物理第十八章 电功率第1节 电能 电功导学案

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18.1 电能  电功 学习目标知识与技能1. 从能的转化的角度认识电能，了解电能与我们生活的联系。2. 知道电能的单位和符号。3. 认识电能表，知道电能表上参数表示的意义，会读电能表，会通过电能表计算家庭电费。4. 能利用电功的公式进行相关的计算。过程与方法1. 通过电能表的学习，培养学生观察、分析和用理论知识解决简单实际问题的能力。2. 通过实验探究电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关。情感、态度与价值观1. 培养学生对科学的求知欲，使学生乐于探究日常生活中所包含的物理学知识，提高学习物理的兴趣。结合生活实例，通过对1度电的认识，培养学生节约用电的意识。 学习过程一）、知识点梳理火力、水力、风力发电厂，以及各种各样的电池，它们把不同形式的能转化为       ，供人们使用。在物理学中，常用的能量单位是    _。"度"是电能符号是kW·h的单位，它的学名叫作 ，符号是      。1 kW·h=1×103 W×3600 s= J【答案】   电能   焦耳     千瓦时     kW·h      3.6×106   知识要点二  电能的计量1.认识电能表。电能表（也叫电度表）是用来计量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪器。2.计量方法。计量一段时间内消耗的电能，必须记录这段时间起始和结束时电能表上计数器的示数。前后两次示数之     ，就是这段时间内用电的度数。  提示：计数器显示的数字最后一位是小数部分，前面是整数部分【答案】电能  220V  标定  额定最大  额定最大  1KW·h 600  50Hz  2.差【拓展】（1）标定电流是指作为计算负载的基数电流值。额定最大电流指的是电能表能长期正常工作，误差完全满足要求的最大电流。（2）转盘转动的实际转数r和消耗的电能W之间的关系：①根据电能表转盘转过的转数r计算消耗的电能，如电能表表n盘标有Nr/（KW·h），则转盘转过转消耗的电能W=kW·h；②根据消耗的电能W，计算电能表转盘转过的转数n，n=NW.知识要点三  电功电能转化为其他形式的能的过程即电流    的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即       是多少。公试：W=         UIt。提示：电流做功的多少跟     的大小、      的高低、通电      的长短都有关系。加在用电器上的     越高、通过的       越大、通电       越长，电流做功越多。【答案】 做功　电功　UIt　电流　电压　时间     电压　电流　时间 注意：应用公式过程中的“同一性”和统一性”：（1）电路的同一性：电流通过某灯泡做的功等于该灯泡两端的电压、通过该灯泡的电流和该灯泡通电时间的乘积，即W、U、I、t【四个物理量必须是同一段导体上的四个物理量。（2）单位的统一性，W、U、I、t四个物理量的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不符，就必须将其换算成标准单位后，再代入公式计算。【拓展】无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2+..+Wn   知识要点四    电功公式的变形及推导利用电功普遍适用的公式W=       和欧姆定律I=及其变形公式U=IR可推导出仅适用于电完全转化为内能的用电器的电功公式。   【答案】  UItW=UIt 因为I=   W=t          因为U-IR    W=I2Rt 串联电路并联电路电路分析推导分析======结论= 电流通过各电阻所做的功与其电阻值成           = 电流通过各电阻所做的功与其电阻值成           【答案】 正比  反比 学习检测例1 下列关于电能的说法，不正确的是（ ）A： 电灯把电能转化为光能，为我们照明B： 电能的常用单位是焦耳C： 电能可以转化成多种其他形式的能量D： 电流做功的过程就是将其它形式能转化为电能的过程【答案】D【解析】电流做功的过程实质是电能转化为其它形式能的过程。练1.1 电能这个物理量的单位是（ ）A： 安 培B： 帕斯卡C： 焦耳D： 瓦特【答案】C【解析】安培是电流的单位，帕斯卡是压强的单位，瓦特是功率的单位。练1.2 家用电能表抄见数所用的单位是A．千瓦 B．千瓦时 C．库仑 D．伏特【答案】B【解析】A. 千瓦是电功率的单位，而电能表是测量电能(或电功)的，故A不合题意；B. 电能表是测量家庭用电器消耗电能总量的仪表，其单位是千瓦时，简称度．