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/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科
【学习目标】
1. 能区分电能和电功
2. 掌握电功的公式与欧姆定律结合
3. 掌握电能表上的信息，并能通过其信息对电能进行简单的计算
4. 能够看懂锂电池上面的一些参数
5. 掌握电能的转化及其效率问题
【自主学习】
一、电能
门式起重机通电后电动机转动起来，就可以把集装箱吊起。在这个过程中电源提供了 （即电源所提供的能量），电动机将一部分电能转化为集装箱的重力势能。
生活中电能的利用无处不在。电灯把电能转化为光能，为我们照明；电动机把电能转化为动能，使电力机车飞驰；电热水器把电能转化为内能，使水升温等等。
同学们可能听父母说过上个月家里用了多少“度”电。这里说的“度”，就是电能的单位，它的学名叫作 ，符号是kW·h（即一度电就是一千瓦时）。
在物理学中，常用的能量单位是焦耳（也是电能的国际制单位）。1千瓦时比1焦耳大得多，它们之间的关系是：
我们使用的电主要由电网提供，不同家庭的用电量往往不同。
供电单位通过 来计量每家消耗的电能。电能表可以显示从表开始计数到读数时为止用户消耗的电能。
为了计量一段时间内消耗的电能，要记录这段时间 和 时电能表上计数器的示数，两次示数之差就是这段时间内的用电量。下图为电能表的结构：
图1 图2
图1中电能计算的时候是根据中间那个“白条条”转的圈数（那个“ r ”就是圈数的意思）来进行计算；图2中则是看指示灯闪烁的次数（那个“imp”就是次数的意思）。
二、电功
电能可以转化成其他形式的能量。电能转化为其他形式的能的过程也可以说是 做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少（即电流做功就是电功）。
例如，电动机工作时，我们可以说电能转化成了机械能，也可以说电流做功使电动机能够向外输出机械能；电热取暖器工作时，可以说电能转化成了内能，也可以说电流做功使电热取暖器的内能增加等等。
在日常生活中，我们常说消耗了多少电能，也可以说此过程中电流做了多少功。研究表明，当电路两端的电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W（或者说消耗的电能）计算公式为W= 。
还能结合欧姆定律变形（变形后的公式只能在纯电阻电路中使用，即纯发热的电路）：
一度电能用来：采掘原煤约100 kg、电车行驶约0.85 km、洗衣机工作2.7h、电炉炼钢约1.6 kg、电脑工作5h等。
三、锂电池上的参数
四、电能的输出效率
生活中电能的利用无处不在。电灯把电能转化为光能（但是在热光的时候灯也会发热，而发热的这部分能量就是“额外功”），为我们照明；电动机把电能转化为动能，使电力机车飞驰（飞驰的过程中还得“抵抗一下空气阻力，这也的电能提供”）；电热水器把电能转化为内能，使水升温（水一般不能完全吸收发热电阻的电能，也会散失一部分）等等。
而计算公式就和之前学习机械效率的时候是差不多的意思，即，有用功就是上面的光能、车子运动机械能以及电热水器中水吸收的热量等等。对应的能量就用之前所学的公式计算即可，这里就赘述了。
【例1】电能表示数如图所示，此时示数为 kW h。小明给充电宝进行充电，充电宝容量为60000mA h，充电电压为5V，充电时剩余电量为0。现给充电宝充满电，需要消耗电能 J，若如图的电能表指示灯闪烁900次，则电能表铭牌上应标记“ imp/（kW h）”。
【例2】如图甲所示是某款智能语音爬楼“神器”，可以帮助腿脚不便的老年人上下楼。
(1)智能语音系统中使用的智能芯片，主要利用 （填“半导体”或“超导体”）材料制作而成。
(2)给电池充电时，电池相当于 （填“电源”或“用电器”），该电池充满电后可以储存 电能。
(3)若只将本设备接入电路充电10分钟，电能表（主要参数如图乙所示）上的转盘转过 转。
【例3】小巴观察到家里的电能表的表盘如图所示，他想检测该电能表是否准确，于是用电压表测得电路电压为220V，将标有“220V，5A”字样的电热水壶接入电路中，只让电热水壶工作，通过计算可知1h后电能表读数应为 。在一个标准大气压下，将20℃的一壶水烧开，用时420s，已知电热水壶放出的热量的被水吸收，则壶中水的质量是 kg。
例2图 例3图
【例4】在“电路”的学习中，乐乐同学连接了下图所示的电路。若已知电源电压为18V且保持不变，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S后，R1两端电压为10V。已知滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样。
(1)求电路中的电流I；
