1、专题34 对电能和电功的理解及应用 知识回顾1.功是能量转化的量度，做了多少功，就有多少能量发生转化。2.能量的单位和功的单位相同，都是焦耳，简称焦，符号J。3.在国际单位制中，电流的单位是A，电压的单位是V，时间的单位是S。4.欧姆定律用公式表示为，其变形式有，。 考点剖析知识点一 电能（1） 电能的来源电能的来源能量的转化过程电池干电池化学能能转化为电能蓄电池燃料的化学能通过汽轮发动机转化为电能各种发电水力发电通过水轮机将机械能转化为电能火力发电通过燃料的化学能通过汽轮机转化为电能风力发电通过风力发电机将机械能转化为电能地热发电将地热能通过发电机转化为电能太阳能发电通过太阳能电池板等将太阳
2、能转化为电能核能发电将核能转化为电能（2） 电能的利用：用电器是消耗电能的装置，将电能转化为其他形式的能；电池（电源）是提供电能的装置，是将其他形式的能转化为电能的装置。例如发电机：机械能电能，干电池：化学能电能。（3） 电能的单位国际单位：焦耳，符号。常用单位：千瓦时，用符号表示，俗称度。换算单位：1度=1=3.6106。小知识：能是通过功来定义的，即能够做功，就具有能量，电流通过导体时能够对导体做功，所以电流具有能。知识点二 电能的计量（1）计量工具：电能表。电能表是计量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。（2）电能表的读数。电能表计数器上显示的数字是表从开始计数到读数为止用去的电能。即
3、电能=终止读数-起始读数，最后一位为小数位。单位是。（电能表的读数练习）220V这个电表要接在220V的电路中才能正常使用。10（20）A这个电表的标定电流为10A，最大电流为20A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。50HZ这个电表在频率为50赫兹的交流电中使用。（赫兹的介绍）3000revs/()接在这个电能表上的用电器，每消耗1的电能，电能表上的转盘转过3000转（imp闪烁）。（求转数的计算过程及单位的换算）【例题】知识点三 电功（1）电功的概念定义：电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电路做功的过程，有多少能发生转化就说电流做了多少功，即电功是多少。电功用“”表示。实质：电流
4、做功的过程就是能量转化的过程，电流做了多少功，就有多少能量转化为其他形式的能，即消耗了多少电能。电流做功的形式：用电器运动、发光、发热、发声等。（2） 电流做功多少的影响因素大量实验现象表明，电流做功的多少跟电压的高低、电流的大小、通电时间的长短都有关。加在用电器上的电压越高、通过的电流越大、通电时间的长短有关。加在用电器上的电压越高，通过的电流越大，通电时间越长，电流做功越多。（3） 电功的计算。其中U表示电路两端的电压，I表示电路中的电流，t表示通电时间。单位：的单位必须是，推导式：由欧姆定律的计算式及变形式，分别带入电功的计算公式，可推导出（串联型电路）、（并联型电路）（适用于纯电阻电路
5、）【知识拓展】纯电阻电路与非纯电阻电路：纯电阻电路是电流做功全部转化为内能的电路；非纯电阻电路：电流做功除了转化为内能外，还转化为其他形式的能，例如含有电动机的电路就是非纯电阻电路。（4） 串、并联电路中电功的分配关系因为功是能量转化的量度，所以从能量的角度来说，无论是串联电路还是并联电路，电路中电流做的总功等于各个用电器做功的总和，即。关系 类型串联电路并联电路特点电流做的总功等于各部分用电器电流所做的功之和，即。电流做的总功等于各部分用电器电流所做的功之和，即。分配关系电流通过各用电器所做的功与其电阻成正比，即电流通过各用电器所做的功与其电阻的成反比，即电量的单位：毫安时与安时当电流强度用
6、毫安（mA）作单位，时间用小时（h）做单位，它们两个相乘就是毫安时（mAh），当然还是电量，根据公式，由于1A=1000mA，1h=3600s，所以1Ah=3600C；1mAh=10-3A3600s=3.6C。 对点题组【题组一】 电功与电能1商场中，卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说：微波炉很省电，用它加热食物花不了多少电费。顾客说：微波炉很费电，他家的微波炉一开就“跳闸”。上述争论中，顾客混淆的两个概念是（）A电压和电流B电功率和电流C电能和电功率D电能和电功【解析】售货员认为微波炉很省电，是说微波炉的电功率大，但加热食物用时很短，消耗的电能并不多，所以“微波炉