故B符合题意；C. 库化是电量的单位，而电能表是测量电能(或电功)的，故C不合题意；D. 伏特是电压的单位，电能表是测量电能(或电功)的，故D不合题意．故选B.练1.3  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【答案】A【解析】测用户消耗电能多少的仪表叫电能表，国际单位是千瓦时（kW•h），故应选A．练1.4  如图所示的家用电器中，在工作时主要把电能转化为机械能的是（　　）A．B．C．D．【答案】B【解析】A．笔记本电脑主要把电能转化为光能，故A不符合题意；B．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，故B符合题意；C．电视机主要把电能转化为光能与声能，故C不符合题意；D．电烤箱主要把电能转化为内能，故D不符合题意。故选B。例2 如图，对于电能表面板上的一些参数的理解，下列说法错误的是（ ）A： 此时电能表的读数为120.7度B： “220V”是指这个电能表应该在220伏的电路中使用C： “10（20）A”是指这个电能表使用时正常工作电流为10A或20AD： “600revs／kW∙h”是指用电器每消耗1千瓦时电能，电能表的转盘转过600转【答案】C【解析】“10（20）A”是指电能表的标定电流是10A，最大电流是20A。练2.1 如图所示，是感应式电能表的示意图，与其技术参数有关的说法正确的是（ ）A： 该电能表正常工作的电流为40AB： 每转10圈电路耗电能为1kW∙hC： 该电表所接电路应为交流电，且交流电频率为50HzD： 电路消耗的电能是1070kW∙h【答案】C【解析】 A： 该电能表正常工作的电流为10AB： 每转3000圈电路耗电能为1kW∙hC： 该电表所接电路应为交流电，且交流电频率为50HzD： 电路消耗的电能是107 kW∙h练2.2   下列说法正确的是（　　）A．医用外科口罩带有静电的熔喷布具有吸引轻小物体的性质B．如图是家庭电子式电能表的表盘，其示数是C．为了研究气体扩散现象将二氧化氮气体放在上方D．压活塞过程中的能量转化与汽油机做功冲程能量转化相同【答案】A【解析】A．带电体能吸引轻小物体，口罩拥有很强的防护能力，是因为带静电的熔喷布能吸附轻小的飞沫，故A正确；B．电能表示数为，故B错误；C．二氧化氮的密度大于空气的密度，如果把二氧化氮气体放到上方的话，由于自身密度大的缘故，二氧化氮分子也会下沉到下方的空气瓶子中去，就不能说明分子在不停地做无规则运动，因此要把密度小的空气瓶子放到上方，把二氧化氮放在下方，故C错误；D．迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，与内燃机的压缩冲程的能量转化相同，故D错误。故选A。练2.3   如图分别是小明家上月初和月末的电能表的表盘，下列选项中正确的是（　　）A．指示灯闪烁越快，电能表所在电路消耗的电能越多B．小明家上月消耗的电能为911kW·hC．小明家干路中电流不得超过10AD．断开其他用电器，只让电饭锅单独工作2min，指示灯闪烁32次，此时电饭锅的功率为600W【答案】D【解析】 A．因为电能表指示灯闪烁的快慢反映了做功的快慢，因此指示灯闪烁越快，电能表所在电路的总功率越大，故A错误；
B．小明家上月消耗的电能为故B错误；
C．因为电能表允许通过的最大电流为20A，因此小明家干路中的电流不得超过20A，故C错误；
D．指示灯闪烁32次消耗的电能是72000J此时电饭锅的功率 故D正确。故选D。例3 一只电能表标有“3000r/kW∙h”字样，现观察转盘转了300圈，那么用电器共消耗电能是（ ）A： 0.9×105JB： 10kW∙hC： 0.1kW∙hD： 5.4×104J【答案】C【解析】3000r/kW∙h，每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转3000圈，据此求出转盘转300圈消耗的电能。练3.1 电子式电能表表盘上标有“3000imp/（kW∙h）”字样，将某用电器单独接在该表上工作20min，电能表指示灯闪烁了300次，该用电器在上述时间内消耗的电能为       J。【答案】3.6×105 【解析】则指示灯闪烁 300 次，用电器消耗的电能：W= kW·h = 0.1kW·h = 3.6 × 105J练3.2  如图中的甲、乙分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数，则下列说法正确的是A．电能表是测电功率的仪表B．该家庭在这段时间内总共用电2000kW•hC．电能表的计量单位是kW•h，1kW•h相当于3.6×105JD．