寒假训练10 电能、电功、电功率-【寒假分层训练】2024年九年级物理寒假培优练（人教版）

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作业10 电能、电功、电功率
1．电功：电流所做的功叫电功。
（1）电功的符号是W，单位是焦耳（焦，J）。电功的常用单位是度，即千瓦时（kW·h）。
（2）1 kW·h＝3.6×106 J
2．电流做功的过程，实际上就是电能转化为其他形式能的过程。
3．电流在某段电路上所做的功，等于电功率与通电时间的乘积，还等于这段电路两端的电压与电路中的电流以及通电时间的乘积。
电功的计算公式为：
3．电功率：电流在1秒内所做的功叫电功率。
（1）电功率符号是P，单位是瓦特（瓦，W），常用单位为千瓦（kW）。
（2）1 kW＝103 W
4．电功率的物理意义：表示消耗电能的快慢。
5．电功率的定义式：
1．（2023·山东青岛·统考中考真题）有一块手机用的电池，上面标明电压为3.7 V，容量为4000 mA·h，它充满电后大约储存的电能为（ ）
A．5.3×104 JB．5.3×107 J
C．14.8 JD．14.8 kW·h
【答案】A
【详解】根据电功的计算公式W=UIt可得电池充满电后大约储存的电能为，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
2．（2023·山东青岛·统考中考真题·多选）某品牌电热水壶，部分参数如图所示，它正常工作245s，可将体积为2L、温度为20℃的水加热到70℃。下列分析正确的是（ ）
A．电热水壶正常工作时的电流约为0.12 A
B．电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为26.9 Ω
C．电热水壶整个过程消耗的电能是4.41×105 J
D．电热水壶中的水吸收的热量为4.2×105 J
【答案】BCD
【详解】A．根据电热水壶的额定功率和额定电压，其正常工作时的电流约为，故A错误；B．根据电功率公式可得电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为，故B正确；C．电热水壶整个过程消耗的电能是，故C正确；D．电热水壶中水的质量为，电热水壶中的水吸收的热量为，故D正确。故选BCD。
3．（2023·山东滨州·统考中考真题）如图所示，电源电压恒定不变，定值电阻的阻值为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，则电源电压为 V，定值电阻在1 min内消耗的电能为 J。

【答案】3 36
【详解】[1]由电路图可知，S闭合，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且等于电源电压，所以由可得，电源电压为，[2]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的电流为，由得，R2的阻值为，根据W=UIt得，R2在1 min内消耗的电能为W=UI2t=3 V×0.2 A×60 s=36 J。
4．（2023·江苏常州·统考中考真题）小明家的电能表表盘如图所示，他家同时工作的用电器总功率不能超过 W。当电路中只有电饭煲工作时，电能表指示灯在内闪烁80次，则电饭煲工作时的功率为 W。
【答案】8 800 1 500
【详解】[1]电能表上所标“220 V 10（40）A”，说明电能表的工作电压为220 V，平时工作允许通过的最大电流为40 A，他家同时使用的用电器总功率不能超过P最大=UI最大=220V×40A=8800W；
[2]“”表示，每消耗电能，电能表指示灯闪烁3200次，则电能表闪烁80次消耗的电能为，电饭煲工作时的功率为。
5．（2021·浙江杭州·统考中考真题）如图所示电路中，电源电压恒为4.5 V，灯泡规格是“3 V 0.75 W”。
（1）灯泡正常工作时，电压表V1、V2示数分别为多少？滑动变阻器接入的电阻为多少？
（2）灯泡正常工作4分钟，整个电路消耗的电能是多少？
【答案】（1）3 V 1.5 V 6 Ω （2）270 J
【详解】（1）闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电压表V1测灯泡两端电压，电压表V2测滑动变阻器两端的电压，灯泡正常工作时，灯泡两端的电压等于灯泡的额定电压，所以电压表V1的示数为3 V，串联电路总电压等于各分电压之和，所以滑动变阻器两端的电压
UH＝U﹣UL＝4.5 V﹣3 V＝1.5 V
即电压表V2的示数为1.5 V，灯泡正常工作时的电流
串联电路各处电流相等，由欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的电阻
（2）灯泡正常工作4分钟，整个电路消耗的电能
W＝UIt＝4.5 V×0.25 A×4×60 s＝270 J
6．（2023·内蒙古通辽·统考中考真题）小华家有一个标有“220V 2200W”的即热式水龙头，在使用时发现不能满足家人对冬夏两季水温的需求，于是他增加了两个相同的发热电阻R和两个指示灯（指示灯电阻不计），设计了如图甲所示的电路进行改进，其中为改进前水龙头的发热电阻，开关可以同时与a、b相连或只与c相连，使其具有两档工作状态（忽略发热电阻阻值的变化）。
（1）请求出的阻值；
（2）改进前，小华关闭家中其他用电器，只让该水龙头工作，发现家中电能表（如图乙所示）1 min转20r，请求出此时该水龙头的实际功率；
（3）改进后，水龙头正常工作时两档电功率之比为4∶1，请求出正常工作时高温档的电功率。

