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15.1　电能与电功
基础提质
1.(2026山西阳高月考)关于电能的转化,下列说法正确的是(　　)
A.电风扇工作时主要把电能转化为机械能
B.电炉工作时主要把电能转化为机械能
C.在给蓄电池充电的过程中,化学能转化为电能
D.在电动起重机工作的过程中,主要是机械能转化为电能
2.【核心素养·物理观念】(2026辽宁鞍山期末)关于电能和电功,下列说法正确的是(　　)
A.用电器每消耗1度电,产生3.6×10 J的热量
B.用电器消耗的电能等于电流通过该用电器所做的功
C.电流做功过程的实质是其他形式能转化为电能的过程
D.通过导体的电流越大,电流做的功就越多
3.【跨学科实践·日常生活】某智能手机的锂电池上标有“3.7 V　4 200 mA·h”字样,该手机搭配了超级快充功能,快充时保持充电电压3.7 V不变,增大充电的电流。这块锂电池充满电可以储存_______J的电能;若给该锂电池快充充入80%的电能,需要充电40 min,此时手机的快充电流大小为_______A。
4.【核心素养·物理观念】(2026安徽淮南期末)关于如图所示的电能表,下列说法错误的是(　　)
A.该电能表应接在220 V的电路中使用
B.该电能表的额定最大电流为5 A
C.该电能表的示数是248.6 kW·h
D.转盘每转3 000 r,电路中消耗电能1 kW·h
5.(2025江西南昌月考)小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示,则小明家4月份用电_______度,若以当地电价0.6元/度计算,小明家4月份应缴纳电费_______元。
能力提升
6.(2025广东东莞东华中学月考,★☆☆)某用电器的能量流向图如图所示,由图可知该用电器可能是(　　)
A.电饭煲　　B.白炽灯　　C.电热水器　　D.电风扇
7.(★☆☆)甲、乙两根电热丝的电阻之比为4:3,两端的电压之比为2:1,则两电热丝相同时间内消耗电能之比为(　　)
A.1:3　　B.3:1　　C.2:3　　D.3:2
8.(2025江苏泰兴模拟,★★☆)利用一节干电池(电压恒定)给小灯泡供电,小灯泡可以连续工作的时间为3 h,用两节同样的干电池串联起来给同样的小灯泡供电,不考虑温度对灯丝电阻的影响,小灯泡可以连续工作的时间可能是(　　)
A.2 h　　B.1.5 h　　C.6 h　　D.3 h
9.(2026江西南昌期末,★★☆)某同学家的电能表3月初读数为1 234.5 kW·h,3月底电能表表盘示数如图所示,若该同学家3月份一台额定功率为1 000 W的电热水器累计工作20 h,则下列说法正确的是(　　)
A.3月底电能表读数为1 356.7
B.3月份电热水器消耗电能为20 kW·h
C.该同学家庭电路中允许通过的最大电流为50 A
D.电热水器消耗电能使电能表转盘转动的圈数为6 000
10.【情境素材·科技成就】(2026安徽合肥蜀山期末,★☆☆)如图是我国航天员首次在轨拍摄的以地球为背景的空间站组合体全貌照片。空间站的电池板每天可发电1 000 kW·h,相当于_______kg的焦炭完全燃烧放出的热量。(已知q焦炭=3.0×10 J/kg)
11.【情境素材·安全与健康】(2026广东广州越秀月考,★☆☆)小聪假期随父母乘飞机外出旅游。需要提前给移动充电宝进行充电,已知充电宝容量为20 000 mA·h,输入和输出电压均为5 V,充电时充电宝剩余电量为0,他关闭家中其他用电器,要给充电宝充满电,可使标有“1 200 imp/(kW·h)”的电能表指示灯闪烁_______次。该充电宝_______(选填“符合”或“不符合”)民航局关于飞机上携带充电宝规格不超过160 W·h的规定。
12.【跨学科融合·数学】(2026安徽池州贵池期末,★☆☆)如图甲所示,电源电压U=12 V,灯泡L正常发光时的阻值为6 Ω,其电流与电压的关系如图乙所示,滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω,则灯泡正常发光时,滑动变阻器在10 s内消耗的电能为_______J。
13.(★★☆)我国家庭电路的电压为220 V,一电子式电能表上标有“3 200 imp/(kW·h)”的字样,将某用电器单独接在该电路中,用电器工作4 min,指示灯闪烁40次。若该用电器正常工作的电压为220 V,求:
(1)4 min内该用电器消耗的电能;
(2)通过该用电器的电流。(结果保留两位小数)
素养提优
14.【跨学科实践·日常生活】(2026重庆江津期中)某一品牌的电热水壶装有1.5 kg、初温为20 ℃的水,小明将其接在家庭电路中,关闭其他所有用电器,只让电热水壶工作,在一个标准大气压下将水烧开用时5 min,小明发现标有“600 r/(kW·h)”字样的电能表转盘转了120 r,已知c水=4.2×10 J/(kg·℃)。求:
(1)水吸收的热量;
(2)电热水壶消耗的电能;
(3)电热水壶的加热效率。
参考答案与解析
1. A
解析　电风扇工作时,主要将电能转化为机械能,故A正确;电炉工作时,主要将电能转化为内能,故B错误;给蓄电池充电的过程中,电能主要转化为化学能,故C错误;在电动起重机工作的过程中,主要将电能转化为机械能,故D错误。故选A。
2. B
