资源描述
第1节 电功
一、夯实基础
1.（2019 四川省广安市）．下列关于能量的说法中，正确的是（ ）
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B．电水壶工作时是将内能转化为电能
C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移
D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
【答案】C
【解析】A．洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程，故A错误；
B．电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故B错误；
C．用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能可以转移，故C正确；
D．根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故D错误。
2.（2019无锡市）小明让家中某用电器单独工作0.5h。观察到家中电能表的示数由变为则该用电器消耗的电能为________kW•h，实际功率为________kW。
【答案】 (1). 1 ； (2). 2 。
【解析】由图可知，用电器消耗的电能：W=28.5kW•h-27.5kW•h=1kW•h，该用电器的实际功率：P==2kW。
3.(2019 湖南省邵阳市)李芳家的电子式电能表表盘上标有“3000imp/（kW•h）”的字样，其含义是电路每消耗lkW•h的电能，电能表上指示灯闪烁3000次。她把家中的其他用电器都与电源断开，仅让一个用电器工作3min，发现电能表指示灯闪烁了60次。该用电器在上述时间内消耗的电能为 kW•h。
【答案】0.02。
【解析】3000imp/kW•h的含义是：电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次；据此求指示灯闪烁60次消耗的电能：指示灯闪烁60次消耗的电能：。
4.（2019乐山市）LED灯具有节能、环保的特点。一个“220V 5W”的LED灯与一个“220V 60W”的白炽灯亮度相当。若一个“220V 60W”的白炽灯每天正常工作4小时，30天消耗的电能是________kW·h，这些电能可供“220V 5W”的LED灯正常工作________小时。
【答案】 (1). 7.2 ； (2). 1.44×103
【解析】若一个“220V 60W”的白炽灯每天正常工作4小时，由 知道， 30天消耗的电能是：W=Pt=60×10-3 kW×4h×30=7.2kW•h；这些电能可供“220V 5W”的LED灯正常工作的时间是：
5. (2019 临沂市).我市“华唐名师和你聊物理”公益直播活动开播两年多以来，与广大师生共同探讨了诸多物理知识。
（1）在2019年1月18日的直播中，主播老师用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球后，金属箔片张开一定角度，接着用另一个物体接触金属球，箔片张角变大，由此判断该物体带____电荷。
（2）在2019年4月26日的直播中，主播老师出示了一块电能表，其盘面上的数字如图所示，该电能表的示数为______ k w・h。
【答案】 (1). 正 ； (2). 2019.4 。
【解析】(1)丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，接触验电器的金属箔，由于同种电荷相互排斥所以张开一定角度，用另一物体接触后张角变大，说明金属箔上电荷量变大，则另一物体带正电；(2)电能表最后一位为小数，示数为2019.4kw·h。
6.（2019 甘肃省兰州市（A））.某电能表的表盘上标有“1600imp/（kW·h）”的字样，将铭牌上标有“220V 1210w”字样的电热水器接在家庭电路中，只让它单独工作6min，这段时间内电能表的指示灯闪烁了160次，则该电热水器在上述时间内实际消耗的电能为 kW·h，实际功率为 W，该电路的实际电压为 V。
【答案】（1）0.1；（2）1000；(3)200。