(2)求滑动变阻器R2连入电路的阻值；
(3)在电路安全的情况下，10s内R1消耗的电能最大是多少。
【例5】某款国产高性能电动汽车，性能卓越、外形美观，部分参数如下。车轮与地面的接触面积为0.05m2，某次行驶过程中，电动车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，受到的平均阻力是360N，g取10N/kg，求：
车型 轿跑
整车质量/kg 500
工作电压/V 440
百公里耗电量/kW h 20
(1)该汽车静止时对水平地面的压强是多少？
(2)10min内电动汽车克服阻力做的功是多少？
(3)该过程中，电动车将电能转化为机械能的效率是多少？
【例6】2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功。查阅资料了解到，飞船在发射前需要检验飞船舱体的气密性。科技人员设计了图甲模拟检测电路，电源电压保持不变，为的定值电阻，为压敏电阻，其阻值随环境气压变化的规律如图乙。将置于舱体内，舱体位于真空室中，舱体不漏气时，舱体内气压为。求：
(1)舱体不漏气时，电路工作10min消耗的电能；
(2)电压表示数为时，舱体内的气压值。
【课后巩固】
1．下列物理量中，以科学家焦耳的名字作为单位的是（　　）
A．电流 B．电压 C．电阻 D．电功
2．如图甲所示的电路中，电源电压不变，滑动变阻器的规格是“100Ω 0.6A”闭合开关，在电路元件安全的前提下，最大范围内移动滑片，绘制了通过变阻器的电流与变阻器阻值关系的图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．电源电压为
B．电阻阻值为
C．电压表的变化范围10~15V
D．整个电路电流最小时，20s内滑动变阻器消耗的电能为20J
3．手机是常用的电子工具．如图示是某款国产手机，使用功率为60W的充电器半小时可充满一次电。下列对于该款手机的估测，最符合实际的是（　　）
A．质量约为900g
B．正常使用时，后壳温度约为65℃
C．充满一次电消耗的电能约为0.3kW·h
D．长度约为1.7dm
4．有一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1800mA h，它充满电后，大约储存了 J的电能；
5．在电动汽车充电站，“各充电桩之间是 联的；在某次充电过程中。若充电桩的输出电压为400V， 充电电流为100A， 则0.5h可充 度电。
6．《本草纲目》记载“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“吸得芥子”是因为琥珀摩擦带电能够
轻小的芥子。如图所示是心理健康教育设施“减压花”，人在花下喊出减压口令，花瓣会在电动机驱动下绽放，此过程中电能转化为花瓣的 （选填“机械”或“内”）能。
7．绿茶的冲泡温度以为宜，将1kg的水从烧到需要的热量为 J；若如图所示电能表闪了100次，则表示消耗的电能为 J；泡茶所用的茶壶，壶嘴与壶身利用 原理。（）
6题图 7题图
8．如图所示，某手机移动电源（俗称充电宝）有两个输出端，上面标有10V，12000mAh的字样，通过电源线可以单独或同时为手机充电，这两个输出端的连接方式是 联；用移动电源为手机充电时，手机相当于电路中的 。该充电宝能储存的电能为 J。
9．甲、乙两个定值电阻的I-U图象如图所示。如将甲、乙两个电阻串联接入电路，闭合开关，二者在相同时间内所消耗的电能之比为 。
8题图 9题图
10．如图所示的电路，电源电压恒为3V，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为1A，该电路通电1min消耗的电能为 J；闭合开关S1和S2，电流表示数为 A。
11．图甲是电阻R和灯泡L的I-U图像，现将它们接入如图乙所示的电路中，当通过灯泡的电流为0.5A时，则通电1min，电路消耗的电能为 J。
10题图 11题图
12．小明家中一周前、后电能表示数如图所示，小明家所在地区每度电的电费是0.6元，请你估算他家每个月需要付多少电费。
13．如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻。当开关S闭合后，通过R1的电流I1=1A，通过R2的电流I2=2A。求：(1)干路电流I；(2)电源电压U；(3)通电20s，整个电路中电流做的功W。
14．如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2A。求：
(1)电阻R2的阻值； (2) 电压表的示数U2；(3)电流在100s内通过电阻R2所做的功W2。
15．如图所示的电路中，电源电压，电阻。闭合开关S，电流表的示数。求
