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1、第十五章 电功和电热不怕没有机会,只怕没有志气。茅 盾第 十 五 章 电功和电热一、电能表与电功 1.通过阅读与观察知道电能表各项参数的意义,并能正确读出电能表的示数.2.学会用电能表测用电器消耗的电能.3.通过探究知道电流做功与电流、电压及通电时间的关系,体会用“控制变量法”如何探究电功与电流、电压和通电时间的关系.4.理解电功公式,并能进行简单的计算,知道电功的各种单位及相互间的关系.夯实基础,才能有所突破1.小明 家 电 能 表 五 月 份 的 示 数 为41 6 7.0k Wh,六月份的示数如图所示.这一个月中小明家用电 k Wh,若每度电0.5 5元,应交电费 元.小 明将 电热水壶
2、通电后,在4m i n内电能表转盘 转 过4 0r,消 耗 的 电 能 是 J.2.在日常生活中,供电部门是根据 和 来确定向用户收取电费的多少的.3.两只电阻R1、R2阻值之比为3 5,将它们串联后接入电路中,在相同时间内电流所做功之比W1W2=,若并联在电路中,相同时间内电流所做功之比为W1W2=.4.如图所示是研究电流做功多少跟什么因素有关的实验装置图中砝码被提起越高,表明电流做的功越多 现将质量定的砝码通过细线挂在定滑轮下面,闭合测得的数据如下表:实验次数电流表示数(A)电压表示数(V)通电时间(s)砝码上升高度(m)10.2 01.510.420.2 01.520.830.3 231
3、1.2(1)比较实验次数1和2,可以归纳的结论是.(2)比较实验次数1和3,可以归纳的结论是.(3)通过(1)和(2)可以发现,这里研究物理规律采用的方法在物理学中叫做 法,请举出采用这种方法研究物理规律的两个实例:、.5.某同学家的电能表月初的示数是,正常供电3 0天后,电能表的示数为.则该同学家本月用电 k Wh,按每度电0.5 3元计算,本月他们家应交电费 元.6.已知两电阻分别为R1=4、R2=6,将它们串联后接入电压为1 0V的电路中,总电阻为 ,R1、R2两端电压之比为 .若通电1m i n,电流通过电阻R2所做的功为 J.甲7.小刘出差时恰逢抄表日,电能表示数如图甲所 示,出 差
4、 返 回 时 发 现 家 中 有 一 盏乙6 0W台灯亮着,检查其他电器都已切断电源,再查看电能表的示数如图乙所示.则小刘出差时间长达().A.24 0 0hB.1 4.4hC.0.2 4hD.2 4 0h8.某 用 户 的 电 能 表 在3月 底 抄 表 时 的 示 数 为,到4月 底 抄 表 时 的 示 数 为,则该用户4月份用电为().A.3 5 2.9kWhB.2 6 8.7k WhC.8 4.2kWhD.8 4.2 J9.小明同学在家中拍到一张电能表照片,如下图,他仔细观察照片后,得到下列结论,你认为正确的是().A.电能表的转速为2 5 0 0转/度B.电能表持续工作时的最 大电流
5、为5AC.拍照片时,小明家已消耗的电能为93 1 6kWhD.拍照片时,小明家已消耗的电能为9 3 1.6 J1 0.电流通过一台电动机一段时间,产生的热量是1 20 0 0 J,得到的机械能是3 60 0 0J,则电流做功至少为().A.1 20 0 0 JB.3 60 0 0JC.2 40 0 0 JD.4 80 0 0J1 1.如图所示电路中,电阻R1R2,当开关S闭合后,电流通过两电阻时消耗的电能分别为E1和E2,则().A.E1E2B.E1=E2 实验班提优训练 w w w.x u e k e w a n g.c o m抱负是高尚行为成长的萌芽。英格利希C.E1WBB.WAR2,在通
6、电时间相同时,通过观察两玻璃管内 变化的大小和电压表的读数,我们可以推测:在通电时间相同、通过电流相等的情况下,越大,电流做功越多;甲(2)该同学要继续探究在通电时间相同时,电流做功跟电流的大小之间的关系.他使用的器材如图所示,电阻丝、煤油与原来相同.请根据这个目的,用笔画线代替导线,将图乙的实物连接图补充完整;乙(3)若要探究电流做功多少与通电时间的关系,应如何设计电路?1 6.李杨同学在家里用电加热器(俗称“热得快”)给暖瓶中1.5k g的 水 加 热1 0 m i n,水 温 恰 好 从2 0 升 高 到1 0 0.试求:(1)水吸收的热量是多少?(2)李杨家的电能表标着“30 0 0r
