專題18.1 電能和電功（解析版）

第十八章電功率專題18.1電能和電功一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電能和我們生活的關(guān)系，知道電能的單位。2.會(huì)讀家用電能表，會(huì)通過電能表計(jì)算家庭電費(fèi)，有節(jié)約用電的意識(shí)。3.從能的轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識(shí)電能，能結(jié)合生活實(shí)例分析電能轉(zhuǎn)化是通過電流做功實(shí)現(xiàn)的。4.通過實(shí)例理解電流做功的多少跟電流大小、電壓高低和通電時(shí)間有關(guān)，能利用電功公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。二、課標(biāo)要求結(jié)合實(shí)例理解電功知識(shí)點(diǎn)1：電能及其計(jì)量1.電能可從其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來，也可以轉(zhuǎn)化為其它形式的能量。2.電能用W表示，常用單位是千瓦時(shí)（kW·h），又叫“度”，在物理學(xué)中能量的通用單位是焦耳（J），簡稱焦。1kW?h=3.6×106J。3.電能表是測量消耗電能多少的儀器。4.理解電能表表盤上幾個(gè)重要參數(shù)的物理意義。注意：測量電功的工具是電能表，其幾個(gè)重要參數(shù)的物理意義（1）“220”是指這個(gè)電能表應(yīng)該在220V的電路中使用；（2）“10（20）A”指這個(gè)電能表的標(biāo)定電流為10A，允許通過的最大電流為20A；（3）“50Hz”指這個(gè)電能表在50赫茲的交流電路中使用；（4）“2500revs/（kW?h）”指這個(gè)電能表每消耗一千瓦時(shí)的電能，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)。知識(shí)點(diǎn)2：電功1.電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程是電流做功的過程，電流做了多少功就消耗了多少電能，也就是有多少電能轉(zhuǎn)化為電流做功。實(shí)質(zhì)上，電功就是電能，也用W表示，通用單位是J，常用單位是千瓦時(shí)（kW?h）。2.求解電功的公式為W=UIt【例題1】小明家的電能表月初示數(shù)如圖3所示，月底示數(shù)為941.4kW?h，若用電價(jià)格為0.7元/度，則小明家該月電費(fèi)為______元。