7、很省电，用它加热食品花不了多少电费”，即售货员是从电能角度说的；顾客是从电功率角度考虑的，因为微波炉属于大功率用电器，工作时电路中电流很大，会跳闸，相同时间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。故选：C。2下列情况中，不属于电流做功的是（）A电风扇通电转动B发电机发电C空调机制冷D电脑处理数据信息【解析】ACD、电流做功的过程，实际上是能量的转化过程，从电能转化成其它形式的能；电风扇通电转动将电能转化为机械能，空调机制冷将电能转化为机械能和内能，电脑处理数据信息将电能转化为光能和内能，故ACD均属于电流做功。B、发电机发电的过程中，是将其它形式的能转化为电能的过程，不属于电流做功。故选：B。3如
8、图所示是一款迷你暖手宝，它内置锂电池，利用USB接口充电，内部发热片发热。下列说法正确的是（）A暖手宝充电的过程，是电流做功的过程B暖手宝发热的过程，是机械能转化成内能的过程C用暖手宝取暖时，手因为含有的热量增加而感到暖和D无论暖手宝充电还是发热的过程，锂电池在电路中都是电源【解析】A、暖手宝在充电过程中，将电能转化为化学能储存在锂电池中，是电流做功的过程；故A正确；B、暖手宝发热的过程，是电流做功的过程，将电能转化为内能；故B错误；C、用暖手宝取暖时，手吸收热量，因含有内能增加而感到暖和，不能说含有热量；故C错误；D、在电池充电的过程中，是将电能转化成了化学能，电池相当于用电器；发热的过程中
9、电池是电源，将化学能转化为电能，再转化为内能；故D错误。故选：A。4物理兴趣小组验证影响电功大小的因素的实验时，设计了如图所示电路。该电路可以验证电功与 的关系，实验中通过观察 来比较相同时间内电功的大小，实验中两个灯泡的规格应该 （相同/不同）。【解析】由电路图可知，两灯串联，两电压表分别测两灯的电压；由于串联电路中电流处处相等，则由WUIt可知，电压大的灯泡，相同时间做功也多，灯泡也就亮些，所以，通过观察灯泡亮度来比较相同时间内电功的大小，则该电路可以验证电功与电压的关系；实验中两个灯泡串联，电流相同，只有灯泡的规格不同时，灯丝电阻才不同，两端电压也不同，才能验证电功与电压的关系。故答案为
10、：电压；灯泡亮度；不同。【题组二】 电功的实质5下列事例中主要目的是将电能转化为内能的是（）A用电饭锅煮饭B给手机充电C用电风扇吹风D摩擦起电【解析】电流做功的过程，实际上就是能量转化的过程，消耗电能转化成其它形式的能。A、电饭锅主要是把电能转化为内能，故A正确；B、手机充电是电能转化为化学能，故B错误；C、常见的家用电器中，电风扇主要是把电能转化为机械能，故C错误；D、摩擦起电属于机械能转化为电能，故D错误。故选：A。6电视机可以用遥控器关机而不用断开电源，这种功能叫做待机功能。这一功能给人们带来了方便，但很少有人注意到在待机状态下电视机仍然要消耗电能。例如小明家的一台34寸彩色电视机的待机
11、功率大约是10W，假如他家电视机平均每天开机4h，看完电视后总是用遥控器关机而不切断电源。试估算小明家一年（365天）中因这台电视机待机浪费的电能约为（）A2.6108JB2.6107JC3.2105JD5.3107J【解析】电视机待机功率P10W0.01kW，则每天待机消耗的电能为W0Pt0.01kW（24h4h）0.2kWh；每年消耗的电能为W365W03650.2kWh73kWh2.6108J。故选：A。7给手机快速充电的过程，主要是将电能转化为 能，过一会儿，充电器发烫，这是通过电流 的方式，增大了物体的内能。【解析】给手机快速充电的过程会消耗电能，主要是将电能转化为化学能；充电器发烫
12、，这是因为电流做功，一部分电能转化为内能。故答案为：化学；做功。【题组三】 电功与电能的计算8如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，两个定值电阻的阻值R1R2，闭合开关S，电阻R1、R2两端的电压分别为U1、U2，通过两个电阻的电流分别为I1、I2，它们的实际电功率分别为P1、P2，相等时间内它们消耗的电能分别为W1、W2，下列判断中正确的是（）AI1 I2 BU1U2 CP1P2 DW1W2 【解析】由图可知，闭合开关S后，电阻R1、R2并联，因并联电路中各支路两端的电压与电源电压相等，则U1U2，故B正确；由题知，R1R2，且电压相等，由I可知I1I2；故A错误；因为U1U2，I1I2，
