一、电能表与电功
第1课时 电能表的作用 电功的概念
知识点 1 电能表的作用及读数
1．电能表上的计量单位是____________，符号为________，俗称________．
2．(1)0.2 kW·h＝________J；
(2)7.2×106 J＝________ kW·h.
3．如图15－1－1所示是家庭电路中的电能表，它的作用是____________________，此时电能表的示数为________kW·h.
图15－1－1
知识点 2 电能表参数的含义
4．电能表的表盘如图15－1－2所示，电能表上的“220 V”表示电能表适用的________为220 V，“5 A”表示这个电能表的________是5 A，“10 A”表示电能表能准确测量且能长期正常运行的________是10 A．“3000 r/(kW·h)”表示电能表测量的电路每消耗________的电能，电能表转盘将转过________转．“50 Hz”表示电能表应在________为50 Hz的________电路中使用．
图15－1－2
知识点 3 电功的实质
5．电流做功的过程，实际上是________能转化为______________能的过程．电流通过电炉时，电能转化为________能；电流通过电风扇时，电能主要转化为________能；给手机电池充电时，电能主要转化为________能．
6．如图15－1－3所示的用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是( )
图15－1－3
7．关于电功，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
知识点 4 利用电能表测电功
8．小明家电能表4月底的示数和5月底的示数如图15－1－4所示．则小明家5月份消耗的电能为________度，若每度电的价格是0.52元，则小明家5月应交电费________元．
图15－1－4
9.如图15－1－5所示，“3200 imp/(kW·h)”表示________________________________________．小宇同学在一段时间内观察到该电能表的指示灯闪烁了160次，则在小宇观察的这段时间内，电路中消耗的电能是________kW·h，合__________J.
图15－1－5
10．关于家庭电路中的电能表，下列说法中正确的是( )
A．电能表的作用是测量用电器中通过电流的大小
B．电能表转盘转速越快，用电器消耗的电能越多
C．电能表的作用是测量用电器消耗电能的多少
D．电能表的测量值是以“kW”为单位的
11．电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表．小华同学想验证他家里电能表表盘上标注的每千瓦时的转数是否准确，于是他将某用电器单独接入电路中，当该用电器正常工作5 min消耗0.055 kW·h电能后，电能表的转盘正好转了110 r，则该电能表每千瓦时的实际转数应是( )
A．2400 r B．2000 r
C．1500 r D．1200 r
12．用电炉烧水时，若电流做了1000 J的功，不考虑热量损失，水的内能增加________J；给电动起重机的电动机通电后，起重机将1000 N的重物匀速提高2 m，这个过程中有________J的电能转化为机械能，但消耗的总电能比转化成的机械能________，其原因是电动机在工作过程中，还有一部分电能转化为________能．
13．某城市实施阶梯电价，具体方案如下表：
用电时段
时段范围
电价
高峰期
第一天8：00—21：00
0.55元/(kW·h)
低谷期
21：00—第二天8：00
0.30元/(kW·h)
小刚留心观察了一下自家电能表，分别记录了他家第一天8：00、21：00和第二天8：00这三个时刻电能表的读数，如图15－1－6所示．则他家这一天共消耗电能________kW·h，应付电费________元．
图15－1－6
14．一家用感应式电能表的表盘上标有“3000 r/(kW·h)”字样．
(1)若测得该电能表接在电路中时转盘在8 min内转了30圈，则电路在该段时间内消耗的电能是多少千瓦时？合多少焦耳？
(2)若电路中只接了一台电视机，5 min内该电视机消耗的电能为0.015 kW·h，则该电能表在这段时间内转盘转过的圈数为多少？
15．小华用电能表测量家中电热水器的热效率，他将家中其他用电器与电源断开，仅让电热水器工作，把电热水器内质量为50 kg，初温为20 ℃的水加热到50 ℃，加热前后电能表示数如图15－1－7所示，已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)．求：
(1)水吸收的热量．
(2)电热水器的热效率．
图15－1－7
考| 题| 展| 示
16．2018·十堰 小天家电能表5月初的示
0
8
2
1
6
，5月底的示数如图15－1－8所示，则小天家5月份消耗的电能为________kW·h.