【答案】140

【解析】消耗的電能為：941.4kW?h-741.4kW?h=200kW?h=200度

則小明家該月的電費(fèi)為：200度×0.7元/度=140元【例題2】如圖所示的電路，電源電壓保持不變，R1＝30Ω，R2＝10Ω．當(dāng)閉合開關(guān)S1、S，斷開S2時(shí)，電流表的示數(shù)為0.4A。（1）求電源電壓；（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷開S1時(shí)，求電流表的示數(shù)；（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時(shí)，通電100s，求整個(gè)電路消耗的電能。【答案】（1）電源電壓為12V；（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷開S1時(shí)，電流表的示數(shù)為1.2A；（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時(shí)，通電100s，整個(gè)電路消耗的電能為1920J。【解析】（1）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S，斷開S2時(shí)，電路為R1的簡單電路，電流表測通過的電流，由I＝可得，電源電壓：U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷開S1時(shí)，電路為R2的簡單電路，電流表測通過的電流，則電流表的示數(shù)：I2＝＝＝1.2A；（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時(shí)，R1與R2并聯(lián)，因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，所以，通過R1、R2的電流不變，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，干路電流：I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，通電100s整個(gè)電路消耗的電能：W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。一、選擇題1.家用電能表讀數(shù)所用的單位是（）A．千瓦 B．千瓦時(shí) C．庫侖 D．伏特【答案】B．【解析】電能表是測量家庭用電器消耗電能總量的儀表，其單位是千瓦時(shí)，簡稱度．A．千瓦是電功率的單位，而電能表是測量電能（或電功）的，故A不合題意；B．電能表是測量家庭用電器消耗電能總量的儀表，其單位是千瓦時(shí)（度）．故B符合題意；C．庫化是電量的單位，而電能表是測量電能（或電功）的，故C不合題意；D．伏特是電壓的單位，電能表是測量電能（或電功）的，故D不合題意．2．如圖是小王家的電能表，下列說法正確的是（）A．電能表的讀數(shù)為56378kW?h B．這個(gè)電能表正常工作的電壓為380V C．這個(gè)電能表要在20A的電流下才能正常工作 D．小王家用電器每消耗1度電，電能表指示燈閃爍1600次【答案】D【解析】（1）電能表顯示數(shù)字中最后一位是小數(shù)，單位為kW?h；（2）表盤上“220V”表示電能表應(yīng)該接在220V的電路中使用；（3）20A表示電能表正常工作時(shí)允許通過的最大電流；（4）“1600imp/（kW?h）”表示用電器每消耗1kW?h的電能，電能表的指示燈閃爍1600次。A．電能表顯示數(shù)字中最后一位是小數(shù)，單位為kW?h，則圖中電能表示數(shù)為5637.8kW?h，故A錯(cuò)誤；B．表盤上“220V”表示電能表的正常工作電壓為220V，故B錯(cuò)誤；C．20A表示該電能表正常工作時(shí)允許通過的最大電流，故C錯(cuò)誤；D．“1600imp/（kW?h）”表示用電器每消耗1kW?h（1度）的電能，電能表的指示燈閃爍1600次，故D正確。二、填空題1．電流所做的功叫_______.電功國際單位是_____，常用單位有度（千瓦時(shí)），1度=1千瓦時(shí)=_____焦耳。【答案】電功，焦耳。3.6×106【解析】記憶電功定義，記憶其單位及其換算。其中單位換算也可以推導(dǎo)出來。2．利用W=UIt計(jì)算電功時(shí)注意：（1）式中的W、U、I和t是對同一段____而言；（2）計(jì)算時(shí)單位要_____；（3）已知任意的三個(gè)量都可以求出第______個(gè)量。【答案】電路；統(tǒng)一；四?！窘馕觥侩姽τ?jì)算公式中的每一個(gè)物理量都是對應(yīng)同一個(gè)導(dǎo)體或者同一段電路，體現(xiàn)一一對應(yīng)關(guān)系。計(jì)算時(shí)各個(gè)物理量單位都要統(tǒng)一。已知任意的三個(gè)量都可以求出第四個(gè)量。2.如圖所示的電能表的讀數(shù)是____kW·h；若該電能表的表盤轉(zhuǎn)了360轉(zhuǎn)，則此時(shí)的用電器消耗了_____kW·h的電能。【答案】201.8；0.6【解析】測量電流做功或消耗的電能，可以利用電能表來測量，需要注意的是電能表的最后一位是小數(shù)；通過電能表的表盤可以看出，每消耗一度電轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)600圈，結(jié)合題目給出的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)求解消耗的電能。電能表的讀數(shù)是201.8kW·h。若該電能表的表盤轉(zhuǎn)了360轉(zhuǎn)，則此時(shí)用電器消耗了W=故此時(shí)用電器消耗了0.6kW4．某導(dǎo)體兩端的電壓為6伏，10秒內(nèi)通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量為3庫，通過該導(dǎo)體的電流為安，這段時(shí)間內(nèi)電流做功為焦；若將該導(dǎo)體兩端的電壓調(diào)整為30伏，其電阻為歐?！敬鸢浮?.3；18；20。【解析】（1）知道10秒內(nèi)通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量，根據(jù)I=求出通過該導(dǎo)體的電流，又知道導(dǎo)體兩端的電壓，根據(jù)W=UIt=UQ求出電流做的功，根據(jù)I=求出導(dǎo)體的電阻；（2）電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，只與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度有關(guān)，與兩端的電壓和通過的電流無關(guān)。通過該導(dǎo)體的電流：I===0.3A；這段時(shí)間內(nèi)電流做功：W=UIt=UQ=6V×3C=18J；由I=可得，導(dǎo)體的電阻：R===20Ω，因電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流無關(guān)，所以，將該導(dǎo)體兩端的電壓調(diào)整為30伏，導(dǎo)體的電阻仍為20Ω不變。5.李芳家的電子式電能表表盤上標(biāo)有“3000imp/（kW?h）”的字樣，其含義是電路每消耗lkW?h的電能，電能表上指示燈閃爍3000次。她把家中的其他用電器都與電源斷開，僅讓一個(gè)用電器工作3min，發(fā)現(xiàn)電能表指示燈閃爍了60次。該用電器在上述時(shí)間內(nèi)消耗的電能為kW?h?！敬鸢浮?.02。【解析】3000imp/kW?h含義是：電路中每消耗1kW?h的電能，電能表的指示燈閃爍3000次；據(jù)此求指示燈閃爍60次消耗的電能。由電能表的盤上標(biāo)有“3000imp/（kW?h）”?？芍娐分忻肯?kW?h的電能，電能表的指示燈閃爍3000次；指示燈閃爍60次消耗的電能：WkW?h＝0.02kW?h。三、計(jì)算題1.如圖所示的電路中，電阻R1=10Ω，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)后，電流表A1的示數(shù)為0.6A，干路中電流表A的示數(shù)為0.9A。求：（1）R1兩端的電壓；（2）通過R2的電流；（3）R2的阻值；（4）通電20s，電路消耗的電能?！敬鸢浮浚?）6V（2）0.3A（3）20Ω（4）108J【解析】（1）U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V（2）I2=I－I1=0.9A－0.6A=0.3A（3）U=U1=U2=6VR2=20Ω（4）W=UIt=6V×0.9A×20s=108J2.如圖所示的電路，電源電壓保持不變，R1＝30Ω，R2＝10Ω．當(dāng)閉合開關(guān)S1、S，斷開S2時(shí)，電流表的示數(shù)為0.4A。（1）求電源電壓；（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷開S1時(shí)，求電流表的示數(shù)；（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時(shí)，通電100s，求整個(gè)電路消耗的電能?！敬鸢浮浚?）電源電壓為12V；（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷開S1時(shí)，電流表的示數(shù)為1.2A；（3）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S時(shí)，通電100s，整個(gè)電路消耗的電能為1920J。【解析】（1）當(dāng)閉合開關(guān)S1、S，斷開S2時(shí)，電路為R1的簡單電路，電流表測通過的電流，由I＝可得，電源電壓：U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S，斷開S