13、所以由PUI可知，它们的电功率关系为：P1P2；故C错误；由WPt可知，相同时间t内它们消耗的电能关系为：W1W2；故D错误。故选：B。9现有两个定值电阻R1和R2（R1R2），按照如图所示的四种方式，分别接到电压恒为U的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是（）AW甲W乙W丙W丁BW甲W丙W丁W乙CW丙W丁W乙W甲DW乙W丁W丙W甲【解析】因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，且R1R2，所以，四个电路中的总电阻关系为：R甲R丙R丁R乙，因电源的电压恒为U，且工作时间相等，所以，由WUItt可知，四个电路中电流做功大小关系为W乙W丁W
14、丙R甲。故选：D。10有两个电阻R1和R2，R19，R23，采用下列四种连接方式，分别接到电压为12V的电源上，通电10min，电流做功最少的连接方式是（）AR1和R2并联BR1和R2串联C只接入R1D只接入R2【解析】根据电阻越串越大、大于任何一个分电阻，电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知，当两个电阻串联时总电阻最大，由Wt可知，两电阻串联时，相同时间内电流做功最少。故选：B。11小米新款手机电池容量为4500mAh，电池电压为4V，标配30W超级快充技术，它充满电后，大约储存的电能为 J使用该手机的超级快充功能，假设充电效率为90%， 分钟即可从零充满。【解析】（1）充电宝充满电后储存的
15、电能：WUIt4V4500103A3600s6.48104J。（2）根据可得，消耗的电能为：W充7.2104J；由P可得，从零充满需要的时间：t2400s40min。故答案为：6.48104；40。【题组四】 电功计算公式的应用12时下主流华为P40手机，如图所示，手机内置4200mAh电池，支持40W快充和27W无线快充。其中的mAh是物理量 的单位；若手机待机时的电流约为6mA，则这种充满电的锂电池待机时间是 h。【解析】mA为电流单位，h为时间单位，则由QIt可知，mAh为电荷量的单位；根据I可知，锂电池待机时间为：t700h。故答案为：电荷量；700。13小涵查阅资料看到中国“华为”公
16、司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为最近推出的“Mate30pro”不仅采用4500mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。电池名称锂离子电池电压3.6V容量4500mAh（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量相乘的结果？（2）如图所示是华为研发的两种充电器，一种标注“输出5V2A”，另一种标注“输出5V8A”，其中一种是超级快充技术。假设充电效率为90%，那么小涵选用快速充电器将手机电池从零充满需要多长时间？（3）小涵发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一
17、些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别？【解析】（1）已知电池的容量是“4500mAh”，mA是电流的常用单位，h是时间的常用单位，所以“容量”是电流与通电时间的乘积；（2）两个充电器的充电功率分别为：P1U1I15V2A10W，P2U2I25V8A40W，所以第二个的充电速度快；电池充满电储存的电能：W储U电池Q3.6V4.5A3600s58320J，已知充电效率为90%，则消耗的电能：W充64800J；由P可得，选用快速充电器将电池从零充满需要的时间：t1620s0.45h；（3）充电器的充电线有电阻，由焦耳定律知，工作过程中会产生热量；充电线尽可能做得粗一些，目的是减小电阻，使
