16.1 電流做功 - (解析版)

第十六章電流做功與電功率課時16.1電流做功素養(yǎng)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念概念電流做功：用電器工作的過程就是利用電流做功，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。規(guī)律電流所做的功與電流、電壓和通電時間成正比。器件電能表是測量電功的儀表?？茖W(xué)思維從能量轉(zhuǎn)化的角度認識電流做功的過程，理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過電流做功實現(xiàn)的。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解測算家庭電費的方法，培養(yǎng)科學(xué)用電、節(jié)約用電的意識。題型匯總：對電流做功的理解、電功的計算、比較串并聯(lián)電路的電功的大小、電能表的讀數(shù)及相關(guān)計算。知識梳理知識梳理電流做功?1.電功:電流所做的功與電壓、電流和通電時間成正比。符號:W。電流做功的實質(zhì):把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量,且電流作了多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2.公式:W=UIt。U:電壓—單位用V(伏特)。I:電流—單位用A(安培)。t:通電時間—單位用s(秒)。W:電功。3.單位:國際制單位:焦耳,簡稱焦,符號J。常用單位:千瓦時(俗稱度),符號kW·h。1kW·h=3.6×106J=1度。測算電費1.電能表：測量電功的儀表，即記錄電路消耗電能的儀表叫做電能表(俗稱電度表)，如圖所示。2.電能表的各種參數(shù)（1）“220V”表示這個電能表應(yīng)該在220V的電路中使用。（2）“10(20)A”表示這個電能表的額定電流為10A，額定最大電流為20A，電能表工作的電流不應(yīng)該超過額定最大電流。（3）“2500r/kW·h”表示接在這個電能表上的用電器，每消耗1kW·h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500r。（4）“50Hz”表示這個電能表在頻率為50Hz的交流電路中使用。（5）“kW·h”指單位。3.電能的計量為了計量一段時間內(nèi)消耗的電能，必須記錄這段時間起始和結(jié)束時電能表上計數(shù)器的示數(shù)，前后兩次示數(shù)之差，就是這段時間內(nèi)用電的讀數(shù)，如：1月底：42678讀數(shù)：W1＝4267.8kW·h2月底：43744讀數(shù)：W2＝4374.4kW·h2月份用電W＝W2—W1＝4374.4kW·h—4267.8kW·h＝106.6kW·h如果電費每度0.6元，則這個月電費：106.6×0.6＝63.906(元)?？键c突破考點突破考點一電功的簡單計算例1:一電燈的電阻值為440Ω，接在電壓為220V的家庭電路中。求:(1)通過該電燈燈絲的電流是多大?(2)工作30min，該電燈消耗的電能為多少?已知:R=440Ω,U=220V,t=30min=1800s求:（1）I=?（2）W=?【答案】0.5A1.98×105J【解析】解:（1）由歐姆定律得:I=U/R=220V/440Ω=0.5A（2）由電功公式得:W=UIt=220V×0.5A×1800s=1.98×105J答：通過該電燈燈絲的電流是0.5A；工作30min,該電燈消耗的電能為1.98×105J。例2：如圖所示，標(biāo)有“”字樣的小燈泡與一個定值電阻和串聯(lián)，接在電壓為的電源上，小燈泡恰能正常工作，且小燈泡此時的電阻是通過計算回答：（1）小燈泡的額定電流是多少安？（2）定值電阻的阻值是多少歐？（3）該電路工作，電流通過定值電阻做的功是多少焦？【答案】0.2A10Ω4J【解析】由題知，燈泡的額定電壓，小燈泡正常工作時的電阻是12.5Ω，則小燈泡的額定電流：，由圖知，R與燈泡串聯(lián)，因串聯(lián)電路的電流處處相等，所以燈泡正常發(fā)光時通過的電流：，因串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和，則兩端的電壓：，由歐姆定律可得定值電阻的阻值：；該電路工作電流通過定值電阻做的功：.答：小燈泡的額定電流是0.2A；串聯(lián)在電路中的定值電阻的阻值是10Ω；該電路工作電流通過定值電阻做的功是4J。

考點二電費的測算例3：如圖所示是張強家電能表上標(biāo)的參數(shù)，那么他家的電能表在4min內(nèi)轉(zhuǎn)60圈，則用電器消耗的電能是______J?！敬鸢浮?.2×104【解析】根據(jù)“3000r/(kW·h)”計算轉(zhuǎn)動60圈消耗的電能。轉(zhuǎn)動1圈消耗的電能是eq\f(1,3000)kW·h，轉(zhuǎn)動60圈消耗的電能是eq\f(60,3000)kW·h，1kW·h＝3.6×106J。則轉(zhuǎn)動60圈消耗的電能為eq\f(60,3000)×3.6×106J＝7.2×104J。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1.某用戶電能表在3月底示數(shù)為，到4月底示數(shù)為，該用戶4月份用電(

)A.352.9KW.hB.8.2J C.84.2KW.h D.842kw.h【答案】C

【解析】解：電能表讀數(shù)時，數(shù)字方框中最后一位是小數(shù)，單位是kW??；

由圖可知，4月底的電能表示數(shù)為352.9kW??，3月底電能表示數(shù)為268.7kW??；

2.甲、乙兩用電器電功率之比為1:2，通電時間之比為3:4，則消耗的電能之比為(

)A.1:2 B.3:8C.3:4 D.2:3【答案】B

【解析】甲乙用電器消耗的電能之比為W甲W3.如圖所示，電源電壓保持不變，開關(guān)S閉合后，燈L1、L2都能正常發(fā)光，甲、乙兩個電表的示數(shù)之比是3：4，則相同時間內(nèi)兩燈消耗的電能之比是(

