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　　　　　　　　　　　第1节　电能　电功
1.(重点)理解电流做功的概念；认识电能及电能的单位；知道电能表的作用与读数。 2．通过电能表的学习，培养观察、分析和初步的计算能力；培养用理论知识解决简单实际问题的能力。 3．会使用家庭电能表计量某段时间内电路消耗的电能，并能利用电能表做简单的计算。
1．电能
(1)用电器工作的过程是 能转化成其他形式的能的过程。例如电灯泡将电能转化成光能和内能，电动机把电能转化成 能，电热器将电能转化成 能。
(2)电能的国际单位是 ，简称 ，符号是 。电能的常用单位还有 (也就是平时说的“度”)，符号是kW·h。1 kW·h＝ J。
(3)供电单位通过电能表来计量每个家庭所消耗的电能。某段时间内用电的度数等于电能表上计数器前后两次示数 。
2．电功
电能转化为其他形式的能的过程，也可以说是电流做功的过程，电流做了多少功就有多少 发生了转化，电流做功的多少跟 的大小、 的高低和通电时间的长短都有关系。
计算公式：电功W＝ 。
重难突破
1．对电功的理解
电流做功的过程就是将电能转化为其他形式的能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。
2．电功的计算
(1)计算式：W＝UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
(2)两个重要的推导公式。
结合欧姆定律I＝可导出电功的计算公式：W＝UIt＝U××t＝t；
结合欧姆定律变形式U＝IR可导出电功的计算公式：W＝UIt＝IR×I×t＝I2Rt。
（1）电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路。
（2）利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性。
（3）W＝UIt是普遍适用的公式。
【典例1】关于电功，下列说法不正确的是(　　)
A．电流通过电灯做功时，电能转化为光能和内能
B.电功是表示电流做功的多少的物理量
C．通过导体的电流越大，电流做的功一定越多
D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能
解析　电流通过电灯做功时，电能转化为光能和内能，故A正确；电流做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为多少其他形式的能，故B、D正确；通过导体电流做的功与导体两端的电压、通过导体的电流和通电时间都有关，故C错误。
答案　C
【典例2】如图所示，电源电压恒定不变，定值电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关，电流表A的示数为0.5 A，A1的示数为0.3 A，则定值电阻R2在1 min内消耗的电能为________J。
解析　由电路图可知，闭合S，R1、R2并联，电流表Al测电阻R1的支路电流，电流表A测干路电流。因并联电路中各支路两端电压相等，所以R2两端的电压
U2＝U1＝I1R1＝0.3 A×10 Ω＝3 V
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过电阻R2的电流
I2＝IA－I1＝0.5 A－0.3 A＝0.2 A
R2在1 min内消耗的电能
W＝U2I2t＝3 V×0.2 A×60 s＝36 J。
答案　36
随堂练习
知识点一　电能
1．下列用电器工作时主要将电能转化为内能的是( )
A．电风扇　　　　 B．电视机
C．电饭锅 D．电灯泡
2．甲、乙两盏电灯，已知R甲＜R乙，将它们并联后接在电源上，在相同时间内，它们消耗的电能( )
A．W甲>W乙 B．W甲＜W乙
C．W甲＝W乙 D．无法判断
3．明明家里的电能表10月1日的示数如图甲所示，11月1日的示数如图乙所示，则他家10月份总共用电为( )
A.312 kW·h B．31.2 kW/h
C.31.2 kW·h D．31.2 J
4.充电宝给手机充电的过程，主要是将电能转化为 能，充电一段时间，充电器发烫，这是通过电流 的方式增大了物体的内能。聪聪看见爸爸手机的锂电池上面标明电压为3.7 V，容量为3 000 mA·h，则它充满电后所存储的电能为 J。
【答案】化学　做功　39 960
知识点二　电功
5.下列关于用电器电能和电功的说法，正确的是（　C　）
A.电视机在待机状态下不消耗电能
