3.6 电能题型—浙教版九年级科学上册讲义（机构）（含答案）

电能题型
一、电能表计算
1、电能表俗称电度表，把电能表接在电路中，电能表的计数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
2、电能表的铭牌上通常标有的内容有：
220V：表示电能表的额定电压是220V。
“2.5（5）A”：2.5A：电能表的额定电流是2.5A；5A：表示电能表短时间内允许通过的最大电流是5A。
kW·h：表示电能的单位，平时常称为度。1kW·h=3.6×106J。
3000r/（kW·h）：表示每消耗1度电，电能表的转盘转过3000转。
3、电能表上标有千瓦时的转数。如：
“600r/（kW·h）”表示每消耗1度电，电能表上的转盘转过600转。根据这个数据可作如下计算：
（1）计算某个时间内消耗的电能：电能表上的转盘每转一转消耗的电能为false，若家庭电路中某一用电器单独工作时，3min内电能表上转盘转过15r，那么，用电器在这段时间内消耗的电能为false。
（2）测算用电器的功率：当某用电器的功率未知时，可以关掉其他用电器，单独使用这一用电器，记录通电时间t和电能表上的转盘转过的转数n，然后求出电功率。测量步骤如下：
将其他用电器关闭，只让待测用电器工作。
用秒表或手表记下电能表转盘转过一定转数n时所用的时间t。
根据电能表上标出的“千瓦时的转数”，计算出用电器在时间t内消耗的电能W。
根据公式false计算出电功率。
[注意]计算时单位一定要统一。
当用电器消耗的电能W用kW·h作单位时，时间必用h作单位，得到电功率的单位就是千瓦（kW）。
当用电器消耗的电能W用J作单位时，时间单位用s，功率的单位就是瓦（W）。
例1、小金观察家中的电能表(如图)，下列说法正确的是(　　)
420370031750A．电能表的额定功率是220 W
B．此电能表允许通过的最大电流是20 A
C．他家已经消耗的电能为1 070 kW·h
D．此电能表转盘每分钟转过3 000转
例2、小雷家电能表上月底的示数为0881
0
8
8
1
\x(6)
，本本月底的示数如图所示，他家本月消耗电能为 kW·h。该电能表的转盘5小时转过1 500转时，消耗的电能为 kW·h，该用电器的功率是 W。
4810760228600例3、小明家的电能表盘如图所示。室内安装了60 W的电灯6盏，100 W的电视机一台，120 W的电冰箱一台，1 500 W的电热水器一台。
(1)电能表盘上有一些描述其性能的参数，请说出其中两种参数的含义。
(2)试通过计算判断：小明家的用电器能否同时使用？
(3)小明怀疑他们家最近电费明显增加是使用年限太久的电热水器造成的，为了证实这一点，他对电热水器的实际功率进行了测试：关闭其他的用电器，给电热水器灌满水，并使它处在加热状态，此时发现电能表的表盘在9秒钟内就转了30转。小明的判断正确吗？为什么？
二、灯泡亮度、正常发光问题
1、灯泡的亮暗是由灯泡的实际功率决定的，实际功率越大灯泡越亮。实际功率相同则亮度相同。
2、串联电路中电阻越大，实际功率越大，灯泡越亮。
3、并联电路中电阻越小，实际功率越大，灯泡越亮。
4、当灯泡的实际电压等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光。此时，实际电压等于额定电压，实际功率等于额定功率，实际电流等于额定电流。
例1、有三只不同规格的灯泡分别标有“220 V　60 W”“110 V　60 W”“36 V　60 W”的字样，各自在额定电压下工作，则灯泡的亮度(　　)
A．“220 V　60 W”的灯亮
B．“110 V　60 W”的灯亮
C．“36 V　60 W”的灯亮
D．一样亮
例2、小明按图连接电路，闭合开关，观察到L1比L2亮。下列说法正确的是（ ）
411035536195A．通过L1的电流大于L2的电流
B．L1的电阻小于L2的电阻
C．L1两端电压大于L2两端电压
D．如果把L1和L2。的位置对调，L1会变暗
例3、灯L1、L2并联在电路中，闭合开关后，观察到灯L1比L2亮，下列判断正确的是(　　)
A．L1的电压大 B．L1的电流大
C．L2的电阻小 D．L2的电功率大
例4、关于“6V 9W”灯泡L1和“12V 9W”灯泡L2，下列说法正确的是（　　）
A．L1和L2都正常发光时，它们消耗的电功率不同
B．将它们串联在6V的电源上，L2消耗的电功率较大
C．将它们并联在6V的电源上，L1消耗的电功率较小
D．将它们串联在18V的电源上，它们都能正常发光
三、伏安法测小灯泡的电功率、探究电热与哪些因素有关
1、伏安法测小灯泡的电功率
（1）实验结论：
①不同电压下，小灯泡的功率不同；实际电压越大，小灯泡功率越大。
②小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。
（2）注意的问题：
①电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源。
②电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流。
③滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流。
④根据串联分压原理进行判断，准确熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的和低于额定电压三种条件下发光。尤其在做第二次实验时，需小心调节滑动变阻器，以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。
⑤开始连接电路时，要使开关断开，闭合开关前，要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处。
⑥实验时，在移动滑动变阻器的滑片时，眼睛要看着电压表，看它的示数是不是等于小灯泡的额定电压；
⑦测电阻的三次测量是为了求平均值减小误差；而测功率的三次测量是为了测不同电压下的实际功率并比较灯泡的亮度，故不能取平均值；随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的改变，小灯泡的功率也在改变，不同的电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值是没有意义。