)A.1:2B.2:1C.1:3D.3:2【答案】C

【解析】由電路圖可知，開關(guān)S閉合后，如果乙為電流表將會造成電源短路；如果甲為電流表將會造成L2短路、L2不能工作；

因燈L1、L2都能正常發(fā)光，所以甲、乙都為電壓表，此時燈L1、L2串聯(lián)，電壓表甲測量L2兩端電壓，電壓表乙測量電源電壓；

已知甲、乙兩個電表的示數(shù)之比是3：4，設(shè)甲表示數(shù)為3k，乙表示數(shù)為4k，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，則L1的電壓為：U1=4k?3k=k，

故燈L1、L2兩端的電壓之比為：U4.兩盞電燈并聯(lián)接在同一電源上。甲燈的電阻為500Ω，乙燈的電阻為1200Ω.在相同的時間內(nèi)(

)A.甲燈消耗的電能多 B.乙燈消耗的電能多

C.甲、乙兩燈消耗的電能一樣多 D.無法判斷【答案】A

【解析】解：兩盞電燈并聯(lián)接在同一電源上時，

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，

甲燈的電阻小，工作相同的時間，由W=UIt=U2Rt可知，甲燈消耗的電能多，故題組B能力提升練如圖甲所示電路中，電源電壓恒為5V，滑動變阻器的最大阻值為20Ω，電流表、電壓表連入電路的量程分別為“0～0.6A”和“0～3V”，小燈泡上標(biāo)有“3V”字樣，通過小燈泡的電流隨其兩端的電壓變化關(guān)系如圖乙。下列說法正確的是(

)A.小燈泡正常發(fā)光時的電阻為12Ω

B.滑片P向b端移動，電壓表示數(shù)變小

C.當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時，小燈泡10S消耗的電能為6J

D.為保護電路元件，滑動變阻器的取值范圍為8~15Ω【答案】AD

【解析】由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流；A.燈泡正常發(fā)光時的電壓UL=3V，由圖乙可知通過燈泡的電流ILR故A正確；B.滑片P向b移動，接入電路中的電阻變大，因串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，所以滑動變阻器分得的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大，故B錯誤；C.當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時，由圖像可知燈泡兩端的電壓UL′=2V，通電W故C錯誤；D.因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡的額定電流為0.25A，電流表的量程為0～0.6A，所以，電路中的最大電流I大U滑動變阻器接入電路中的最小阻值R當(dāng)滑動變阻器兩端的電壓最大為U滑大U由圖像可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為2V時，電路中的最小電流I小R所以為保護電路元件，滑動變阻器的取值范圍為8Ω～15Ω，故D正確。故選AD。

6.如圖所示，是小強家的電能表以及該表某月初、月末的兩次讀數(shù)，由圖可知，他家在該月消耗的電能為______kW??，若當(dāng)?shù)仉娰M單價為0.5元/kW??，則小明家本月應(yīng)交電費______元。【答案】90

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【解析】由圖知，他家在該月消耗的電能：W=1377.6kW???1287.6kW??=90kW??，

題組C培優(yōu)拔尖練7.為測定熱水器消耗的電能，小明關(guān)閉其他用電器，只用電熱水器給水加熱，一段時間后，電能表的示數(shù)由圖甲示數(shù)變?yōu)閳D乙示數(shù)，則該電熱水器在這段時間內(nèi)消耗的電能為______kW??，若該電能表的轉(zhuǎn)盤在5min內(nèi)轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn)，則這段時間內(nèi)，小明家用電器消耗的總電能為______?！敬鸢浮?.1

0.02kW?【解析】小明關(guān)閉其他用電器，只用電熱水器給水加熱，一段時間后，電能表的示數(shù)由圖甲示數(shù)變?yōu)閳D乙示數(shù)，由甲圖可知，電能表的讀數(shù)是7624.8kW??，由乙圖可知，電能表的讀數(shù)是7626.9kW??，則該電熱水器在這段時間內(nèi)消耗的電能為：7626.9kW???7624.8kW??=2.1kW??；

由電能表參數(shù)3000r/kW??可知，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動3000r，消耗1kW??的電能，

8.如圖所示的電路中，R1=2Ω，R2=4Ω，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電壓表的示數(shù)為(1)電流表示數(shù)是多少？電源電壓是多少？(2)整個電路在10S內(nèi)消耗的電能是多少？【答案】3V15J【解析】閉合開關(guān)，兩電阻串聯(lián)，電流表測量電路電流，電壓表測量R1兩端的電壓；

(1)根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路中電流處處相等，可知電流表示數(shù)：I=UR1=1V2Ω=0.5A；

根據(jù)歐姆定律可知R2兩端的電壓：U2=IR2=0.5A×4Ω=2V，

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知電源電壓：U=U1+U2=1V+2V=3V；

(2)整個電路在9.在如圖所示的電路中，電阻R1的阻值為10Ω.閉合開關(guān)S，電流表A1的示數(shù)為0.3A，電流表A的示數(shù)為0.5A.求：

(1)電源電壓？

(2)電阻R2的阻值？

(3)電路工作10min，整個電路消耗的多少電能？【答案】3V15Ω900J【解析】由電路圖可知，R1與R2并聯(lián)，電流表A1測R1支路的電流，電流表A測干路電流。

(1)因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，

所以，由I=UR可得，電源的電壓：

U=U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V。

(2)因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，

所以，通過R2的電流：I2=I?I1=0.5A?0.3A=0.2A，

則電阻R2的阻值：R2=UI2=3V0.2A=15Ω。10.如圖所示的電路，電阻R2的阻值是30Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表A1的示數(shù)是0.6A，電流表A的示數(shù)是1.0A。

求：(1)電阻R1的阻值