【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据可得，的阻值为
（2）根据图乙可知，当电能表转600 r时，消耗的电能为，当转20r时，消耗的电能为
则此时该水龙头的实际功率为
（3）由电路图可知，将开关S与a、b相连时，电阻R与R0并联，电阻较小，根据，可知，此时电路的总功率最大，水龙头处于高温状态，由电路图可知，将开关S与c相连时，R与R0串联，总电阻较大，总功率较小，水龙头处于低温状态，因为水龙头分别处于高温挡与低温挡时，两档电功率之比为4∶1，则有
可得
解得
则高温挡时的电功率为
答：（1）的阻值为；
（2）该水龙头的实际功率为；
（3）正常工作时高温档的电功率为。

1．（2023·江苏南通·统考中考真题）某智能手机的锂电池上标有“”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。若给锂电池充入80%的电能，需要充电40 min，此时手机的快充电流大小跟哪种用电器正常工作时的电流最接近（ ）
A．节能灯B．电风扇C．电饭锅D．电冰箱
【答案】C
【详解】此时手机的快充电流，A．节能灯正常工作时的电流约0.1A，故A不符合题意；BD．电风扇、电冰箱正常工作时的电流约1 A，故BD不符合题意；C．电饭锅正常工作时的电流约5 A，故C符合题意。故选C。
2．（2023·西藏·统考中考真题）如图所示，电源两端电压恒为，定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，开关闭合后，滑动变阻器的滑片从最右端滑至中点的过程中，下列选项正确的是（ ）

A．电流表的示数变小B．电流表示数的最大值与最小值之比是
C．电路中的最大功率是D．通电，电阻消耗的电能是
【答案】C
【详解】A．由图可知，电阻R1和变阻器R并联，电流表测量干路中的电流，开关闭合后，滑动变阻器的滑片从最右端滑至中点的过程中，变阻器连入电路的电阻变小，由电阻的并联可知电路的总电阻变小，由可知电路中的电流变大，即电流表的示数变大，故A错误；B．滑动变阻器的滑片在中点时，电路的总电阻最小，由欧姆定律可知电路中的电流最大，电流表的示数最大，最大值，滑动变阻器的滑片在最右端时，变阻器连入电路的电阻最大，由电阻的并联可知电路的总电阻最大，由可知电路中的电流最小，电流表的示数最小值，电流表示数的最大值与最小值之比，故B错误；C．电路中的最大功率是P大=UI大=12 V×1.8 A=21.6 W，故C正确；D．通电，电阻消耗的电能是故D错误。故选C。
3．（2023·上海·统考中考真题）某导体两端的电压为3V时，10s通过导体横截面的电荷量大小为5 C，此时通过导体的电流为 A，电流做的功为 J；当导体两端的电压为6V时，它的电阻为 Ω。
【答案】0.5 15 6
【详解】[1]通过导体的电流为，[2]电流做的功，[3]当导体两端的电压为3 V时，电阻为，导体的电阻是导体本身的一种性质，与电压跟电流无关，故导体两端的电压为6 V时，电阻还是6 Ω。
4．（2023·辽宁丹东·统考中考真题）小潘家的电能表上标着“”。他将家里台式电脑单独接入电路，工作3min，电能表转盘转了30转，台式电脑消耗的电能为 J，电功率为 W。
【答案】 200
【详解】[1]是指每消耗的电能，电能表转3000转，因此电能表转盘转30转所消耗的电能为；
[2]电功率为。
5．（2023·四川攀枝花·统考中考真题）某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大功率为990 W。S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。R1、R2、R3为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220 V的家庭电路中，当开关S旋至1挡时，电路的工作电流为1A；当开关S旋至2挡时，电路的功率为550 W。某次用2挡烹饪中，用时1 min将质量为50 g、比热容为的某种食物从20℃加热至119℃。求：
（1）电阻R1、R2、R3的阻值；
（2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。