18、充电过程中产生的热量少一些。答：（1）表格中的电池“容量”是电流与时间的乘积；（2）需要0.45h；（3）充电线较粗可以减小电阻，在充电过程中产生的热量较少。【题组五】 电能表参数的理解与电能的求法14如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（）A小英家家庭电路中的干路电流不得超过10AB小英家上个月消耗的电能为1011kWhC电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2JD电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多【解析】A、由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误；B、小英家
19、上月消耗的电能为：5647.8kWh5546.7kWh101.1kWh，故B错误；C、指示灯闪烁320次消耗的电能：WkWh0.2kWh；故C错误；D、1600imp/kWh表示每消耗1kWh的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故D正确。故选：D。15安装在小高家中的电能表如图所示，下列说法正确的是（）A小高家已经消耗的电能为2508.6JB此电能表转盘每小时最多能转过3600转C此电能表的额定最大电流是20AD此电能表可以安装在我们学校的干路上使用【解析】A、电能表示数的单位是kWh，图示电能表表示小高家已经消耗的电能为2508.6kWh，故A
20、错误；B、3600r/（kWh）是指每消耗1kWh的电能，电能表的转盘转3600转。并不是表示此电能表转盘每小时最多能转过3600转，故B错误；C、20A是指电能表平时工作时允许通过的最大电流，即此电能表的额定最大电流是20A，故C正确；D、20A是指电能表平时工作时允许通过的最大电流，工作电压为220V，此电能表可以接入用电器的最大电功率P最大UI最大220V20A4400W，我们学校的用电器的总电功率远大于4400W，所以，此电能表不能安装在我们学校的干路上使用，故D错误。故选：C。16华为手机的超级快充充电器最大充电电流可达5A现有华为某一型号的电池，容量为4000mAh，假设充电器始终
21、以最大充电电流充电，且把电池充满，只需要 min充电过程中将电能转化为 能。如果将此电池电量全部用完，然后停下家里其它用电器，只给手机充电，充满后发现标有“3000revs/（kWh）”字样的电能表表盘转了63转，则充电消耗的电能 J。【解析】（1）已知该充电器最大充电电流I5A5103mA，电池的容量为4000mAh，由I可得把电池充满电，所需的时间：t0.8h48min；（2）电池在充电过程中，将电能转化为化学能储存在电池中；（3）“3000revs/（kWh）”表示电路中每消耗1kWh的电能，电能表的转盘转过3000r，则电能表转盘转了63转，则充电消耗的电能：WkWh0.021kWh7
22、.56104J。故答案为：48；化学；7.56104。【题组六】 电功的测量17在“探究电功与哪些因素有关”的实验中，小惠连接了如图所示的电路，以下说法中错误的是（）A此电路探究的是电功与电压的关系B实验中，通过灯泡的亮度反映电功的大小C滑动变阻器在电路中起到保护电路的作用D移动滑动变阻器的滑片从而改变电流，可以进一步探究电功与电流的关系【解析】由电路图可知，两灯泡与滑动变阻器串联，两电压表分别测两灯泡两端的电压。A、因串联电路中各处的电流和通电时间相等，所以根据WUIt可知，此电路可以探究电功与电压的关系，故A正确；B、灯泡越亮、实际功率越大，在相同时间里消耗的电能越多，电流做功越多，所以我
23、们可以通过灯泡的亮度来比较相同时间内电流做功的多少，故B正确；C、滑动变阻器在电路中起到保护电路的作用，故C正确；D、探究电功与电流的关系时，应控制电压和通电时间相同，移动滑动变阻器的滑片时，通过灯泡的电流和灯泡两端的电压均改变，所以不能探究电功与电流的关系，故D错误。故选：D。18同学们猜想影响电流做功多少的因素有：用电器两端的电压、通过用电器的电流和通电时间。如图（a）、（b）所示是小明实验小组的实验电路图。（1）此实验是根据 来比较相同时间内电流做功的多少，L1、L2两只灯泡的规格应 （选填“相同”或“不同”）；（2）在图（a）电路中，甲、乙两灯串联，主要是为了控制 相同，从而研究电流做
