第十三章 电功和电功率
单元大概念素养目标
大概念素养目标 对应新课标内容
了解电功和电功率 了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。【P24】
了解焦耳定律 能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。【P24】
了解家庭电路的组成与安全用电原则 了解家庭电路的组成。有安全用电和节约用电的意识。【P24】
一、电能和电功
基础过关全练
知识点1 用电器中电能的转化
1.【新独家原创】电钻工作时消耗了电能,并将电能转化为 和 。
知识点2 电功
2.(2022安徽太和三中月考)电流经过用电器做功1 J,1 J等于 ( )
A.1 V·A B.1 V/A
C.1 V·A·s D.1 kW·h
3.(2022山东烟台期中)关于电功,下列说法不正确的是 ( )
A.电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能
B.电流做功的过程就是消耗电能的过程
C.用电能表可以测量电流做功的多少
D.电流越大,电流做功就一定越多
4.(2022河南开封求实学校月考)手机电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数,容量的单位通常为“毫安时”(符号:mAh)。某手机电池铭牌上标有电池电压是3.8 V,容量是4 000 mAh,这种电池完成一次充电可储存的能量为 J。充电时,手机中的锂电池相当于电路中的 (选填“电源”“开关”或“用电器”)。
5.(2022四川广安中考)如图所示,电源电压6 V不变,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,当开关S接2时,电压表示数为 V;当开关S接1时,通过R1的电流10 s内所做的功
为 J。
知识点3 电能表
6.(2022湖北天门、仙桃等中考)小明家半年前新装了一只电能表,现在表盘的示数如图,下列说法正确的是 ( )
A.该电能表的标定电流为20 A
B.该电能表应接在50 Hz的直流电路中使用
C.小明家每消耗1度电,铝盘转动3 000转
D.小明家半年内的用电量是6 335 kW·h
7.【新独家原创】小明家的电动汽车电池上标着“12 V 100 Ah”,电池盒内有5块这样的电池串联。他家电能表上标有3 600 imp/(kW·h)。求:
(1)该电动汽车充满一次电,消耗的电能;
(2)该电动汽车充满一次电,他家电能表闪烁的次数。
能力提升全练
8.(2022山东青岛中考,3,★☆☆)下列电流做功的过程中,电能主要转化为机械能的是 ( )
A.电风扇吹风 B.电灯发光
C.电饭锅煮饭 D.电解水制氧
9.(2022青海中考,12,★☆☆)一种家用电能表上的参数如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.该电能表应该在220 V的电路中使用
B.该电能表的额定最大电流为20 A
C.电能表是计量用电器消耗电能的仪表
D.该电能表此时的读数是31.6 J
10.(2022广西河池中考,9,★☆☆)现代社会生活和生产几乎处处离不开电,用电,实际上用的是电能。下列关于电能和电功的说法正确的是 ( )
A.用电器通过电流做功把电能转化为其他形式的能
B.发电站把电能转化为其他形式的能
C.电功和电能的单位都是瓦特
D.电功和电能是同一个物理量
11.(2022四川自贡中考,20,★★☆)小王随父母去自贡江姐故里进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电,充电宝容量为60 000 mAh,充电电压为5 V,充电时剩余电量为0。于是她关闭家中其他用电器,并观察到家里电能表如图所示,要给充电宝充满电,电能表的转盘将转过 ( )
A.120 r B.200 r
C.300 r D.1 000 r
12.(2020贵州黔西南中考,20,★☆☆)一根粗细均匀的镍铬合金丝,将其接到电压为6 V的电源上,通过的电流为0.3 A。求:
(1)这根镍铬合金丝的电阻;
(2)通电1 min消耗的电能;
(3)若将这根镍铬合金丝对折后一起接到原电源上,电路中的总电流为多大
素养探究全练
13.【科学思维】如图甲电路中,电源电压保持不变。闭合开关后,调节电阻箱的阻值,记录多组数据,得到电流随电阻箱阻值变化的图像如图乙所示,电源电压为 V;当电流I=0.5 A时,通电10 s电阻箱消耗的电能为 J。
14.【科学思维】传统的电车要由2条“辫子”供电,行驶中容易掉“辫子”,已逐渐被淘汰。我国最新研发的超级电容储能式新型电车,没有传统电车的“辫子”,可在乘客上下车的短时间内充满电,还可以把刹车时减小的机械能转化为电能回收储存再利用。某型号新型电车的有关技术参数如表。(g取10 N/kg)
轮胎最大承压/Pa 5×105 额定电压/V 380
满载时轮胎与地面 接触总面积/cm2 4 000 最大车速/ (km·h-1) 80
(1)传统电车掉“辫子”时,电车电路处于 路状态,无法对电车持续供电。
(2)求新型电车满载时的质量。
(3)新型电车在某次匀速直线行驶中(满载),水平地面对电车的阻力为车总重的0.1;刹车时减小的机械能总量为1×107 J,这部分能量的80%回收再利用,可供电车在上述水平路面上匀速行驶的路程是多少。