B.电流通过电暖器做的功比通过LED灯做的功少
C.通过用电器的电流越大，电流做的功不一定越多
D.电能和电功的单位都是焦耳，是同一物理量
6.某品牌笔记本电脑的电池容量为5 000 mA·h，充电电压为19 V，电脑充满电后使用一段时间，电量变为80%，则使用电脑过程中电流做的功为 J。该电脑在使用时电池的输出电压仍为19 V，输出电流为1.5 A，则这次使用电脑的时间为 min。
【答案】6.84×104　40
基础巩固
1.下列几种家用电器工作时，主要将电能转化为机械能的是（　D　）
A.电吹风 B．浴霸
C.电热水瓶 D．洗衣机
2.将电阻R1、R2并联接入电路，在同样时间内两个电阻消耗的电能分别记作W1、W2，其中W1>W2，下列分析正确的是（　A　）
A.R1C.U1【解析】根据题意可知，电阻R1、R2并联接入电路，则电阻R1、R2两端的电压相等，即U1＝U2，且W1>W2，由W＝UIt知I1>I2，由W＝t知R13.如图所示是一种可以用来直接测量消耗 多少的仪器，此时它的示数为 。
【答案】电能　2 508.6 kW·h
4.（2024·山东济南）济南泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，电动机将 转化为机械能和内能，此过程中能的总量 （选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。
【答案】电能　保持不变
5.我国新能源汽车发展迅猛，受到广大消费者的青睐，为电动汽车提供电能的充电桩数量在全国迅猛增加。
（1）在充电过程中，汽车电池相当于电路中的 （填电路元件）。
（2）一款电动汽车电池电压为400 V，电池容量为25 A·h，则充满电后，电池内最多储存 J的电能，合 kW·h。
【答案】（1）用电器　（2）3.6×107　10
能力达标
6.如图所示是定值电阻R1和R2的I?U关系图像，当R1和R2并联时，R1和R2两端电压之比U1∶U2＝ ；当R1和R2串联时，R1两端的电压为1.5 V，则10 s内R2消耗的电能为 J。
【答案】1∶1　9
7.（2024·江苏扬州）家中应急手电筒的电路图如图所示，电源电压为3 V，闭合开关，通过灯泡的电流为0.6 A，忽略灯泡电阻的变化。求：
（1）灯泡电阻R；
（2）电路工作1 min消耗的电能W。
【解】（1）由欧姆定律可知灯泡的电阻
R＝＝＝5 Ω
（2）电路工作1 min消耗的电能
W＝UIt＝3 V×0.6 A×60 s＝108 J
8.小明同学在成长笔记中记录了如下所示错题，请你帮他找出错误，分析错因并改正。
　　出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带0.16 kW·h以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携式电子设备。某旅客携带的笔记本电脑电池容量3 000 mA·h，输出电压15 V。请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电脑带上民航飞机。 解：笔记本电脑电池储能W＝UIt＝15 V×3 A×1 h＝45 kW·h>0.16 kW·h 因此，该旅客不能将此笔记本电脑带上民航飞机。
　　【解】题目中，单位使用错误。使用W＝UIt公式计算时，需要统一用国际基本单位。
W＝UIt＝15 V×3 A×1 h中，1 h应该使用3 600 s。正确答案应该为W＝UIt＝15 V×3 A×3 600 s＝1.62×105J＝0.045 kW·h<0.16 kW·h
因此，该旅客可以将此笔记本电脑带上民航飞机。
　　9.（2024·贵州）如图所示电路，电源电压U＝3 V保持不变，定值电阻R1＝5 Ω，闭合开关S，电压表示数为2 V。求：
（1）定值电阻R2两端的电压U2。
（2）通过定值电阻R1的电流I1。
（3）通电10 s，整个电路电流所做的功W。
【解】（1）由电路图可知，R1和R2串联，电压表测R1两端的电压，根据串联分压特点可得：定值电阻R2两端的电压U2＝U－U1＝3 V－2 V＝1 V
（2）由欧姆定律可得，通过R1的电流为I1＝＝＝0.4 A
（3）根据串联电路电流特点可知整个电路的电流为I＝I1＝0.4 A
则通电10 s整个电路电流做的功
W＝UIt＝3 V×0.4 A×10 s＝12 J　　　　　　　　　　　第1节　电能　电功