【解析】（1）1600imp/kW.h表示电能表指示灯每闪烁1600次，电路消耗的电能为1kW·h，电能表的指示灯闪烁160次消耗的电能为：
电热水器的实际功率：
（2）因为电热水器的额定电压和额定功率分别为U额=220V，P额=1210W，由P=可得，电热水器的电阻为：U2=PR=1000W×40Ω，解得实际电压：U实=200V。
7.（2019 河南省）我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为50kg，最高速度为25km/h。g取10N/kg。试问：
（1）对蓄电池充电时，电能转化为______能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是______。
（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100W，充满电需要5h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？
（3）蓄电池充满电后，其储存电能的75%用于车克服阻力做功，当质量为70kg的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的，则车最多能行驶多少小时？
（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的______较大，以减小行车危险。
【答案】（1）化学 ；（2） 通电线圈在磁场中受力转动； （3）充满电后蓄电池储存的电能为1.8×106J；
(4）车最多能行驶1.8小时；（5）动能。
【解析】（1）对电池充电时，消耗了电能，获得了化学能，是将电能转化为化学能。
电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
（2）充满电需要的时间t=5h=1.8×104s，
充满电后蓄电池储存的电能：W电=Pt=100W×1.8×104s=1.8×106J。
（3）由题意知，克服阻力做的功：W=ηW电=75%×1.8×106J=1.35×106J。
人和车的总重力：G总=（m车+m人）g=（50kg+70kg）×10N/kg=1200N，
电动车在水平路面行驶受的阻力：f=G总=×1200N=30N，
由W=fs得，电动车行驶的路程：s===4.5×104m=45km，
由v=得，电动车最多能行驶的时间：t===1.8h。
（4）由于物体的质量越大，速度越大，具有的动能越大，因此，新国标对电动车的整车质量、最高速度进行限制，主要是为了防止车的动能较大，以减小行车危险。
8.（2019 苏州市）.如图所示电路中，电源电压为6V,电阻R1、R2的阻值分别为12Ω和6Ω闭合开关S则：
(1)电流表的示数是多少？
(2)求电阻R2在1min内消托的电能；
(3)断开s，将电阻R2拆下，再将最大阻值为30Ω的滑动变阻器R3接入剩余电路中，重新闭合S，移动滑片，记录电流表示数如下表所示
①表中有1个数据记录错误，该数据是 ；
②请根据表中数据判断R1与R3的连接方式并简述理由： 。
【答案】（1）0.5A；（2）360J；（3）①0.12A;②表中第2、3组数据电流值均小于0.5A，有欧姆定律可知，电路总电阻变大，故两电阻应为串联。
【解析】本题考查并联电路的特点、焦耳定律、电路的连接方式。
（1）由图可知，两电阻是并联，电流表测量的支路R1的电流。根据欧姆定律I=U/R得：I=U/R1=6v/12Ω=0.5A；
（2）电阻R2并联在电源两端，U=6v；电阻已知R2=6Ω，根据W=U²t/R2=(6v)²×60s/6Ω=360J；
（3）当滑动变阻器和R1串联时，滑动变阻器30Ω全部接入电路时，总电阻应该是最大为42Ω此时根据欧姆定律可以算出电路中的最小电流I=6v/42Ω≈0.14A，故0.12A明显错误；
②表中第2、3组数据电流值均小于0.5A，有欧姆定律可知，电路总电阻变大，故两电阻应为串联。
9.(2019 天津市).某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示。该电热水壶正常工作时，把1kg水从20℃加热到100℃用时7min。已知c水/（kg·℃），求：
型号
XX
额定电压
220V
额定功率
1000W
频率
50Hz
（1）水吸收的热量；
（2）电热水壶的热效率。
【答案】（1）；（2）80%.