7、/kWh”字样,则在这1 0m i n内电能表的转盘转了多少圈?假设只有电加热器 工 作,它 放 出 的 热 量 全 部 被 水 吸 收,c水=4.21 03J/(k g)课内与课外的桥梁是这样架设的。1 7.如右图是一顶太阳能风扇凉帽,凉帽的顶部装有一个太阳能电池板,帽沿装有一个小型电风扇.电池板在太阳光的照射下,将 能转化为电能,驱动电风扇工作.电风扇工作时的电压为1.2V,电流为5 0mA,若电风扇正常工作了1 h,电流做功为 J.1 8.灯泡L1和L2串联在电路中,L1的电阻比L2大,在相等的时间里().A.L1灯做的功多B.L2灯做的功多C.两灯做的功一样多D.无法确定1 9.电流通
8、过一用电器(如旋转灯),在1s内产生的内能是1 5 0J,光 能 是1 0 0J,机 械 能 是5 0J,则 电 流 做 功为().A.1 0 0 JB.1 5 0JC.2 5 0 JD.3 0 0J2 0.如图所示是 一 个同 学家 里的电能表,电能表上所显示的数值 反映 了他 家5月 初的用电情况,这时电能表的示数为 kWh;从电能表上可以看出,表盘转15 0 0转(表盘上有一红点,红点出现一次即转了一转)时,电流通过用电器所做的功是 kWh=J.2 1.两电阻R1=1 0、R2=2 0,R1允许通过的最大电流为2 0 0mA,R2允许通过的最大电流为3 0 0mA,两电阻并联时,电路中总
9、电流最大为 A;两电阻串联时,电路中最大电压为 V,此时,若通电1m i n,电流所做的功是 J.2 2.电子式电能表表盘上标有“3 0 0 0 i m p/(kWh)”字样,将某用电器单独接在该表上工作2 0m i n,电能表指示灯闪烁了3 0 0次.该 用 电 器 在 上 述 时 间 内 消 耗 的 电 能 为 k Wh,该电能表在工作时本身 (填“消耗”或“不消耗”)电能.提优特 训第十五章 电功和电热多闻则守之以约,多见则守之以卓。顾炎武2 3.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1 2 0.7度B.“2 2 0V”是指这个电能表应该在2
10、 2 0V的电路中使用C.“1 0(2 0)A”是指这个电能表使用时正常工作电流为1 0A或2 0AD.“6 0 0 r e v s/(kWh)”是指用电器每消耗1kWh电能,电能表的转盘转过6 0 0转2 4.如图所示的 电路,电 源 电压 为1 2V.滑动变阻器R的最大阻值为2 0,灯L的电阻为4.滑动变阻器的滑片P在a点时通过灯丝的电流是滑片P在b点时通过灯丝电流的 倍;当滑片P从a点移到b点的过程中,电压表的示数变化范围是 V;P在a点时,1 0m i n内电流通过灯L做的功是 J.2 5.下列单位中,不是电功单位是的().A.k WhB.JC.J/sD.VAs2 6.有两个电阻R1R
11、2,采用下列不同方式接在同一电源上,在相同时间内电流做功最多的连接方式是().A.只接R1B.只接R2C和R2串联D.R1和R2并联2 7.把用电器R1和R2串联在电源电压为6V的电路中工作,它们的电流随电压变化关系如图所示.当通过0.1A电流时,在5m i n内电流通过R1、R2做功之比是().A.21 B.12C.14 D.412 8.一个电热器电阻为R,当它两端电压为U,通电时间为t时,消耗电能为W;若要使它消耗电能为4W,下列方法正确的是().A.电阻R不 变,电 压U不 变,通 电 时 间t变 为 原 来的2倍B.电阻R减半,电压U增大1倍,通电时间t不变C.电阻R不变,电压U增大1
12、倍,通电时间t不变D.电阻R减半,电压U不变,通电时间t不变2 9.如图(a)所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时,测得电阻R两端的电压U与通过R的电流I的变化关系如图(b)所示.求:(1)电 源 电 压.(2)变 阻 器 的 最 大 阻 值.(3)电压表V1示数的变化范围.(a)(b)对未知的探索,你准行!3 0.“神舟七号”飞船在轨道上正常运行时,飞船上的电子仪器都依靠太阳能电池供电,太阳能电池能把接收到太阳能的2 0%转化为电能,“神舟七号”飞船上的太阳能电池是由很多片单晶硅组成,每片单晶硅电池可输出0.6V电压和0.1A电流,则每分钟照射到