该电能表转盘每转过600转，电路消耗电能0.5kW•h【答案】D【解析】电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表；读出5月初和6月初电能表的示数，两者的差值即为该家庭在这段时间内消耗的电能；电能表示数的单位为kW•h，1kW•h＝3.6×106J；1200r/（kW•h）表示每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转1200转，据此求出该电能表转盘每转过600转电路消耗的电能．A．电能表是测量电功的仪表，故A错误；B．由图可知，5、6月初电能表的示数分别为W1＝1042.8kW•h、 W2＝1242.8kW•h，则该家庭在这段时间内总共用电W＝W2﹣W1＝1242.8kW•h﹣1042.8kW•h＝200kW•h，故B错误；C．电能表的计量单位是kW•h，1kW•h相当于3.6×106J，故C错误；D．1200r/（kW•h）表示每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转1200转，则该电能表转盘每转过600转，电路消耗电能W′＝kW•h＝0.5kW•h，故D正确；故选D．练3.3  如图所示分别是小丽家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中不正确的是（　　）
A．小丽家家庭电路中的干路电流长时间不得超过40AB．小丽家上个月消耗的电能为101.1kW.hC．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2JD．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中用电器消耗的电能越多【答案】C【解析】A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A正确，不符合题意；B．小英家上月消耗的电能为5647.8kW•h-5546.7kW•h=101.1kW•h故B正确，不符合题意；C．指示灯闪烁320次消耗的电能故C错误，符合题意；D．1600imp/kW•h表示电路中每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故D正确，不符合题意。故选C。例4 家庭电路中的一个用电器工作时的电流为0.6A，则它工作1min消耗的电能为（ ）A： 132JB： 7200JC： 2.2kW•hD： 2.2×10-3kW•h【答案】D【解析】家庭电路电压为220V，1min=60s，用电器消耗电能W = UIt=220V × 0.6A × 60s=  =2.210-3kW·h练4.1 加在某导体两端的电压为3V，1min内电流所做的功为180J，则通过这导体的电流是（ ）A： 180AB： 60AC： 3AD： 1A【答案】D【解析】由W = UIt可知，通过导体的电流I===1A例5 （多选）关于电流做功，说法错误的是（ ）A： 用电器通电时间越长，电流做功一定越多B： 通过用电器的电流越大，电流做功一定越多C： 用电器两端的电压越大，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【答案】AB C【解析】A、由电功的公式W＝UIt 可知，不知道电压与电流的大小，用电器通电时间越长，电流做功不一定越多，故A错误；B、由电功的公式W＝UIt 可知，不知道电压与通电时间，通过用电器的电流越大，电流做功不一定越多，故B错误；C、由电功的公式W＝UIt 可知，不知道电流与通电时间，用电器两端的电压越大，电流做功不一定越多，故C错误；D、用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程，因此，用电器消耗电能越多，电流做功一定越多，故D正确。练5.1 下列用电器工作时电能转化为机械能的是（ ）A： 电暖炉B： 电饭锅C： 电热水壶D： 电动自行车【答案】D【解析】在常见的家用电器中，电暖炉、电饭锅、电热水壶都是将电能转换为内能；电动自行车是将电能转换为机械能。练5.2 （多选）有一台电动机工作一段时间后消耗了2度电，下列说法正确的是（ ）A： 电流通过电动机做了7.2×106J的功B： 有7.2×106J的电能全部转化为机械能C： 电流做功小于7.2×106JD： 转化成的机械能小于7.2×106J【答案】A  D【解析】消耗的电能W=机械能+内能。消耗的电能W=2kW∙h=2×3.6×106J=7.2×106J，电流通过电动机 做的功为7.2×106J，A符合题意，C不符合题意；电机工作时电能还有一小部分转化为内能，所以机械能总是小于电能，B不符合题意，D符合题意。练5.3  中国民用航空局规定，旅客乘机携带的充电宝规格不超过160W ⋅ h，这里的“160W ⋅ h”合        度。