【解析】（1）根据Q=mc(t-t0)=1kg×4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-20℃)=；
（2）W总=P0t=1000W×7min×60s/min=4.2×105J，W有=Q=，故效率η===80%。
答：（1）水吸收的热量为：；
（2）电热水壶的热效率为：80%。
10.（2019 广东省）如图所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60Ω，只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6A。求：
（1）电源的电压；
（2）电阻R1的阻值；
（3）开关S0、S1均闭合后，通电10s电路消耗的总电能。
【答案】（1）12V；（2）30Ω；（3）72J。
【解析】
解：（1）只闭合开关S0时，电路属于R2的简单电路，电源的电压为：
U=U2=IR2=0.2A×60Ω=12V 。
（2）开关S0、S1均闭合后，电路变成R1与R2并联，
此时由于R2两端的电压不变，则通过R2的电流仍然为0.2A
则通过R1的电流为：
R1的阻值为：
（3）开关S0、S1均闭合后，通电10s电路消耗的总电能为：
答：（1）电源的电为12V；（2）电阻R1的阻值为30Ω；（3）通电10s电路消耗的总电能为72J。
二、提升训练
1.(2019 成都市）我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（ ）
A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心
B.全自动洗衣机工作时.电能全部转化为机械能
C.吊装码头上，只要货物受到的合力为0,它的能量就不变
D.用燃气灶烧水，只要调大火力,燃气灶的加热效率就提高
【答案】C
【解析】A选项，提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心正确。
B选项全自动洗衣机工作时.电能转化内能和机械能，故B错。
C选项，货物所受合外力为0的，可能处于匀速直线上升或静止状态，当匀速上升时，能量增加。故C错。
D选项，加大火力，机械效率不会增加，还可能降低，故C错。应选A。
2.（ 2019 衡阳市）.小明家上次査看电能表示数，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 他家在这段时间内消耗的电能为903kw·h
B. 电能表是测量电功率仪表
C. 若只让一个标有“220V 1000w”的电热水器正常工作10min，则电能表的圆盘转了600转
D. 这个电能表的额定功率为2200W
【答案】C
【解析】A.因为电能表两次示数差就是消耗的电能，且注意电能表最后一位是小数，所以，由图知道，他家在这段时间内消耗的电能是：W=8633.5kW•h-8543.2kW•h=90.3kW•h，故A错误；
B.电能表是测量消耗电能的仪表，不是测量电功率的，故B错误；
C.电能表上标有的3600r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过3600r，所以，当只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min，其消耗的电能是： ，电能表的圆盘转过的圈数是：，故C正确；
D.由该电能表的铭牌知道，其允许接入用电器的最大功率是：P=UI=220V×10A=2200W；但电能表属于测量仪表，不消耗电能，所以，没有额定功率，故D错误。
3.（2019淄博市）.灯泡L的电流随电压变化的图像如图甲所示，将此灯泡与定值电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.5W，则电源电压是________V；再闭合开关S1，电流表的示数变化了0.1A，则R的阻值是________Ω；通电lmin，定值电阻R消耗的电能是________J。
【答案】 (1). 2 ； (2). 20 ； (3). 12
【解析】（1）由小灯泡的I-U图象可知，当灯泡的实际功率为0.5W时，UL=2V，IL=0.25A，
由图甲所示电路图可知，只闭合开关S时，只有灯泡接入电路，灯泡两端电压等于电源电压，则电源电压：U=UL=2V；
（2）由图甲所示电路图可知，闭合开关S后再闭合开关S1，灯泡与电阻R并联，电流表测干路电流，电流表示数变大，
由题知，电流表示数变化了0.1A，则通过电阻R的电流：IR=△I=0.1A，
由可得，电阻R的阻值：
（3） 通电1min，定值电阻R消耗的电能：WR=UIRt=2V×0.1A×1×60s=12J。
4.（2019辽宁省铁岭市）．如图所示是小李家的电能表，她家所使用的用电器总功率不能超
过 W．将一台额定功率为880W的电暖气单独接入电路中，正常工作30min，通过电暖气的电流是 A，电能表的转盘转了 转。