图15－1－8
17．2019·广东 如图15－1－9所示，电能表的示数为________ kW·h，在某段时间内，转盘转过1800圈，则此段时间内消耗了________度电．
图15－1－9
详解详析
1．千瓦时 kW·h 度
2．(1)7.2×105 (2)2
3．测量电路消耗电能的多少 314.5
4．额定电压 基本电流 最大电流 1 kW·h 3000 频率 交流
5．电 其他形式 内 机械 化学
[解析] 电流做功的过程，实际上是电能转化为其他形式能的过程．有多少电能转化为其他形式的能，我们就说电流做了多少功．电流通过电炉时，电能转化为内能；电流通过电风扇时，电能主要转化为机械能；给手机电池充电时，电能主要转化为化学能．
6．B [解析] 电熨斗工作过程中，将电能转化为内能；洗衣机工作过程中，将电能主要转化为机械能；电水壶工作过程中，将电能转化为内能；电烙铁工作过程中，将电能转化为内能．
7．D [解析] 电功就是电流做的功，A正确；电流做功的过程就是把电能转化为其他形式能的过程，B正确；电能表就是直接测量电流做功多少的仪表，C正确；电流所做的功叫作电功，电流做功的过程就是消耗电能转化为其他形式的能的过程，电功不是电能，D错误．
8．40 20.8
9．电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表指示灯闪烁3200次 0.05 1.8×105
[解析] 电能表上一些参数的含义应熟知，如“220 V”表示电能表适用的额定电压是220 V；“10(40) A”表示电能表的基本电流为10 A，长期正常运行时的最大电流是40 A；“3200 imp/(kW·h)”表示电路中每消耗1 kW·h的电能，耗电指示灯闪烁3200次．如果耗电指示灯闪烁160次，则所消耗的电能为W＝ kW·h＝ kW·h＝0.05 kW·h，合1.8×105 J.
10．C
11．B [解析] 电能表每千瓦时的实际转数N＝＝＝2000 r/(kW·h)．
12．1000 2000 多 内
[解析] 用电炉烧水时，实际上就是把电能转化为内能，若不考虑能量损失，在这个过程中消耗了1000 J的电能，则水的内能增加了1000 J．起重机的电动机通电后转化的机械能W＝Gh＝1000 N×2 m＝2000 J；消耗的总电能比转化成的机械能多，其原因是电动机在工作过程中，电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能．
13．6 2.8
14．(1)W＝＝＝0.01 kW·h；0.01 kW·h＝0.01×3.6×106 J＝3.6×104 J.
(2)n′＝3000 r/(kW·h)×0.015 kW·h＝45 r.
15．(1)水吸收的热量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(50 ℃－20 ℃)＝6.3×106 J.
(2)电热水器消耗的电能为W＝1288.5 kW·h－1286.5 kW·h＝2 kW·h＝7.2×106 J，电热水器的热效率：η＝×100%＝×100%＝87.5%.
16．130
[解析] 由图可知，电能表5月初的示数为W1＝821.6 kW·h，电能表5月底的示数为W2＝951.6 kW·h，则小天家5月份消耗的电能：W＝W2－W1＝951.6 kW·h－821.6 kW·h＝130 kW·h.
17．201.9 0.5 [解析] (1)电能表最后一位是小数位，单位是 kW·h，从电能表上可以看出电能表的示数为201.9 kW·h.
(2)由“3600 r/(kW·h)”可知每消耗1 kW·h的电能，电能表转盘转3600转，电能表转盘转了1800转，消耗电能：W＝＝0.5 kW·h.
第2课时 电功的影响因素 电功的计算
知识点 1 影响电流做功多少的因素
1．关于电功，下列说法中正确的是( )
A．用电器通电时间越长，电流做功一定越多
B．通过用电器电流越大，电流做功一定越多
C．用电器两端电压越大，电流做功一定越多
D．用电器消耗电能越多，电流做功一定越多
2．电功的大小与________________、________、________有关．其计算公式为________．
3．在如图15－1－10所示的“比较两个灯泡的亮暗”实验中，通过比较两灯的亮暗，我们可以比较__________________．利用图甲所示电路可以验证电功与________的关系，利用图乙所示电路可以验证的结论是：________、________相同时，________越大，电流做的功越多．
图15－1－10
知识点 2 电功的计算
4．用两节新干电池串联后给小灯泡供电，小灯泡发光时通过的电流为0.3 A，小灯泡工作0.5 min，消耗的电能为________J，电流做功________J.
5．一台小电动机在6 V的电压下工作，电流在1 min内做功180 J，通过电动机的电流是________A.
6．通过某用电器的电流是0.4 A，3 min内用电器消耗的电能是4320 J，则该用电器两端的电压是________V.
