联连接在电源两端，且R1＞R2；接着将R3、R4两电阻并联在相同电源的电路中，如图（b）所示。设R3=R1、R4=R2，两电路闭合电键后，在相同的时间内，消耗电能最多的是电阻（　　）
A．R1 B．R2 C．R3 D．R4
【解答】解：根据电路图a可知，两电阻串联；
根据电路图b可知，两电阻并联；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，而并联电路两端电压相等，由W=t可知，W3＞W1；W4＞W2；
因为R1＞R2，R3=R1、R4=R2，所以R3＞R4，由W=t可知，W3＜W4。
故选：D。
　
10．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
【解答】解：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A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
　
11．如图所示的用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（　　）
A．电熨斗 B．洗衣机
C． 电水壶 D．电烙铁
【解答】解：A、电熨斗工作时将电能转化成内能，不符合题意；
B、洗衣机工作时将电能转化成机械能，符合题意；
C、电水壶工作时将电能转化成内能，不符合题意；
D、电烙铁工作时将电能转化成内能，不符合题意。
故选：B。
　
二．填空题（共6小题）
12．火力发电厂把燃料的　化学　能转化为电能，风力发电是将机械能转化为　电　能，太阳能电池是将　太阳　能转化为电能，水力发电是将水的动能转化为　电　能。
【解答】解：火力发电厂把燃料的化学能转化为电能；风力发电是将机械能转化为电能；太阳能电池是将太阳能转化为电能，水力发电是将水的动能转化为电能。
故答案为：化学；电；太阳；电。
　
13．电流做功的过程，实际就是　电能　转化为　其他形式的能　的过程，电动机是把　电　能转化为　机械　能的设备，电灯是把　电　能转化为　内　能和　光　能的设备；电流通过电炉时发热，把　电　能转化为　内　能。
【解答】解：电流通过用电器时要对外做功，消耗电能而产生了新的能量；实际就是电能转化为其他形式的能的过程；
在通过电动机时，电动机输出机械能，故电能转化为了机械能；通过灯泡时，灯泡发光发热，电能转化为了光能和周围物体的内能；通过电炉时，电炉发热，电能主要转化为内能。
故答案为：电能；其他形式的能；电；机械；电；内；光；电；内。
　
14．兰州市部分小区居民生活用电实行阶梯电价制度，每月耗电量在160度及以内，维持现行价格不变，即每度电0.51元；每月耗电量超过160度，不足240度，超出160度部分每度电0.56元；每月耗电量240度及以上，超出240度部分每度电0.81元；小林家2月底电能表示数如图所示，3月底电能表示数为200kW h，那么3月份他家消耗了　168　kW h的电能，应交电费　86.08　元。
【解答】解：由图示可知，2月底电能表的示数为32kW h；
3月底电能表的示数为200kW h；
所以他家3月用电为200kW h﹣32kW h=168kW h。
他家消耗的电能超过160度，不足240度，因此其中160度电的价格为0.51元，8度电的价格为0.56元，故需上交的电费：160kW h×0.51元/kW h+（168kW h﹣160kW h）×0.56元/kW h=86.08元。
故答案为：168；86.08。
　
15．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生。某品牌移动充电宝部分相关参数如表格。给充电宝充电时，充电宝相当于电路组成中的　用电器　（填“电源”或“用电器”）．该品牌的充电宝可以储　9×104　焦耳的能量。表中有明显不符合科学规范之处，请加以改正：　重量改为质量　。
【解答】解：
（1）在给充电宝充电的过程中，电能转化为电池的化学能，充电宝为相当于电路组成部分中的用电器。
（2）从铭牌上可以看出，该充电宝的电压为5V，电量为5000mA h，
充电宝充电后储存的电能多少等于这些电能做的功，
所以它充足电后所储存的电能是W=UIt=UQ=5V×5A×3600s=9×104J。
充电宝质量为：145g，不是重量为：145g；
故答案为：用电器；9×104；重量改为质量。
　
16．如图所示的电路中，如果 R1：R2=3：2，当开关S闭合时，则它们两端电压之比U1：U2=　1：1　，在相同的时间内，R1和R2中的电流做的功之比W1：W2=　2：3　。
【解答】解：由电路图可知，R1与R2并联，
∵并联电路中各支路两端的电压相等，
∴两电阻两端的电压之比U1：U2=1：1，
∵W=UIt=t，
∴相同时间内两电阻电流做的功之比：
===。
故答案为：1：1；2：3。
　
17．电能表是用来显示消耗电能多少的仪表，应安在家庭电路中的　干　路上，如图所示，为小宁家6月初和6月底的表示数，如果每度电0.5元，则他家在6月份的电费是　60　元。小宁家某个用电器单独工作6min，表盘转了60转，则用电器消耗了　7.2×104　J的电能。
【解答】解：（1）因为电能表是测量家庭电路消耗电能的仪表，所以为了测量用户在一定时间内消耗的电能，应安装在干路中；
（2）6月初电能表的读数为202.1kW h，6月底电能表的读数为322.1kW h，
6月份消耗的电能W=322.1kW h﹣202.1kW h=120kW h=120度，
需要缴纳的费用120度×0.5元/度=60元；
（3）电能表的表盘转过60转消耗的电能：