【答案】（1）4400；（2）4；（3）1320。
【解析】（1）由电能表参数可知，电能表正常工作时的电压为220V，允许通过的最大电流为20A，
他家同时使用用电器的最大总功率：P大＝UI＝220V×20A＝4400W；
（2）由P＝UI得通过电暖气的电流：I＝＝＝4A；
3000r/kW•h表示每消耗1kW•h的电能，电能表转盘的转数3000r，
电暖气独正常工作30min消耗的电能：W＝Pt＝0.88kW×0.5h＝0.44kW•h，
电能表转盘转过的转数：n＝3000r/kW•h×0.44kW•h＝1320r。
5.（2019辽宁营口市）.由于导体存在电阻，电流通过导线时会因电流的_____效应而造成大量的电能损耗。今年我国青年科学家曹原的突破性研究将有望实现常温超导，用超导电缆输电可大大降低能量损耗。已知某段输电线路电流为 200 A， 电阻为 0.5 Ω，若用超导电缆代替该线路输电 1 h，可节约电能____kW∙h，这些电能可使一盏“220 V 20 W” 的灯正常工作_______h。
【答案】 (1). 热 ； (2). 20 ； (3). 1000。
【解析】第一空．由于导体存在电阻，电流通过导体会产生热量，电流通过导线时会因电流的热效应而造成大量的能量损耗；
第二空．节约的电能为：
W=I2Rt=(200A)2J=20 kW∙h。
第三空．可使一盏“220 V 20 W” 的灯正常工作的时间：t===3.6=1000h。
6.（2019 浙江省金华市）如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：
额定电压：5伏
额定功率：5瓦
光源类型：LED
锂电池输出电压：5伏
锂电池容量：4800毫安时
（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）
（1）若A球内置的磁体下端为N极，则B球内置磁体上端为______极；
（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；
（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为80%，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？
【答案】（1）S；（2）1A；（3）3h。
【解析】解：（1）开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光，若A球内置的磁体下端为N极，根据异名磁极相互吸引，则B球内置磁体上端为S极；
（2）额定功率为：P=5W，额定电压为：U=5V，
平衡台灯正常发光时电路中的电流：I===1A；
（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，输出电能为：
W=UIt=UQ=5V×4.8A×3600s=86400J；
η=，故W输入===108000J；
用完电的台灯充满电至少需要时间：t===10800s=3h。
7.（2019 浙江省衢州市）空调扇具有“送风、加湿和降温”等功能，其内部主要结构为风扇、水箱和空气过滤网等。使用时，通常向水箱中加水，使吹出的风比无水时凉爽。下表是某品牌空调扇部分参数。
项目
参数
项目
参数
额定电压
220伏
额定功率
50瓦
空机质量
7.5千克
单个轮子接触地面面积
2厘米2
水箱容量
0.5升
轮子数量
4个
蒸发量
1升/时
电源线长度
1.2米
（1）向水箱的水里再加入一些碎冰，可降低水温，使吹出的风比只有水时更凉爽。加冰可降低水温的原因有____。
（2）人在运动大量出汗后，对着空调扇吹，很容易感冒。此时，在脑干调节下，皮肤血管收缩，血流量减少，皮肤温度下降，散热量____，从而维持人体体温恒定。
（3）小科阅读参数表发现，该空调扇比较省电。计算该空调扇正常工作10小时消耗的电能。
（4）计算水箱加满水时该空调扇对水平地面的压强。
（5）该空调扇底座安装了万向轮，方便移动。但在其他设计上仍存在缺陷，为更方便用户使用，请结合表中参数提出条改进建议：____。
【答案】（1）水箱中的冰熔化吸收水的热量，使水的温度降低；冰熔化后，冰水混合物的温度低于原来水的温度，两者之间存在温度差，发生热传递，使水的温度进一步下降使吹出的风比只有水时更凉爽；
（2）减少； （3） 0.5kW•h； (4)1×105Pa； (5) 加大水箱的容积，避免频繁加水；加长电源线，方便距离远些使用。
【解析】（1）冰熔化吸热，使水的温度降低；冰熔化后，冰水混合物的温度低于水的温度，两者之间存在温度差，发生热传递，使水的温度进一步下降；
（2）蒸发吸热，冷刺激使皮肤血管收缩血流量减少，皮肤温度下降，散热量减少，从而维持人体体温恒定；
（3）有P＝可得，该空调扇正常工作10小时消耗的电能：W＝Pt＝50×10﹣3kW×10h＝0.5kW•h；
（4））水箱中水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5×10﹣3m3＝0.5kg，