7．如图15－1－11所示的电路中，定值电阻R1＝40 Ω，R2＝20 Ω，电压表示数为10 V．求：
图15－1－11
(1)通过R2的电流。
(2)通电300 s，电流通过R1所做的功．
8．如图15－1－12所示，两个电阻R1、R2并联在电路中，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω.闭合开关S，电流表的示数为0.5 A，求电路在5 min内所消耗的电能．
图15－1－12
9．如图15－1－13所示，导体A、B是由同种材料制成的，A和B等长，但A比B的横截面积大．当开关S闭合后，在相同的时间内，下列叙述正确的是( )
图15－1－13
A．电流通过A、B所做的功WA＞WB
B．电流通过A、B所做的功WAC．电流通过A、B所做的功WA＝WB
D．无法比较电流通过A、B时所做的电功的大小
10．两根导线的电阻之比为3∶4，通过的电流之比为4∶3，在相同时间内，电流通过两根导线所做的功之比是( )
A．1∶1 B．4∶3
C．16∶9 D．9∶16
11．2019·襄阳 小奕看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7 V，容量为3000 mA·h，则它充满电后存储的电能为________J．该手机的待机电流为15 mA，则该手机最长待机时间为________h.
12．如图15－1－14所示，电源电压U不变，L1和L2两灯完全相同，则开关S闭合前后，灯L1在相同时间内消耗的电功之比为________，开关S闭合前后整个电路在相同时间内消耗的电功之比为________．
图15－1－14
13．电功大小与电流、电压、通电时间都有关．用如图15－1－15所示装置探究电功大小的影响因素，请回答以下问题：
图15－1－15
(1)该装置可用来探究电功与________(选填“电压”或“电流”)的关系，因为两灯泡串联，控制了________相等这一条件．
(2)根据____________________，我们可以比较相同时间内电流做功的多少，在实验中，两灯泡规格应________(选填“相同”或“不相同”)．
(3)实验中发现L1更亮且电压表V1示数更大，这说明在电流相同、通电时间相同时，________越大，电流做的功也就越多．
14．一电子式电能表上标有“6400 imp/(kW·h)”的字样，将某用电器单独接到该表上，当用电器工作5 min后，电能表的指示灯闪烁了800次，若用电器的额定电压为220 V，则用电器消耗了多少电能？通过该用电器的电流为多大？
考| 题| 展| 示
15．2019·广东 如图15－1－16所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60 Ω.只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2 A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6 A．求：
(1)电源的电压。
(2)电阻R1的阻值。
(3)开关S0、S1均闭合后，通电10 s电路消耗的总电能．
图15－1－16
详解详析
1．D
2．加在用电器两端的电压 电流 通电时间
W＝UIt
3．相同时间内电流做功的多少 电压 通电时间 电压 电流
4．27 27
5．0.5 [解析] 根据W＝UIt可得I＝，代入数据即可．注意时间的单位要用秒．
6．60
7．(1)根据欧姆定律可得，通过R2的电流：I2＝＝＝0.5 A。
(2)串联电路中各处的电流相等，则通过R1的电流I1＝I2＝0.5 A，
通电300 s，电流通过R1所做的功：
W1＝I12R1t＝(0.5 A)2×40 Ω×300 s＝3000 J.
8．U＝I1R1＝0.5 A×5 Ω＝2.5 V，
I2＝＝＝0.25 A，
I＝I1＋I2＝0.5 A＋0.25 A＝0.75 A，
W＝UIt＝2.5 V×0.75 A×300 s＝562.5 J.
9．B [解析] 在串联电路中，电流相等，但是电阻的阻值不同，则电阻两端的电压不同，所以电流通过它们所做的功不同．因导体A、B是由同种材料制成的，且等长，但导体A比B的横截面积大，则导体B的电阻较大，在串联电路中，B导体两端的电压较大．由W＝UIt可知，电流通过导体B时所做的功较多．
10．B
11．39960 200 [解析] 充电电流所做的功即储存的电能：W＝UIt＝3.7 V×3000×10－3 A×3600 s＝39960 J．该手机最长待机时间为t′＝＝＝200 h.
12．1∶4 1∶2 [解析] S闭合前，L1和L2串联，L1两端电压为，S闭合后，L2短路，L1两端电压为U，则S闭合前后灯L1在相同时间内消耗的电功之比为W1∶W1′＝∶＝1∶4；整个电路在相同时间内消耗的电功之比为W∶W′＝∶＝1∶2.
13．(1)电压 电流
(2)灯泡的亮度 不相同
(3)电压
14．用电器消耗的电能：W＝ kW·h＝ kW·h＝0.125 kW·h＝4.5×105 J.
由W＝UIt可知，通过该用电器的电流：I＝＝≈6.82 A.
15．(1)电源的电压：U＝I2R2＝0.2 A×60 Ω＝12 V.
(2)闭合S0、S1时，R1与R2并联，电流表测干路电流．通过R1的电流：I1＝I－I2＝0.6 A－0.2 A＝0.4 A．电阻R1的阻值：R1＝＝＝30 Ω.
(3)开关S0、S1均闭合后，通电10 s电路消耗的总电能：W＝UIt＝12 V×0.6 A×10 s＝72 J.