【答案】0.16【解析】因为1度＝1kW∙h＝1000W∙h，1kW＝1000W，则160W∙h＝0.16kW∙h＝0.16度。练5.4 下列不是电功单位的是（ ）A： V∙A∙sB： V2∙s/ΩC： kW∙hD： V∙A2【答案】D【解析】D选项的计算公式为UI2，不是电功的计算公式。练5.5  学习物理时要特别细心，一不小心就容易出错。你认为下列关系出错的是（　　）A．1kW•h=3.6×106J B．1km/h=3.6m/sC．1W=1V•A D．1kg/m3 =1×10-3g/cm3【答案】B【解析】  A．根据功的计算公式，可知1kW•h=1000W×3600s=3.6×106J故A正确，不符合题意；B．根据速度计算公式，可知故B错误，符合题意；C．根据电功率计算公式，可知1W=1V•A，故C正确，不符合题意；D．根据密度计算公式可知故D正确，不符合题意。 故选B。例6   夏天多伴有雷雨天气，某次雷电产生的电流是2×104A，电压约为1×108V，放电时间约为1ms，这次雷电释放的能量约为（              ）A： 2×1012JB： 2×109JC： 2×1012kW∙hD： 2×109kW∙h【答案】B【解析】1ms＝0.001s；这次雷电释放的电能：W = UIt= 1 × 108V × 2 × 104A × 0.001s= 2 × 109J。练6.1 如图所示，快速充电已经成为很多手机的标配。手机电池充电时，它相当        （选填“电源”或“用电器”）。现有一款手机电池容量为4000mA∙h ， 电池电压为4V ， 它充满电后， 大约储存的电能为      J。使用该手机的快充功能， 充电时的电压为5V， 1.25 小时即可充满， 则充电时的电流为       A。【答案】用电器    5.76×104      2.56【解析】手机充满电后储存的电能W=UIt=4V×4000×10−3A×3600s=5.76×104J，充电时的电流I===2.56A练6.2 电阻两端的电压为6V，通过导体的电流为1A，通电时间为10s，电流做功   J。【答案】60【解析】根据电功W = UIt计算。练6.3 某洗衣机在10min内产生了1.6×105J的机械能和0.2×105J的内能，则洗衣机消耗的电能为  J，洗衣机的能量转化效率为η=               （保留1位小数）。【答案】1.8×105    88.9%【解析】洗衣机消耗的电能等于产生的热量与输出的机械能之和，机械能与洗衣机消耗的电能之比即为这台电动机电能转化为机械能的效率。练6.4 小充同学看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA∙h，则它充满电后存储的电能为               J；经查，该手机的待机电流为15mA，则该手机最长待机时间为                  h。【答案】39960  200【解析】充 电 电 流 所 做 的 功 即 储 存 的 电 能 为 ： W = UIt= 3.7V × 3000 × 10−3 A × 3600s= 39960J。该手机最长待机时间为：t===200h练6.5 某电阻两端的电压为6V，电阻的阻值为10Ω，在1min内通过电阻的电流做功为     J。电水壶接在电压为220V的家庭电路中，5min可烧开一壶水。若烧开一壶水耗电0.11度，则烧水时通过电水壶的电流为                      A。【答案】216 6【解析】W=t=216J     0.11Kwh=0.11×1000w×3600s=3.96×105JI===6A例7  值为4Ω的小灯泡同一个阻值为2Ω的定值电阻串联在6V的电源上，则通电1min后，电流通过小灯泡所做的功为（              ）A： 240JB： 360JC： 480JD： 720J【答案】A【解析】由题意可知，灯泡L与定值电阻R 串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流I===1A通 电 1min 后 电 流 通 过 小 灯 泡 所 做 的 功 ： W = ULIt = I 2 RLt= (1A)2 × 4Ω × 60s= 240J。练7.1 在图中，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<WBB： 电流通过A、B所做的功是WA>WBC： 电流通过A、B所做的功是WA=WBD： 无法比较电流通过A、B时做功的大小【答案】A【解析】∵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，通电时间t相同，∴由公式W＝I2Rt知道，WA<WB。