【答案】（1）132 Ω 88 Ω 110 Ω （2）60%
【详解】（1）旋至2档时，R1被短接，仅有电阻R2接入电路，则R2的阻值为
旋至1档时，R1和R2串联，电阻最大，功率最小，此时电路中总电阻为
则R1的阻值为
旋至3档时，R2和R3并联，功率最大，此时R3的功率为
R3的阻值为
（2）2档加热食物，产生的热量为
食物吸收的热量为
加热效率为
答：（1）电阻R1、R2 、R3的阻值分别为132Ω，88Ω，110Ω；
（2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率为60%。
6．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）小明家一款新型电烤箱铭牌上的部分参数如图甲所示，其简化电路如图乙所示，R1、R2均为电热丝（阻值不随温度变化）。求：
（1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流？
（2）电热丝R2的阻值？
（3）傍晚用电高峰期，小明想测量电烤箱在工作时的实际电压，于是他断开了家中其他用电器，仅让电烤箱在加热状态下工作，1 min内如图丙所示的电能表转盘转了50 r．则电烤箱两端的实际电压是多少？

【答案】（1）0.5A；（2）44Ω；（3）200V
【详解】（1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流
（2）当S闭合，S1接右边接线柱b时，R1单独工作，电路中电阻最大，电源电压一定，由可知，此时电功率最小，电路处于保温挡位；当S闭合，S1接a时，电阻R1和R2并联，电路中电阻最小，电源电压一定，由可知电功率最大，处于加热档，此时R1的电功率
P1=P保温=110W
R2的电功率
电热丝R2的阻值
（3）S闭合、S2接左边接线柱a时，电阻R1和R2并联，处于加热挡位，P加热=1 210 W，总电阻
电能表转盘转了50r，电烤箱消耗的电能
电烤箱的实际功率
电路的实际电压
答：（1）该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流为0.5 A；
（2）电热丝R2的阻值为44 Ω；
（3）电烤箱两端的实际电压是220 V。
1．（2023·广东深圳·统考中考真题）已知，，琴琴同学分别按图甲和图乙两种方式将两电阻连接在一起，则（ ）
A．图甲中R1与R2的电流比
B．图乙中R1与R2的电压比
C．图甲与图乙的总功率比
D．图甲与图乙的总功率比
【答案】C
【详解】A．图甲中两电阻串联，根据串联电路中电流处处相等可知，通过与的电流相等，即，
故A不符合题意；B．图乙中两电阻并联，根据并联电路的电压规律可知， 与两端的电压相等，则，故B不符合题意；CD．根据电功率的公式，可得，，图甲与图乙的总功率比，故C符合题意，D不符合题意。故选C。
2．（2023·四川巴中·统考中考真题）在如图所示的电路中，已知电源电压4.5 V且保持不变，电压表的量程为0~3 V，电流表的量程为0~0.6 A，定值电阻R1标有“2.5 V 5 Ω”字样，滑动变阻器R2标有“10 Ω 1 A”字样。在保证电路安全的前提下，下列判断正确的是（ ）

A．电路中允许通过的最大电流为
B．滑动变阻器允许调节的最小阻值为
C．电压表的变化范围为1.5~3V
D．滑动变阻器的最大电功率为
【答案】D
【详解】A．根据欧姆定律，定值电阻R1允许通过的最大电流为，故A错误；B．当电路中电流最大时，电路中允许的最小总电阻为，滑动变阻器允许调节的最小阻值为，故B错误；C．当电路中电流最大时，R1两端电压即电压表的示数为，当滑动变阻器接入最大电阻时，电路中最小电流为，此时R1两端电压为，所以电压表的变化范围为1.5~2.5 V，故C错误；D．滑动变阻器的电功率为，当时，滑动变阻器功率最大，最大功率为，故D正确。故选D。
3．（2023·湖北武汉·统考中考真题）我国确立了到2025年实现可再生能源年发电量在3.3×1012千瓦时左右的目标，为了实现上述目标，可以大力发展风能发电和水能发电。我国的“奋进号”潮流能发电机组是世界上单台容量最大的潮流能发电机组，它的吊装如图所示，其核心部件是“水下大风车”，将它安装在海底，可以利用海水的潮流能发电。请回答下列问题：
（1）3.3×1012千瓦时= 焦耳。
（2）涨潮或落潮期间，海水冲击位于海底的“水下大风车”，带动潮流能发电机发电，在这个过程中 能转化为 能。