水箱对水平面的压力等于重力，即F＝G总＝m总g＝（0.5kg+7.5kg）×10N/kg＝80N，
水箱对水平面的压强为：p＝＝1×105Pa；
（5）根据表中数据知水箱的容积较小，需要经常加水；有表格数据知电源线的长度只有1.2米，不能远距离使用；针对以上提出改进措施。
8.（2019 广西北部湾经济区）．如图所示，利用电动机通过滑轮组（虚线框内的滑轮组未画出）依次拉动物体A、B。图中效率为60%的电动机拉绳子的功率为30W且保持不变，不计绳重与摩擦，动滑轮的重力为6N，拉动A向右做匀速直线运动时，A所受阻力为24N，电动机拉绳的力为F1，此过程中，A所受的拉力与阻力的大小______（选填“相等”或“不相等”），电动机工作3s消耗的电能为__________J。拉动B向右做匀速直线运动时，B所受阻力为18N，电动机拉绳的力为F2，F2比F1小2N，此时电动机拉绳的力F2为_______N。
【答案】（1）相等 ；（2） 150 ；（3） 6。
【解析】由于A做匀速直线运动，所以A所受的拉力与阻力是一对平衡力，则两个力的大小相等；根据题意，电动机的输出功率即有用功率为P出=30W，由得电动机消耗的总功率为，则电动机工作3s消耗的电能为；设有n股绳子承担拉力，则有 ①， ②，又 ③，解得，代入②得F2=6N。
9.(2019 贵州省毕节市)如图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30Ω，R2＝10Ω．当闭合开关S1、S，断开S2时，电流表的示数为0.4A。
（1）求电源电压；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，求电流表的示数；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，求整个电路消耗的电能。
【答案】(1) 12V；(2) 1.2A；(3) 1920J。
【解析】（1）当闭合开关S1、S，断开S2时，电路为R1的简单电路，电流表测通过的电流，
由I＝可得，电源电压：U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电路为R2的简单电路，电流表测通过的电流，
则电流表的示数：I2＝＝＝1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，R1与R2并联，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过R1、R2的电流不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流：I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，
通电100s整个电路消耗的电能：W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。
答：（1）电源电压为12V；
（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电流表的示数为1.2A；
（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，整个电路消耗的电能为1920J。
10.（2019 浙江省宁波市）近年来越来越多的人喜欢骑单车健身。某公司设计了一款轻便易用的USB发电机，主体部分为一个黑色盒子，内置电池及发电装置，只需将它固定在单车后轮并穿过车链，当踩动车链时，即可产生电能。该产品同时还附设一条USB线，将之固定在车把上，即可为手机等装置充电。请回答下列问题：
（1）从能量转化角度分析，USB发电机将 能转化为电能。
（2）小科骑该款单车20min行驶了5km，求他的骑行速度。
（3）设USB发电机内部电池和手机的初始电量都为0，输出电流与骑车速度之间的关系如下表。若小科以18km/h的速度边骑单车边给手机充电，要将电池容量为1800mA•h的手机充电量达50%，至少需要骑车多少时间？
骑车速度/km•h﹣1
10
14
18
22
26
输出电流/mA
220
280
360
450
580
【答案】(1) 机械能；（2）15km/h；（3）2.5h。
【解析】解：（1）由题意可知，“当踩动车链时，即可产生电能”这一过程中发电机可将机械能转化为电能；
（2）他的骑行速度：v＝＝＝15km/h；
（3）当车速为18km/h时，查表可知，此时输出的电流为360mA，
则要将电池容量为1800mA•h的手机充电量达50%，至少需要的骑车时间为：
t＝＝＝2.5h。
答：（1）机械；
（2）小科骑该款单车的平均速度是15km/h。
（3）要使手机充电量达50%，至少需要骑车2.5h。
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