13、一片单晶硅电池上的太阳能为 J.“神舟七号”飞船返回大气 层 时,由 于 空 气 阻 力 的 作 用,飞 船 的 机 械 能 将 (填“增大”“减小”或“不变”),势能将 (填“增大”“减小”或“不变”).3 1.2 0 1 0年5月湖南娄底全面开通了3 G手机通信业务.你知道到底什么是3 G通信吗?所谓3 G,其实它的全称是3 r dG e n e r a t i o n,中文含义就是指第三代数字通信.第三代与前两代的主要区别在于:传输声音和数据的速度上的提升,它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式.以下为某3 G手机L G K T 8 7 8的主要参数:手机类型主屏参数电池规格摄像头像
14、素通话时电流3 G手机智能手机拍照手机3.0英寸4 8 08 0 0像素3.7V13 0 0毫安时锂电池5 0 0万像素4 0 0mA该手机通话5m i n,消耗的电能是 J.3 2.如图所示,是用小型直流永磁式电动机提升钩码的实验,把质量为5 0 g的钩码在2 s内匀速提高0.8m的过程中,电动机两端电压表的示数为6V,电流表的示数为0.1 2A,此时电动机的机械效率约为 .(g取1 0N/k g)实验班提优训练 w w w.x u e k e w a n g.c o m师其意,不泥其迹。戚继光3 3.电阻R1和R2分别串联或并联在电路中,根据电路规律,试证明在相等时间内电流经过两电阻所做的
15、功W1和W2与电路总功W之间满足关系式W=W1+W2.3 4.在研究电流做功大小的因素实验时,某同学设计了如下两个 实 验 电 路 图,请 在 虚 线 框 内 画 出 它 们 对 应 的电路图.(1)在本实验中,他是通过观察 来比较电流做功多少的,原因是:.(2)为了研究电功与电压的关系,应选择 图,他的设计思路是;(3)为了研究电功与电流的关系,应选择 图,他的设计思路是.3 5.一电动车的蓄电池充满电后能贮存4.51 07J的电能.设电动车在水平道路上匀速行驶,电能的8 0%转化为机械能用来做功,电动车的牵引力为6 0 0N,问电动车充满一次电能行驶的路程是多少?解剖真题,体验情境。3 6
16、.(2 0 1 2黑龙江哈尔滨)小明同学月初观察到家中电能表示数为,月末观察到电能表示数变为,则他家这段时间内消耗的电能为 .3 7.(2 0 1 2上海)1 0秒内通过某导体横截面的电荷量为3库,通过它的电流为 安,若该导体两端电压为3伏,其电 阻 为 ,这 段 时 间 内,电 流 做 功 为 焦.提优特 训第十五章 电功和电热一、电能表与电功1.1 4 5 7 9.7 5 21 05 解析43 1 2-41 6 7=1 4 5(度),0.5 5元/度1 4 5度=7 9.7 5元.4 0 r7 2 0 r3.61 06J=21 05J.2.一段时间内电能表的示数差 每度电的单价 解析 提倡
17、通过实践来解答本题.3.35 534.(1)当通过导体的电流与电路两端的电压一定时,电流所做的功与通电时间成正比(2)当通电时间相同时,电流所做的功与电路中的电流和电路两端的电压成正比(3)控制变量 研究决定电阻大小的因素,研究电流和电压、电阻的关系5.2 1.1 1 1.1 86.1 0 23 3 6 07.D 解析 由图中可读出消耗的电能为W=20 8 0.4k Wh-20 6 6k Wh=1 4.4k Wh.台灯功率为P=0.0 6k W.则出差时间t=WP=1 4.4k Wh0.0 6k W=2 4 0h.8.C9.A 解析 要弄清电能表参数的意义.1 0.D 解析 电能做了多少功,就
18、有多少转化成其他各种形式的能.1 1.C 解析 由欧姆定律可知,I=UR,两电阻并联,必有U1=U2,则I1I2.并联电路工作的通电时间t相等.由W=U I t可得W1W2,消耗电能E1E2.1 2.C 解析 电能表转盘转速越快,只能说明用电器单位时间内消耗的电能越多.1 3.B 解析A比B横截面积大且等长,则RARB.由串联电路特点和欧姆定律可得UAUB,由W=U I t得WAWB.1 4.B 解析 由串、并联电路特点可得R串=4R并.由欧姆定律可得I并=4I串.所以,t=WU I,t串=4t并.1 5.(1)控制变量 热 液面高度 导体两端的电压(2)如图所示(3)将两个阻值相同的电阻各放