⑧实验中滑动变阻器的作用：保护电路和改变灯泡两端的电压，进行多次测量，从而得到不同电压下的电功率值。
例1、在“测定小灯泡的电功率”的实验中，使用如图甲所示的电路，其中电源电压保持6 V不变，小灯泡额定电压为2.5 V(灯丝电阻约为12 Ω)。
（1）为能顺利完成该实验探究，下列四种规格的滑动变阻器应选用? ????。
A.?“10Ω 0.2A”的滑动变阻器????????????????????????????????B.?“10Ω 0.5A”的滑动变阻器?
C.?“20Ω 0.2A”的滑动变阻器????????????????????????????????D.?“20Ω 0.5A”的滑动变阻器
（2）电路连接完成后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是： 。
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片至某一位置时，发现电压表的示数如图乙所示；此时为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________端移动.(选填：“A”或“B”)。
（4）多次测量，得出通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示。分析图像可知：该小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为________W。灯丝电阻受温度的影响情况是 。
例2、某兴趣小组在测量额定电压为2.5 V的小灯泡电功率的实验中，实验电路图如图甲所示。
(1)闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P移到 。
(2)实验时，电压表和电流表读数记录在下表中。实验结束后，同学们想知道小灯泡的额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率？ 。有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R，再利用P额＝U/R求出小灯泡的额定功率。请判断是否可行并说明理由：
。
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
电流I/A
0.10
0.17
0.23
0.25
(3)有同学将表中数据转换为图乙的I?U曲线，由图可知小灯泡的额定功率为 W。
2、探究影响电热的因素————控制变量法
（1）因素：导体的电阻R、通过导体的电流的大小I、通电的时间t
①控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系；
②控制t、R相同，研究热效应与电流的关系；
③控制R、I相同，研究热效应与通电时间的关系；
（2）电阻产生的热看不见，利用“转换法”，方法：
利用电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油升高的高度进行比较
（3）实验结论：
①当电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，导体产生的热量越多
②当导体电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多；
③当导体的电阻和通过导体的电流相同时，通过导体的时间越长，导体产生的热量越多。
例3、在验证焦耳定律（Q=I?Rt)中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲实验电路
玻璃管内液面高度
小组结论
你的合理解释与评价
A
液面都不上升
导体产生的热量跟电阻无关
⑴
B
液面都上升，且△h甲<△h乙
电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就⑵________
电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C
液面都上升，且△h甲⑶________△h乙
电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多
⑷
例4、某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数l1 ， 经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数l2 ， 经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 （写出一条即可）。
（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 。
（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： ?。
四、电功、电功率的简单计算
电功
电功率
电热
适用范围
W＝Pt
W＝UIt
P＝W/t
P＝UI
Q＝I2Rt
适用于任何电路
W＝I2Rt
W＝U2t/R
P＝I2R
P＝U2/R
Q＝W
只适用于纯电阻电路
例1、小华家买了电动自行车，说明书上的部分内容摘录在左下图中（注：“电池容量10Ah”可理解为“若以10安的电流放电可使用1小时”）。请回答：
（1）该电动自行车的额定电流多大？
（2）若该电动自行车行驶的平均车速为20千米/时，使用50%的电池容量（按额定电流放电，不计放电时能量损失），能行驶多长路程？
（3）某天小华想在自家的小车库内充电，发现车库内只安装了电灯，没有插座，于是小华想在右上图所示的原有线路上安装一个双孔插座，应在a、b、c三处中的哪两处之间安装才合理？________。
例2、电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。
（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是________(选填“绝缘体”或“导体”)。
（2）电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求；
①电阻R的阻值是多少?