(4)当蓄电池容量为“1 000 Ah”,标称电压为380 V,若充电效率为90%,求电量用完后一次充满需要消耗的电能。
答案全解全析
基础过关全练
1.答案 机械能 内能
解析 电钻工作时将电能转化为机械能和内能。
2.C 电功等于电压、电流和时间的乘积,即W=UIt;电压的单位是V,电流的单位是A,时间的单位是s,所以1 J=1 V·A·s,故选C。
3.D 电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能,A正确;电流做功的过程,就是消耗电能的过程,电流做功越多,消耗的电能就越多,B正确;电能表是测量电流做功多少的仪器,可以直接用电能表测量电流做功的多少,C正确;由W=UIt可知,电流做功的多少与电压、电流和通电时间都有关,电流越大,电流做功不一定越多,D错误。故选D。
4.答案 54 720 用电器
解析 电池完成一次充电可储存的能量W=UIt=3.8 V×4 000×10-3 A×3 600 s=54 720 J;给手机中的锂电池充电时,将电能转化为化学能储存起来,此时锂电池相当于电路中的用电器。
5.答案 2 36
解析 由图知,当开关S接2时,电阻R1和R2串联,电压表测R1两端的电压,R1=10 Ω,R2=20 Ω,电路中的总电阻R=R1+R2=10 Ω+20 Ω=30 Ω,电源电压U=6 V,此时电路中的电流I===0.2 A,则电阻R1两端的电压U1=IR1=0.2 A×10 Ω=2 V,故电压表的示数为2 V;当开关S接1时,电路为电阻R1的简单电路,此时电路中的电流I'===0.6 A,通电时间t=10 s,电流通过R1所做的功W=UI't=6 V×0.6 A×10 s=36 J。
6.C 由图知,“10(20) A”表示该电能表的标定电流为10 A,允许通过的最大电流为20 A,故A错误;“50 Hz~”表示该电能表应接在50 Hz的交流电路中使用,故B错误;“3 000 r/(kW·h)”表示用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表上的铝盘转动3 000圈,故C正确;电能表表盘上数字的最后一位为小数位,则小明家半年内的用电量是633.5 kW·h,故D错误。故选C。
7.解析 (1)该电动汽车充满一次电消耗的电能W=UIt=5×12 V×100 A×3 600 s=2.16×107 J=6 kW·h。
(2)电能表闪烁的次数n=W×N=6 kW·h×3 600 imp/(kW·h)=2.16×104 imp,即他家电能表闪烁2.16×104次。
能力提升全练
8.A 电风扇吹风,主要将电能转化为机械能;电灯发光,主要将电能转化为光能;电饭锅煮饭,电能全部转化为内能;电解水制氧,主要将电能转化为化学能。故选A。
9.D 该电能表此时的读数是31.6 kW·h,故选D。
10.A 根据电功的实质可知,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,A正确;发电站是将其他形式的能转化为电能,B错误;电功和电能的单位都是焦耳,C错误;电功和电能不是同一个物理量,D错误。
11.C 给充电宝充满电消耗的电能W=UIt=5 V×60 000×10-3 A×3 600 s=1.08×106 J=0.3 kW·h,1 000 r/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转过1 000转,则消耗0.3 kW·h的电能,电能表转盘的转数n=0.3 kW·h×1 000 r/(kW·h)=300 r。
12.解析 (1)由欧姆定律可得,这根镍铬合金丝的电阻R===20 Ω;
(2)通电1 min消耗的电能W=UIt=6 V×0.3 A×60 s=108 J;
(3)将这根镍铬合金丝对折后一起接到原电源上,长度变为原来的,横截面积变为原来的2倍,电阻变为原来的,即电阻R'=R=×20 Ω=5 Ω,此时电路中的总电流I'===1.2 A。
素养探究全练
13.答案 6 5
解析 由图甲可知,电阻箱R与定值电阻R0串联,由图乙可知,当通过电阻箱的电流I'=0.4 A时,电阻箱接入电路的阻值R=5 Ω,由欧姆定律和串联电路的电压特点可知,电源电压U=U0'+UR'=0.4 A×R0+0.4 A×5 Ω①;当通过电阻箱的电流I″=0.3 A时,电阻箱接入电路的阻值R'=10 Ω,由欧姆定律和串联电路的电压特点可知,电源电压U=U0″+UR″=0.3 A×R0+0.3 A×10 Ω②;由①②解得R0=10 Ω,U=6 V;当电流I=0.5 A时,定值电阻R0两端的电压U0=IR0=0.5 A×10 Ω=5 V,由串联电路的电压特点可知,电阻箱两端的电压UR=U-U0=6 V-5 V=1 V,通电10 s电阻箱消耗的电能WR=URIt=1 V×0.5 A×10 s=5 J。
14.解析 (1)传统电车掉“辫子”时,电路断开,处于开(或断)路状态。
(2)根据p=,轮胎对地面的压力等于该电车的总重力,G=F=pS=5×105 Pa×0.4 m2=2×105 N;该电车满载时的质量m===2×104 kg。
(3)水平地面对电车的阻力f=0.1G=0.1×2×105 N=2×104 N;回收再利用的能量W=1×107 J×80%=8×106 J,由W=Fs得,可供电车在水平路面上匀速行驶的路程s====400 m。
(4)电池充满电需要消耗的电能
W===1.52×109 J。