19、入等量煤油中,并联在同一电源两端.每条支路用一只开关控制通电时间.观察煤油沿玻璃管上升的高度与通电时间的关系.解析(1)影响电流做功多少有三个因素,必须用控制变量法进行探究.电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程.而转 化 内 能 的 多 少,由 煤 油 温 度 的 升高 体积增加的数量表示出来.串联电路工作时电流和时间相等,因此是研究电流做功与电压大小的关系.(2)要研究电流做功与电流大小的关系,必须保持电压与通电时间相等,为此要用并联电路实验.1 6.(1)由热量公式可得Q=c mt=4.21 03J/(k g)1.5k g(1 0 0-2 0)=5.0 41 05J=0.1 4k
20、Wh.(2)电能表在1 0m i n内转过的圈数为 n=3 0 0 0 r/k Wh 0.1 4k Wh=4 2 0 r.解析 正确判断用电过程和对题中数据进行筛选,注意数据1 0m i n无用.1 7.太阳(或光)2 1 6 解析 注意用公式W=U I t计算单位统一.1 8.A 解析 串联时电流相等,通电时间也相等,用W=U I t=I2R t可得结论.1 9.D 解析 电流做功的过程就是将电能转化为其他形式的能量的过程.2 0.3 1.6 0.5 1.8 1 062 1.0.3 6 7 2 解析 两电阻并联时电路中允许加的最大电压为U=I1R1=0.2A 1 0=2V.此时通过电阻R2的
21、电流和干路电流分别为I2=UR2=2V2 0=0.1A.I=I1+I2=0.2A+0.1A=0.3A.两电阻串联时电路中允许通过的最大电流应选择电流小的0.2A,电路两端的电压和所做的功分别为 U=I(R1+R2)=0.2A(1 0+2 0)=6V.W=U I t=6V 0.2A 6 0 s=7 2 J.2 2.0.1 消耗 解析 电能表本身并不是用电器,但它工作时仍然要消耗少量的能量,实际生活中我们把这部分能量叫“表损”.2 3.C 解析 该电能表长时间正常工作时允许通过的最大电流为1 0A,短时间内允许通过的最大电流为2 0A.2 4.6 0 1 0 2 1 6 0 0 解析 滑片P分别在
22、a、b两点时通过灯L的电流为Ia=1 2V4=3A,Ib=1 2V4+2 0=0.5A.IaIb=3A0.5A=6倍.滑片分别在a、b两点时电压表的示数分别为0和Ub=1 2V4+2 0 2 0=1 0V.1 0m i n内电流所做的功为W=U I t=1 2V 3A 6 0 0 s=2 1 6 0 0 J.2 5.C 解析 可以利用相关公式,如W=P t,W=U I t.2 6.D 解析 当电压和通电时间相同时,电路中电流最大时,电流做功最多;当电压一定时,电阻最小(并联),电路中电流最大.2 7.A 解析 从图表中可看出通过0.1A电流时,R1、R2两端电压比为2 1,由W=U I t公式
23、计算出2 1的结论.2 8.C 解析 由W=U2Rt可知,R、t不变情况下,要使R消耗电能为原来的4倍,只要电压U增大1倍即可.2 9.(1)1 2V(2)1 6(3)0 8V3 0.1 8 减小 减小 解析 由W=U I t,W=2 0%W太可得出太阳能为1 8 J.本题系力电综合题,注意机械能知识的复习.3 1.4 4 4 解析 从表格中找到电压、通话时的电流来进行计算.3 2.2 7.8%解析 电动机提起重物时增加的机械能为E=m g h=0.0 5k g 1 0N/k g 0.8m=0.4 J.消耗的电能为W=U I t=6V0.1 2A2 s=1.4 4J.由机械效率定义可得=EW1
24、 0 0%=0.4J1.4 4 J1 0 0%2 7.8%.3 3.在串联电路中I=I1=I2,设电阻两端的电压分别为U1和U2,则U1=I1R1,U2=I2R2.W1=U1I1t,W2=U2I2t.电路总功W为W=U I t=(U1+U2)I t=W1+W2.解析 注意串联电路中U=U1+U2,I1=I2.在并联电路中U1=U2,I=I1+I2.请你根据以上规律证明在并联电路中的规律.3 4.(1)灯泡的亮暗程度在相等时间内做功越多,消耗电能越多,电灯获得内能越多,越亮(2)(b)保持电流和通电时间不变,研究电流与电压关系(3)(a)保持电压和通电时间不变,研究电功与电流的关系(a)(b)解析 温度控制变量。3 5.由效率定义可得电能转化的机械能为 E机=E电=4.51 07J 8 0%=3.61 07J.由机械功的公式可得 s=WF=E机F=3.61 07J6 0 0N=61 04m.解析 正确理解效率的意义,而能量的转化是联系力、电综合的桥梁之一.3 6.9 6.3 3 7.0.3 1 0 9