②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能?
五、档位问题
根据：false可知，在家庭电路电压一定时，接入的电阻越小，消耗的电功率越大，电热器处于高温档；反之处于低温档。这样可以判断不同的档位或可以设定不同的加热档位。
电路图
-115824067945
低温挡
S闭合、S1断开，R1、R2串联，R总＝R1＋R2
S闭合、S1断开，只有R2接入电路，R总＝R2
S接a端，R1与R2串联．R总＝R1＋R2
高温挡
S、S1都闭合，只有R1接入电路，R总＝R1
S、S1都闭合，R1与R2并联，R总小于R1、R2中的最小值
S接b端，只有R2接入电路中，R总＝R2
例1、家用电饭锅中自动开关一般由感温铁氧体组成，将电饭锅的自动开关S按下，电饭锅处于加热状态，当感温铁氧体温度达到103℃时失去磁性，被吸铁块由弹簧弹开，使电饭锅进入保温状态。某家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲，某次使用该电饭锅在220V的电压下煮饭过程中，通过的电流随时间变化的图象如图乙。
（1）当自动开关S与2连接，此时电饭锅处于　 　（选填“加热”或“保温”）状态。
（2）该电饭锅处于正常加热状态时的功率为多大？
（3）该电饭锅此次工作30分钟消耗的电能为多少？
例2、电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下表乙。
（1）当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
（2）图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三档加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8伏，已知电热丝R1阻值为4欧，电热丝R2阻值为6欧，开关S3只接a或b。
①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为____________（选填“高”、“中”或“低”）温档。
②中温档功率为多少瓦？
③高温档工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？
六、电能、电热结合
电流产生热量的计算方法：
①任何导体有电流通过时，产生的热量都可以由公式Q＝I2Rt计算。
②对于纯电阻用电器，即电能全部转化为内能的用电器，像电炉、电烙铁、电饭锅等，电流产生的热量还可以由Q＝t＝UIt等导出公式来计算。
例1、如图甲是某学校使用的电开水器铭牌，图乙是其电路原理图(R1、R2都是加热电阻)，开关S连接a、b处实现加热和保温功能。水箱装满20 ℃的水后连续正常加热21 min，水的温度由20 ℃升高到50 ℃。已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg?℃)。求：
(1)加热过程中水吸收的热量。
(2)此过程电开水器的热效率。(小数点后保留一位小数)
(3)R1和R2的阻值。
例2、电压力锅集高压锅和电饭锅于一体，既安全又节能，某品牌的电压力锅（如下图）的铭牌如下表所示。其工作原理如图所示，A为密闭锅体，R1、R2分别是主加热器和保温加热器，L是用来指示电压力锅保温状态的发光二极管（电阻忽略不计），S1为电源开关。闭合开关S1后，电路通过R1对电压力锅加热，当锅内水温达到105℃时，锅体向下移动，压力开关S2与触点a断开，与b点接通，电路通过R2对电压力锅保温。求：
（1）电压力锅正常加热工作时，通过加热电阻R1的电流是多大？
（2）电压力锅进入保温状态时，家庭电路电压发生变化降为198V，此时保温电阻R2消耗的实际电功率是多大？
（3）用该电压力锅对2kg、20℃的水正常加热到69.5℃，电压力锅加热的时间是多少？已知消耗的电能有90%被用来给水加热。（水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）。
参考答案：
1、例1、B
例2、70；0.5；100
例3、(1)“220 V”是指该电能表的额定电压为220 V；“3 000 r/(kW?h)”是指该电能表所在的电路中每消耗1 kW?h的电能，该电能表的转盘转3 000转。
(2)家中用电器同时工作时的总功率为：
P总＝60 W×6＋100 W＋120 W＋1 500 W＝2 080 W，
电能表能承受的最大电功率为
Pm＝UIm＝220 V×20 A＝4 400 W＞2 080 W，
所以小明家的用电器能同时使用。
(3)热水器消耗的电能W＝ kW?h×30＝0.01 kW?h，