1.(重点)理解电流做功的概念；认识电能及电能的单位；知道电能表的作用与读数。 2．通过电能表的学习，培养观察、分析和初步的计算能力；培养用理论知识解决简单实际问题的能力。 3．会使用家庭电能表计量某段时间内电路消耗的电能，并能利用电能表做简单的计算。
1．电能
(1)用电器工作的过程是电能转化成其他形式的能的过程。例如电灯泡将电能转化成光能和内能，电动机把电能转化成机械能，电热器将电能转化成内能。
(2)电能的国际单位是焦耳，简称焦，符号是J。电能的常用单位还有千瓦时(也就是平时说的“度”)，符号是kW·h。1 kW·h＝3.6×106J。
(3)供电单位通过电能表来计量每个家庭所消耗的电能。某段时间内用电的度数等于电能表上计数器前后两次示数之差。
2．电功
电能转化为其他形式的能的过程，也可以说是电流做功的过程，电流做了多少功就有多少电能发生了转化，电流做功的多少跟电流的大小、电压 的高低和通电时间的长短都有关系。
计算公式：电功W＝UIt。
重难突破
1．对电功的理解
电流做功的过程就是将电能转化为其他形式的能的过程。消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能，电流也就做了多少功。所以，用电器消耗了多少电能和通过用电器的电流做了多少功，这两种说法的含义是一样的。
2．电功的计算
(1)计算式：W＝UIt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。
(2)两个重要的推导公式。
结合欧姆定律I＝可导出电功的计算公式：W＝UIt＝U××t＝t；
结合欧姆定律变形式U＝IR可导出电功的计算公式：W＝UIt＝IR×I×t＝I2Rt。
（1）电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路。
（2）利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性。
（3）W＝UIt是普遍适用的公式。
【典例1】关于电功，下列说法不正确的是(　　)
A．电流通过电灯做功时，电能转化为光能和内能
B.电功是表示电流做功的多少的物理量
C．通过导体的电流越大，电流做的功一定越多
D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能
解析　电流通过电灯做功时，电能转化为光能和内能，故A正确；电流做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为多少其他形式的能，故B、D正确；通过导体电流做的功与导体两端的电压、通过导体的电流和通电时间都有关，故C错误。
答案　C
【典例2】如图所示，电源电压恒定不变，定值电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关，电流表A的示数为0.5 A，A1的示数为0.3 A，则定值电阻R2在1 min内消耗的电能为________J。
解析　由电路图可知，闭合S，R1、R2并联，电流表Al测电阻R1的支路电流，电流表A测干路电流。因并联电路中各支路两端电压相等，所以R2两端的电压
U2＝U1＝I1R1＝0.3 A×10 Ω＝3 V
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过电阻R2的电流
I2＝IA－I1＝0.5 A－0.3 A＝0.2 A
R2在1 min内消耗的电能
W＝U2I2t＝3 V×0.2 A×60 s＝36 J。
答案　36
随堂练习
知识点一　电能
1．下列用电器工作时主要将电能转化为内能的是(　C　)
A．电风扇　　　　 B．电视机
C．电饭锅 D．电灯泡
2．甲、乙两盏电灯，已知R甲＜R乙，将它们并联后接在电源上，在相同时间内，它们消耗的电能(　A　)
A．W甲>W乙 B．W甲＜W乙
C．W甲＝W乙 D．无法判断
3．明明家里的电能表10月1日的示数如图甲所示，11月1日的示数如图乙所示，则他家10月份总共用电为(　C　)
A.312 kW·h B．31.2 kW/h
C.31.2 kW·h D．31.2 J
4.充电宝给手机充电的过程，主要是将电能转化为　　　　能，充电一段时间，充电器发烫，这是通过电流　　　　的方式增大了物体的内能。聪聪看见爸爸手机的锂电池上面标明电压为3.7 V，容量为3 000 mA·h，则它充满电后所存储的电能为　　　　J。
【答案】化学　做功　39 960
知识点二　电功
5.下列关于用电器电能和电功的说法，正确的是（　C　）
A.电视机在待机状态下不消耗电能
B.电流通过电暖器做的功比通过LED灯做的功少