24、功多少与 的关系；在图（b）电路中，观察到L1灯较L2灯暗，甲电流表的示数小于乙电流表的示数，由此可以得到的结论是 。【解析】（1）本实验中，灯泡越亮，电流通过，灯泡做的功越多，因此可以通过观察比较灯泡的亮暗程度来比较电流做功多少，故L1、L2两只灯泡的规格应不同；（2）因为甲图中两灯泡串联，根据串联电路电流的规律，电流与通电时间相同；因灯的规格不同，由欧姆定律，而两灯泡两端电压不相等，因此探究电流做功的多少与电压的关系；两灯泡并联，两灯的电压相同；甲电流表测通过L1的电流，电流表乙测量通过L2的电流；L1灯较L2灯暗，在相同时间内，通过L1灯的电流做功小，因甲电流表的示数小于乙电流表的示数，
25、故得出的结论：在电压、通电时间相同时，电流越大，电流做功越多。故答案为：（1）灯泡的亮暗程度； 不同；（2）电流与通电时间； 电压；在电压、通电时间相同时，电流越大，电流做功越多。【题组七】 电能的输送19关于高压输电，若输送的电功率一定，下列说法中正确的是（）A电压增大到原来的2倍，输送的电能增大到原来的2倍B电压增大到原来的2倍，输送的电能增大到原来的4倍C电压增大到原来的2倍，损失的电能减小到原来的D电压增大到原来的2倍，损失的电能减小到原来的【解析】（1）根据WPt可知，输送的电功率一定时，如果通电时间相同，电压增大到原来的2倍，输送的电能不变，故A、B错误；（2）根据PUI得，功率一
26、定，输电电压提高到原来的2倍，则输电线上的电流变为原来的I，根据W损P损t（I）2Rt知，输电线上损失的电能变为原来的，故C正确，D错误。故选：C。20（多选）小明家有额定电压均为220V的电烤箱、电饭锅和电视机各一个，按照每度电0.5元的计费标准，将这三个用电器正常工作1小时的用电费用绘制成了如图所示的柱状图。则下列四个选项中，判断正确的是（）A在这三个用电器中，电流对电烤箱做功最快B在这三个用电器中，电视机的用电费用一定最少C电流对电饭锅做的功不一定比对电视机做的功多D三个用电器都正常工作时，通过电视机的电流最小【解析】由柱状图可知，这三个用电器正常工作1小时的用电费用从高到低依次是：电烤
27、箱、电饭锅、电视机；而单价是一定的，所以它们消耗电能的关系为：W电烤箱W电饭锅W电视机，由P得，P电烤箱P电饭锅P电视机；A、由于电功率是表示电流做功快慢的物理量，电烤箱的电功率最大，则电流对电烤箱做功最快，故A正确；B、由WPt可知，消耗电能的多少与电功率大小和时间长短有关；在这三个用电器中，因实际生活中使用时间t的关系不确定，所以不能判断用电费用的多少，故B错误；C、因电饭锅和电视机的使用时间t不确定，则由WPt可知，电流对电饭锅做的功不一定比对电视机做的功多；故C正确；D、由题意和前面解答可知，三用电器的额定电压相同，电视机的额定功率最小，则三个用电器都正常工作时，由PUI得，通过电视机
28、的电流最小，故D正确。故选：ACD。21在远距离输送电能时，若功率不变，输电线路电阻不变，为了减小输电线路上的电能损失，从发电站发出的交流电，必须先经过变压器把 升高，从而减小通过输电线的 ，达到减小输电线路上电能的损失。【解析】在远距离输送电能时输电线路上的电能损失主要指的是电流的热效应而产生的，根据QI2Rt可知，在电阻不变的情况下，电流越小，输电线上的电能损失就越小，根据电功率的计算公式PUI可知，在电功率一定时，要减小电流就要增大电压。故答案为：电压；电流。22为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中，在两地间架设了两根等长的输电线。两根输电线的总电阻为r已知位于电厂处的两根输电线间的电压为U，输送电能的功率为P，由于电流通过输电线发热会损失电能，该输电线路输送电能的效率为 。（输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值）【解析】由PUI得：通过输电线的电流I；输电线的总电阻Rr，则输电线上消耗的功率P损耗I2Rr；则用户实际得到的电功率P实PP损耗P；则输电线输送电能的效率为：1。故答案为：1。