【答案】 机械能 电能
【详解】[1]电能的国际单位是焦耳，简称焦，符号是J，常用的电能单位还有千瓦时，符号为kW•h，在日常生活中也叫做度，并且1kW•h=3.6×106J ，则通过换算可得，[2][3]在利用潮汐发电的过程中，能量的转化情况是海水的机械能传递给发电机，通过发电机转化为电能，即机械能转化为电能。
4．（2023·山东德州·统考中考真题）如图所示，某家用电热水壶有“高温”、“低温”两挡，已知定值电阻与阻值相等，“低温挡”正常工作时的功率为，则的阻值为 。在标准大气压下，用“高温挡”加热初温为15℃、质量为的水，该过程消耗的电能为 J，若产生的热量全部被水吸收，则水的温度升高了 ℃。

【答案】50 85
【详解】[1][2][3]当开关S1、S2均闭合时，R1被短路，电路中只有R2工作，当开关S2闭合，S1断开时，R1、R2串联；根据，当开关S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，总电阻最大，总电功率最小，为低温挡。当开关S1、S2均闭合时，R1被短路，电路中只有R2工作，此时电阻最小，电功率最大，电热水壶处于高温挡；“低温挡”正常工作时，电路的总电阻为，已知R1、R2阻值相等，所以两电阻的阻值为R1=R2=50 Ω，所以高温挡的功率为，该过程消耗的电能为，若产生的热量全部被水吸收，则水吸收的热量为，所以，水升高的温度为，由计算得，水的末温是t=t0+Δt=15℃+96.8℃=111.8℃>100℃，1标准大气压下水的沸点是100℃，所以水的末温是100℃，水实际升高的温度为100℃-15℃=85℃。
5．（2023·江苏常州·统考中考真题）小明家安装了某品牌小厨宝，其加热电阻丝的规格为“”，水箱容积。（，）正常工作时，问：
（1）加热电阻丝的阻值？
（2）若水箱内加满水，把水从加热到，加热时间至少多长？
【答案】（1）24.2 Ω （2）630 s
【详解】（1）加热电阻丝的阻值
（2）若水箱内加满水，水的质量为
把水从加热到，水吸收的热量为
消耗的电能为
加热时间为
答：（1）加热电阻丝的阻值为24.2Ω；
（2）若水箱内加满水，把水从加热到，加热时间至少630s。
6．（2023·黑龙江·统考中考真题）图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如乙图所示，R1和R2是电热丝，通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换，低温挡功率为440 W，高温挡功率为880W，已知粥的比热容c粥=4.0×103 J/(kg·℃)。求：
（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2 kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间；
（4）若实际正常使用高温挡加热的时间为800 s，该电饭锅的加热效率。