C.通过用电器的电流越大，电流做的功不一定越多
D.电能和电功的单位都是焦耳，是同一物理量
6.某品牌笔记本电脑的电池容量为5 000 mA·h，充电电压为19 V，电脑充满电后使用一段时间，电量变为80%，则使用电脑过程中电流做的功为　　　　 J。该电脑在使用时电池的输出电压仍为19 V，输出电流为1.5 A，则这次使用电脑的时间为　　　　min。
【答案】6.84×104　40
基础巩固
1.下列几种家用电器工作时，主要将电能转化为机械能的是（　D　）
A.电吹风 B．浴霸
C.电热水瓶 D．洗衣机
2.将电阻R1、R2并联接入电路，在同样时间内两个电阻消耗的电能分别记作W1、W2，其中W1>W2，下列分析正确的是（　A　）
A.R1C.U1【解析】根据题意可知，电阻R1、R2并联接入电路，则电阻R1、R2两端的电压相等，即U1＝U2，且W1>W2，由W＝UIt知I1>I2，由W＝t知R13.如图所示是一种可以用来直接测量消耗　　　　多少的仪器，此时它的示数为　　　　　　　。
【答案】电能　2 508.6 kW·h
4.（2024·山东济南）济南泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时，电动机将　　　　转化为机械能和内能，此过程中能的总量　　　　　　（选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。
【答案】电能　保持不变
5.我国新能源汽车发展迅猛，受到广大消费者的青睐，为电动汽车提供电能的充电桩数量在全国迅猛增加。
（1）在充电过程中，汽车电池相当于电路中的　　　　　　（填电路元件）。
（2）一款电动汽车电池电压为400 V，电池容量为25 A·h，则充满电后，电池内最多储存　　　　J的电能，合　　　　kW·h。
【答案】（1）用电器　（2）3.6×107　10
能力达标
6.如图所示是定值电阻R1和R2的I?U关系图像，当R1和R2并联时，R1和R2两端电压之比U1∶U2＝　　　　；当R1和R2串联时，R1两端的电压为1.5 V，则10 s内R2消耗的电能为　　　　J。
【答案】1∶1　9
7.（2024·江苏扬州）家中应急手电筒的电路图如图所示，电源电压为3 V，闭合开关，通过灯泡的电流为0.6 A，忽略灯泡电阻的变化。求：
（1）灯泡电阻R；
（2）电路工作1 min消耗的电能W。
【解】（1）由欧姆定律可知灯泡的电阻
R＝＝＝5 Ω
（2）电路工作1 min消耗的电能
W＝UIt＝3 V×0.6 A×60 s＝108 J
8.小明同学在成长笔记中记录了如下所示错题，请你帮他找出错误，分析错因并改正。
　　出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带0.16 kW·h以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携式电子设备。某旅客携带的笔记本电脑电池容量3 000 mA·h，输出电压15 V。请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电脑带上民航飞机。 解：笔记本电脑电池储能W＝UIt＝15 V×3 A×1 h＝45 kW·h>0.16 kW·h 因此，该旅客不能将此笔记本电脑带上民航飞机。
　　【解】题目中，单位使用错误。使用W＝UIt公式计算时，需要统一用国际基本单位。
W＝UIt＝15 V×3 A×1 h中，1 h应该使用3 600 s。正确答案应该为W＝UIt＝15 V×3 A×3 600 s＝1.62×105J＝0.045 kW·h<0.16 kW·h
因此，该旅客可以将此笔记本电脑带上民航飞机。
　　9.（2024·贵州）如图所示电路，电源电压U＝3 V保持不变，定值电阻R1＝5 Ω，闭合开关S，电压表示数为2 V。求：
（1）定值电阻R2两端的电压U2。
（2）通过定值电阻R1的电流I1。
（3）通电10 s，整个电路电流所做的功W。
【解】（1）由电路图可知，R1和R2串联，电压表测R1两端的电压，根据串联分压特点可得：定值电阻R2两端的电压U2＝U－U1＝3 V－2 V＝1 V
（2）由欧姆定律可得，通过R1的电流为I1＝＝＝0.4 A
（3）根据串联电路电流特点可知整个电路的电流为I＝I1＝0.4 A
则通电10 s整个电路电流做的功
W＝UIt＝3 V×0.4 A×10 s＝12 J

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