W=kW h=0.02kW h=7.2×104J。
故答案为：干；60；7.2×104。
　
三．实验探究题（共1小题）
18．利用如图1所示的实验装置探究“电流做功多少跟什么因素有关”，将质量一定的钩码通过细线挂在定滑轮下面，闭合开关，电动机将钩码提升起得越高，表明电流做的功越多，电路中的电源电压可调，电压表测量电动机两端的电压，电流表测量通过电动机的电流，现将测得的实验数据记录在下表中。
次数 电流表示数/A 电压表示数/V 通电时间/s 砝码上升高度/m
1 0.2 1.5 1 0.4
2 0.2 1.5 2 0.8
3 0.4 1.5 1 0.8
4 2 0.5
（1）电流通过电动机将钩码提升的过程，是将　电　能转化为　机械　能的过程；
（2）比较试验次数1和2，可以归纳出的结论是　在电压与电流一定时，通电时间越长，电流做功越多　；
（3）第4此实验中电流表和电压表的示数如图2所示，请将电表示数填入表中相应位置。
（4）观察表中数据，可以归纳出电流做功与　电压、电流、通电时间　有关。
【解答】解：（1）电流通过电动机时，消耗了电能，而电动机输出了机械能，同时也产生了一部分热能，所以是电能转化为了机械能和内能。
（2）由表中实验序号为1、2的实验数据可知，在电流与电压相等时，通电时间越长，钩码上升的高度越大，电流做功越多，由此可得：在电压与电流一定时，通电时间越长，电流做功越多。
（3）由图知电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，电流表的示数为0.2A，电压表的量程为0﹣3V，分度值为0.1V，读数为1V；
（4）由表中实验序号为1、2的实验数据可知，在电流与电压相等时，通电时间越长，钩码上升的高度越大，电流做功越多，由此可得：在电压与电流一定时，通电时间越长，电流做功越多。
由表中实验序号为1、3的实验数据可知，通电时间相同而电压与电流不同，电压与电流的乘积越大，钩码上升的高度越高，电流做功越多，由此可得：在通电时间一定的情况下，电流做功与电流和电压的乘积有关，电流与电压乘积越大，电流做功越多。
由表中实验序号为2、4的实验数据可知，在电流与通电时间相等时，电压越高，钩码上升的高度越大，电流做功越多，由此可得：在电流与通电时间一定时，电压越高，电流做功越多。
综上所述：电流做功与电压、电流、通电时间有关。
故答案为：（1）电；机械；（2）在电压与电流一定时，通电时间越长，电流做功越多；（3）0.2；1；（4）电压、电流和通电时间。
　
四．解答题（共4小题）
19．如图所示，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大，当开关S闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（　B　）
A．电流通过A、B所做的功是WA＞WB
B．电流通过A、B所做的功是WA＜WB
C．电流通过A、B所做的功是WA=WB
D．无法比较电流通过A、B时做功的大小
【解答】解：∵A和B长度相同，由同种材料做成，A比B的横截面积大，
∴RA＜RB，
又∵A和B串联，电流处处相等
∴由公式W=I2Rt知道，WA＜WB
故选B。
　
20．王浩观察家里的电能表，看到表盘上标有“3000revs/kW h”字样；晚上正常用电时，他发现转盘每分钟大约转过10转。那么依此估算：他家用电4h将消耗多少千瓦时电能？合多少焦耳？
【解答】解：他家用电4h，转盘转过4×60×10=2400转；
消耗电能W=kW h×2400=0.8kW h=2.88×106J。
答：他家用电4h将消耗0.8千瓦时电能；合2.88×106J。
　
21．有两个电阻R1和R2，当它们串联时如图甲所示，通过的电流是1A，通电1min消耗的电能为2880J；当他们并联时，如图乙所示，加上1V的电压，通电1.5min消耗的电能为10J，求电阻R1和电阻R2的阻值。
【解答】解：
由图甲和W=I2Rt可知，R串===48Ω，即R1+R2=48Ω﹣﹣﹣﹣﹣①
由图乙和W=t可知，R并=t=×1.5×60s=9Ω，即=+ 9Ω=﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得，R1R2=48Ω×9Ω=432Ω2﹣﹣﹣﹣﹣③
联立①③可得：R1=12Ω，R2=36Ω 或R1=36Ω，R2=12Ω。
答：电阻R1和电阻R2的阻值分别为12Ω、36Ω或36Ω、12Ω。
　
22．如图所示电路是“探究影响电流做功与哪些因素有关”的实验装置。
（1）请根据连好的实物电路图，在虚线框内将相应的电路图补充完整；
（2）根据此装置现在的连接方式，可以判断它是探究电流做功与　电压　的关系；
（3）在这个实验中，电流做功的多少，是通过　灯泡的亮暗　体现出来，因为在相同时间内电流做的功越多，消耗的　电能　就越多，电灯获得的内能就越多，电灯就越亮。像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，请举一例：　电磁铁磁性的强弱通过吸引的铁钉数目多少来体现　。
【解答】解：（1）如图所示
（2）图中两灯串联，通过它们的电流相等，故实验是研究电功与电压的关系；
（3）灯泡越亮，说明功率越大，在相同时间内电流做功就越多，消耗的电能就越多；所以通过灯泡的亮暗可体现出电功的多少；
转化法在物理实验中的应用较多，如电磁铁磁性的强弱通过吸引铁钉的多少来体现；音叉的振动通过乒乓球的弹起来体现等等；
故答案为：（1）如上图；
（2）电压；
　
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