【答案】（1）2 A （2） （3）600 s （4）75%
【详解】（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流
（2）由图乙可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电饭锅处于高温挡；当只闭合S1时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电饭锅处于低温挡；R2的电功率
R2的阻值
（3）粥吸收的热量
不考虑热量损失，电饭锅消耗的电能
电饭锅工作的时间
（4）电饭锅实际消耗的电能
该电饭锅的加热效率
答：（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流为2 A；
（2）电热丝R2的阻值为110 Ω；
（3）若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2 kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间为600s；
（4）若实际正常使用高温挡加热的时间为800 s，该电饭锅的加热效率为75%。
1．（2023·山东济南·统考中考真题）商场中，卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说：微波炉很省电，用一次花不了多少电费；顾客说：我觉得微波炉很费电，我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看，售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时（ ）
A．消耗较少的电能，消耗较多的电能
B．电功率较小，电功率较大
C．电功率较小，消耗较多的电能
D．消耗较少的电能，电功率较大
【答案】D
【详解】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“微波炉很省电，用一次花不了多少电费”，即售货员是从消耗较少的电能角度说的；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，会烧断保险丝，相同时间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。故选D。
2．（2023·山东威海·统考中考真题·多选）如图所示，电源电压为4.5 V，R1阻值为6 Ω，滑动变阻器规格为“”，电压表量程为“”，电流表量程为“”，在保证电路安全的前提下，闭合开关，调节滑动变阻器，下列说法正确的是（ ）
A．滑片向右滑动时，电压表示数变大
B．滑片向左滑动时，电流表示数变大
C．连入电路的最小阻值是
D．电路最大总功率为
【答案】BD
【详解】由电路图可知，串联，电流表测电路电流，电压表测两端的电压。AB．滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则总电阻变大，根据知，电流变小。再根据知定值电阻两端电压变小，即电压表示数变小。滑片向左滑则反之。故A错误，B正确。CD．分析得，在保证电路安全的前提下，当定值电阻两端电压为3 V时，电路中电流最大，最大电流为，此时连入电路的阻值最小，最小阻值为，根据，此时电路总功率最大，最大总功率为，故C错误，D正确。故选BD。
3．（2023·山东烟台·统考中考真题）如图甲所示，电源电压恒定不变，的阻值为，图乙是小灯泡L的电流与电压关系的图像。当只闭合时，电压表示数为，通过小灯泡的电流为 A，电源电压为 V；当只闭合时，电压表示数为，电路在内消耗的电能为 J。

【答案】0.6 8 384
【详解】[1]如电路图甲所示，当只闭合时，灯泡与R1串联，电压表测灯泡两端电压，电压表示数为，如图乙所示，当小灯泡两端电压为2 V时，通过电路的电流为0.6 A。
[2]串联电路中电流处处相等，则电阻R1两端的电压为，根据串联电路中电压规律，电路总电压等于各部分电压之和，故电源电压为；
[3] 如电路图甲所示，当只闭合时，灯泡与R2串联，电压表测灯泡两端电压，电压表示数为，如图乙所示，当小灯泡电压为4 V时，通过电路的电流为0.8 A。电路在内消耗的电能为。
4．（2023·四川达州·统考中考真题）小明家的电能表面板如图所示，图中电能表的示数为 kW·h，他家同时使用的用电器总功率不能超过 W，家里新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为 W。
【答案】219.6 2200 1200
【详解】[1]电能表最后一位读成小数，图中电能表的示数为219.6 kW·h。
[2]由图知，电能表的额定电压为220V，允许通过的最大电流为10A，由P=UI可知，他家同时使用的用电器总功率不能超过
[3]空调单独工作5min消耗的电能为
空调的实际电功率为
5．（2023·辽宁大连·统考中考真题）某品牌电水壶的额定功率为800 W。该电水壶正常工作500 s，将质量为1.5 kg的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），在此过程中，试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）电水壶消耗的电能是多少？
（3）电水壶加热水的效率是多少？
【答案】（1） （2） （3）94.5%
【详解】（1）根据公式
可得，水吸收的热量为
（2）电热水壶正常工作，
P=P额=800 W
根据电功率公式
可得，电水壶消耗的电能为
（3）该电热水壶的加热效率为
答：（1）水吸收的热量是；
（2）电水壶消耗的电能是；
（3）电水壶加热水的效率是94.5%。
6．（2023·辽宁抚顺·统考中考真题）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时的电功率为220 W。R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为123.2 Ω。【c中药取4.0×103J/(kg·℃)】求：
（1）中药壶在文火状态下的电流；
（2）将3 kg中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量；
（3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。

【答案】（1）1 A （2）9.6×105 J （3）1 920 s
【详解】（1）根据，中药壶在文火状态下的电流
（2）中药吸收的热量
（3）当S1接b时，R1和R2串联在电路中，为文火状态，根据
电路的总电阻
根据串联电路电阻的特点，R1的阻值为
当S1接a时，只有R1在电路中，为急火状态
不计热量损失W=Q吸，根据，加热过程所用时间
答：（1）中药壶在文火状态下的电流1 A；
（2）中药吸收的热量9.6×105 J；
（3）加热过程所用时间1 920 s。