热水器的实际耗电功率
P＝＝＝4 kW＝4 000 W，
因为该热水器的实际功率高达4 000 W，明显超过了它的额定功率，所以小明的判断是正确的。
2、例1、D例2、C例3、B例4、B
3、例1、（1）D（2）小灯泡断路（3）B（4）0.7
例2、（1）阻值最大处(或最右端)；（2）不能；不可行，因为小灯泡的阻值随温度的变化而变化（3）0.5
例3、两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系；
越多；
>；
两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
例4、（1）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少
（2）保持前后两次电阻的大小相同
（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多
4、例1、（1）绝缘体
（2）解：①R1= = =48.4欧
②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦
例2、（1）
（2）
(或“据题意,自行车行驶时间t=1小时”)
S=vt=20千米/时×1小时=20千米
（3）ac
5、例1、（1）由甲图可知，当自动开关S与2连接，两电阻串联，此时电路的总电阻最大，根据公式P＝知，电压一定时，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，所以此时电饭锅处于“保温”状态。
（2）由乙图知，该电饭锅处于正常加热状态时电路中的电流为4A，
则该电饭锅处于正常加热状态时的功率为：P加热＝UI1＝220V×4A＝880W；
（3）由乙图知，该电饭锅处于保温状态时电路中的电流为1A，
则该电饭锅处于保温状态时的功率为：P保温＝UI2＝220V×1A＝220W；
该电饭锅此次工作30分钟过程中，加热时间为10min，保温时间为20min，
该电饭锅此次工作30分钟消耗的电能为：
W总＝P加热t加热+P保温t保温＝880W×10×60s+220W×20×60s＝7.92×105J；
例2、（1）解：1=800mAh×(1-10%）/500mA=1.44h
（2）解：①低
②当S1闭合，S2闭合，S3接a时为中温档：P1=U?/R1=（4.8伏）/4欧=5.76瓦
①当S1闭合，S2闭合，S3接b时为高温档，
R2的功率：P2=U2/R2=（4.8伏）?/6欧=3.84瓦
R1的功率：P1=5.76瓦
总功率：P=P1+P2=5.76K+3.84瓦-9.6瓦
消耗的总电能：W=Pt=9.6瓦×20×60秒=-11520焦
6、例1、(1)水的体积：V＝50 L＝50 dm3＝0.05 m3，
由ρ＝得，水的质量：
m水＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×0.05 m3＝50 kg，
水的温度由20 ℃升高到50 ℃，水吸收的热量：
Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg?℃)×50 kg×(50 ℃－20 ℃)＝6.3×106 J。
(2)电开水器消耗的电能：
W＝P1t1＝5 500 W×21×60 s＝6.93×106 J，
则电开水器的热效率：
η＝×100%＝×100%≈90.9%。
(3)开关S接a时，只有电热丝R1接入电路，开关S接b时，电热丝R1和R2串联接入电路，
因串联电路电阻大于其中任一电阻，根据P＝可知，开关S接a时为加热状态，开关S接b时为保温状态，由P＝得，R1的阻值：
R1＝＝＝8.8 Ω，
串联电路总电阻：R＝＝＝48.4 Ω，
根据串联电路电阻特点可知，R2的阻值：
R2＝R－R1＝48.4 Ω－8.8 Ω＝39.6 Ω。
例2、（1）由P=UI得电压力锅正常加热的电流：I1= P1/ U=1100W/220V=5A；
（2）由P= U2/ R2 得：R2= U2/ P2=(220V) 2/20W=2420Ω，电饭锅实际消耗的电功率：
P实= U2/ R2=(198V)2/2420Ω=16.2W；
（3）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）
由加热消耗的电能90%被水吸收有：Q吸=0.9W电，
根据W=Pt得加热时间：
t= W/ P= Q吸/90%P加热= cm△t/90%P加热=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(69.5℃-20℃)/ 90%×1100W=420s．