(1)的阻值；(2)电流表A的示数I；(3)整个电路工作10s消耗的电能W。
16．物理小组对如图甲所示的电煮锅的相关问题进行了研究，他们将电煮锅单独接入家庭电路中，观察到电煮锅将1.5kg食物从20℃加热到100℃时，如图乙所示的电能表转盘转了500r。食物的比热容，求
(1)食物吸收的热量；(2)电煮锅的加热效率。
整机质量 80kg
单脚触地面积 20cm2
电动机攀爬效率 85%
17．2025年3月3日国产机器狗UnitreeB2负重120kg攀爬泰山，它能自动避让游客，跨越高达40cm的障碍物，堪称行走的黑科技。某次攀爬中，机器狗用2h爬完陡峭的泰山十八盘，若十八盘全长1km，竖直高度差425m，机器狗的部分参数如表所示，求机器狗负重时：
(1)攀爬泰山十八盘的速度；
(2)静止在水平路面上，对地面的压强；
(3)攀爬过程中电动机消耗的电能。
18．电鳗是能产生电的鱼。某条小电鳗在水中放电时，身体可看成电源和电阻（）串联而成，其余部分和水的电阻为，它们共同构成闭合电路，简化电路如图甲所示。该电鳗放电时的电压（即电源电压）恒定不变。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变，得到A、B两点间电压和电路中电流I的关系，如图乙所示。
(1)观察图像，求当通过电鳗身体的电流为0.10时，的阻值；(2)求出电鳗放电时的电源电压U；
(3)当电流等于0.05时，求5秒内消耗的电能。
1．小杨家的电热水壶的容量为2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于80℃时，加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×10 J/（kg·℃），若冬天自来水的温度比夏天的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（　　）
A．150kJ B．145kJ C．143kJ D．140kJ
2．如图所示装置，由滑轮组和电动卷扬机组成。工人利用该装置在5s内使重为4000N的物体M在水平地面向右匀速移动了4m，电动卷扬机对滑轮组绳子端的拉力为F=250N，物体M在水平面上滑动过程中受到的阻力是其重力的0.1倍，动滑轮重50N，在此过程中，电动卷扬机的效率是80%。则下列说法正确的是（　　）
A．电动卷扬机对物体M的功率为300W
B．滑轮组的机械效率为88.9%
C．克服绳重和摩擦做的功为200J
D．电动卷扬机消耗的电能为1600J
3．如图甲所示，电源电压不变，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，滑动变阻器R的规格为“20Ω，1A”，小灯泡L的I-U图像如图乙所示。闭合开关S，在电路安全的情况下，变阻器R允许接入电路的最大阻值为15Ω，则此时电路中的电流为 A，电源电压为 V。通电20s电路消耗的最大电能为 J。
4．在如图所示的电路中，电源电压U=6V保持不变，。求：(1)当闭合，、断开时，求电流表示数；
(2)当、闭合，断开时，电流表的示数为0.9A，求的阻值；
(3)当、S3闭合，S2断开时，通电1min，求整个电路中电流做的功。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
一、电能：电能 千瓦时 1 kW·h =1×103 W×3600 s =3.6×106 J 电能表 起始 结束
二、电功：电流 U I t
【例1】 248.6 1.08×106 3000
【例2】(1) 半导体；(2) 用电器 360；(3) 165
【例3】108.7 1.1
【例4】(1) 1A；(2) 8Ω；(3) 324J
【例5】(1) 1×105Pa；(2) 4.32×106J；(3) 50%
【例6】(1) 1440J；(2)
课后巩固
基础过关
1. D 2. D 3. D
4. 23976 5. 并 20 6. 吸引 机械 7. 2.52×105 3×105 连通器
8. 并 用电器 432000 9. 1︰2
10. 180 2 11. 210 12. 107.49元
13. (1)3A；(2)4V；(3)240J 14. (1) 5Ω；(2) 1V；(3) 20J
15. (1) 20Ω；(2) 1.5A；(3) 90J 16. (1)4.8×105J；(2)80%
16. (1) 0.5km/h；(2) 2.5×105Pa；(3) 1×106J 18. (1) ；(2) 2V；(3)
能力提升
1. D 2. C
3. 0.2 4.5 45
4. (1) ；(2) ；(3) 72J
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