解析　用电器消耗1度电,即消耗电能3.6×10 J,若电路是纯电阻电路,消耗的电能全部转化为内能,产生的热量等于3.6×10 J;若是非纯电阻电路,消耗的电能没有全部转化为内能,产生的热量小于3.6×10 J,故A错误;电流做功的过程就是消耗电能的过程,所以用电器消耗的电能等于电流通过该用电器所做的功,故B正确;电流做功过程的实质就是电能转化为其他形式能的过程,故C错误;由W=UIt可知,在导体两端电压和通电时间一定时,通过导体的电流越大,电流做的功就越多,故D错误。
3. 5.594 4×10 ;5.04
解析　由题意可知,这块锂电池充满电可以储存的电能W=UIt=3.7 V×4 200×10 A×3 600 s=5.594 4×10 J;若给该锂电池快充充入80%的电能,则充入的电能W’=80%W=80%×5.594 4×10 J=4.475 52×10 J;由W=UIt可知,此时手机的快充电流I’===5.04 A。
4. B
解析　由“220 V　5(10) A”可知,该电能表应接在220 V的电路中使用,电能表的额定最大电流为10 A,故A正确,B错误;该电能表的示数为248.6 kW·h,故C正确;3 000 r/(kW·h)表示用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转动3 000 r,即转盘每转3 000 r,电路中消耗电能1 kW·h,故D正确。
5. 240;144
解析　4月末的电能表示数为6 262.3 kW·h,3月末的电能表示数为6 022.3 kW·h,则小明家4月份用电为6 262.3 kW·h-6 022.3 kW·h=240 kW·h=240度;小明家4月份应缴纳电费为240度×0.6元/度=144元。
6. D
解析　该用电器工作时,将电能大部分转化为机械能,小部分转化为内能。电饭煲消耗电能主要转化为内能;白炽灯消耗电能主要转化为内能和光能;电热水器消耗电能主要转化为内能;电风扇消耗电能主要转化为机械能,小部分转化为内能。故选D。
7. B
解析　由W=UIt=t可知,甲、乙两根电热丝在相同时间内消耗电能之比为W甲:W乙=×t:×t=:=:=1:=3:1,故选B。
8. B
解析　设一节干电池储存的电能为E,两端电压为U,小灯泡的电阻为R。由W=UIt=t可得,×3 h=E;两节同样的干电池串联起来,存储的电能为2E,两端电压为2U,给同样的小灯泡供电时,有×t’=2E=2××3 h,即×t’=2××3 h,则t’=1.5 h,故选B。
9. B
解析　3月底电能表读数为1 356.7 kW·h,故A错误;3月份一台额定功率为1 000 W的电热水器累计工作20小时,消耗的电能W=Pt=1 kW×20 h=20 kW·h,故B正确;由图知,电能表的工作电压是220 V,电能表工作时允许通过的最大电流为40 A,故C错误;3 000 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能(即1度电),电能表的转盘转过3 000 r,则电热水器消耗20 kW·h电能,电能表的转盘转过60 000 r,故D错误。故选B。
10. 120
解析　根据W=Q=mq可得,焦炭的质量m焦炭===120 kg。
11. 120;符合
解析　剩余电量为0的充电宝充满电储存的电能W=UIt=5 V×20 000×10 A×1 h=100 W·h=0.1 kW·h;由题意可知,用电器每消耗1 kW·h电能,电能表的指示灯闪烁1 200次,则充电宝消耗0.1 kW·h的电能,电能表闪烁的次数n=1 200×=120;该充电宝充满电储存的电能100 W·h<160 W·h,所以该充电宝符合民航局关于上飞机携带充电宝规格不超过160 W·h的规定。
12. 45
解析　由图乙可知,当灯泡两端的电压为9 V时,通过灯泡的电流为1.5 A,灯泡的电阻R===6 Ω,灯泡恰好正常发光,则灯泡正常发光时两端的电压为9 V;由图甲可知,滑动变阻器与灯泡串联,灯泡正常发光时,通过滑动变阻器的电流I_R=I_L=1.5 A,滑动变阻器两端的电压U_R=U-U_L=12 V-9 V=3 V,则灯泡正常发光时,滑动变阻器在10 s内消耗的电能W_R=U_RI_Rt=3 V×1.5 A×10 s=45 J。
13. (1)4.5×10 J　(2)0.85 A
解析　(1)由题意可知,用电器工作4 min,电能表指示灯闪烁40次,该用电器4 min内所消耗的电能W=kW·h=0.012 5 kW·h=4.5×10 J;
(2)由W=UIt可得,I==≈0.85 A。
14. (1)5.04×10 J　(2)7.2×10 J　(3)70%
解析　(1)1.5 kg、初温为20 ℃的水,在一个标准大气压下烧开,水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×10 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=5.04×10 J;
(2)已知电能表转盘转了120 r,电热水壶在此过程中消耗的电能W=kW·h=0.2 kW·h=0.2×3.6×10 J=7.2×10 J;
(3)电热水壶的加热效率η=×100%=×100%=70%。

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