17 1 电能与电功 情景引入 周末 李明和爸爸坐在电视机前 正兴致勃勃地收看精彩足球比赛 经过激 烈的较量 中国队终于获得了胜利 父子俩欣喜若狂 这时妈妈走进来说 瞧 你们高兴的 该吃饭啦 电视机工作了这么长时间 还能总让它为你们 做工 啊 该让它 休息 一下了 妈妈这句话中 做工 二字使李明脑子里闪 现一个问题 电视机工作时电流 做功 了吗 电能转化为什么形式的能了 教材研究 问题 1 什么是电功 我们知道 电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式的能的过程 所以当 电能转化为其他形式的能时 我们就说电流做了功 电流做了多少功就会消耗多 少转化为的能 问题 2 如何测量电功 日 常 生 活 中 测 量 电 功 的仪 表是 俗 称 如图 17 1 1 中电能表面板上的一些参数 其中 220V是指 10A 20A 是指 600revs KWh是指 典例分析 17 1 1 例 1 关于电功 下列说法中正确的是 A 电能转化为动能叫电功 B 电能表是测量消耗电能多少的仪表 不能测量电功 C 千瓦是电功的单位 D 焦耳是电功的单位 解析 电流做功的过程 实质是电能转化为其他形式能的过程 其他形式的 能 包括动能 光能 内能等 因此 电能转化为动能叫做电功 的说法不全面 电能表是测量一段时间内消耗多少电能的仪表 电流做了多少功 就会消耗多少 电能 即用电器消耗的电能等于电流做的功 所以电能表能测量出电功 电功的 单位和能量的单位一样 是焦耳和千瓦时 千瓦不是电功的单位 答案 D 例 2 在电能的生产和使用过程中 存在着能量的转化 下表列举了一些实例 请你将其中的空白项填写完整 解析 火力发电要燃烧煤炭 把化学能转化为电能 风力发电是将风 流动 的空气的动能转化为电能 太阳能电池利用太阳光发电 把光能转化为电能 洗 衣机工作时电动机转动 把电能转化为动能 电饭锅利用电流的热效应加热食品 把电能转化为内能 答案 如下表所示 实例能量转化 火力发电化学能 转化为 电能 风力发电 太阳能电池 洗衣机洗衣 电饭锅做饭 实例能量转化 火力发电化学能 转化 为 电能 风力发电动能电能 太阳能电池光能电能 洗衣机洗衣电能动能 电饭锅做饭电能内能 达标训练 1 电流做功的过程 实际上就是转化为的过程 电流做 了多少功就会消耗多少转化为的能 2 国际单位制中电功的单位是 生活中常用做电功的单 位 它们的换算关系是 我国的长江三峡水利发电站年发电量达 8 47 10 10 KW h 合 J 3 下列情况中 不属于电流做功的是 A 电风 扇转动 B 发电机发电 C 空调机制 热 D 电脑处理数据 信息 4 电炉接通电源后 电流做功的过程是将 A 电能转化为机械能 B 电能转化为为化学能 C 电能转化为热能 D 电能转化为动能 5 电流通过电动机做了1 63 10 8J 的电功 则消耗了 J 的电能 若有 80 转化为机械能 则机械能等于 J 6 小丽家电能表的视窗在月初和月底显示的数字如图 17 1 2所 示 她 家 这 一 个 月 消 耗 电 能 kW h 若 1度电的电费按 0 6 元计算 则她家这个月的电费是 元 7 小 明 家 电 能 表 月 初 的 示 数 如 图 17 1 3 所 示 如 果 他 家 个 月 用 了 1 7 1 2 l20 度电 则月末电能表的示数应为 本月 用电与完全燃烧质量为 kg的焦炭所释放的热量相等 0 7 5 l 6 0 8 4 0 2 焦炭的热值 q 3 0 10 7J kg 8 小明仔细观察家中的电视机 电风扇 白炽灯和节能灯四种电器 发现它们上 面都标有 220V 40W 的字样 若它们都在额定电压下工作相同的时间 则产生 的热量最多的是 A 电视机 B 电风扇 C 白炽灯 D 节能灯 9 今 年 年 初 我 国 南 方 地 区 的 冰 冻 雪 灾 牵 动 了 全 国 人 民 的 心 1 7 1 3 1 雪灾中 电线覆冰导致断线 若某地相邻两电线杆间某根电线 的自重为 3000N 雪灾时该电线上所覆冰层的体积达到10m 3 则这些 冰的重力是电线本身重力的多少倍 g取10N kg 冰 0 9 10 3kg m3 2 雪灾造成全国较大范围的供电紧张 严重时 按一天计 缺少电能 3 4 10 15J 这些电能相当于完全燃烧多少吨煤所产生的能量 q煤 3 4 10 7J kg 中考试题 1 如图所示的电路中 电源电压为3V 电阻 R1的阻值是 10 开关闭合后 通 过电阻 R2的电流是 0 5A 1 请参考下面方框内的示例 自主设问并回答 2个相关物理量 所求的量不能 与示例相同 2 若通过时间为 10s 求这段时间内电流所做的总电功 解析 这是一道开放性题 要求学生灵活运用所学过的电学知识解题 其解法是 多样的 简单的解法可以利用欧姆定律求电流 电压和电阻 复杂一点可以利用 电功率或电功 1 可求的物理量较多 比如 电阻R2两端的电压 U2 电阻 R2 的阻值 电阻 R1的电流 电路中的总电流等等 答案 1 因为 R1 R2并联 则 U2 U 3V 所以 R2 U2 I2 3V 0 5A 6 2 通过电阻 R1的电流为 I1 U1 R1 3V 10 0 3A 则电路中的总电流为 I总 I1 I2 0 3A 0 5A 0 8A 电流所做的总功为 W总 UI总t 3V 0 8A 10S 24J 2 家庭中的电灯 电视机 电风扇等用电器都是联 在电路中的 小林家4 月底电能表读数为2708 7 kW h 5 月底电能表读数 如图 17 1 4 所示 那么 5 月份他家消耗了kW h的电能 解析家庭电路中的用电器是并联的 电能表前后两次读数差就是这段时间消耗 的电能 答案并 110 课堂测评 1 电阻 R1与R2串联后接在 12V的电源两端 R2阻值为 10 通过 R1的电流为 0 2A 则 5min 内电流通过 R1做的功为 J 通过 R2做的功为 J 2 下列过程中 机械能转化为电能的是 A 干电池放电 B 给蓄电池充电 C 风力发电 D 电动机带动水泵 抽水 3 下列电器正常工作时 每秒做功几十焦耳的是 A 电饭煲 B 教室里的一盏日光灯 示例 求 电阻 R1两端的电压 U1 解 由并联电路特点可知 U1 U 3V 17 1 C 家里手电筒里的灯泡 D 无法确定 4 电流通过导体所做的功取决于 A 通过导体的电流 B 通过导体的电流和 导体两端的电压 C 通过导体的电流 导体两端的电压及通电时间 D 通过导体的电流 导体两端的电压及导体的电阻 5 阅读材料 回答问题 专家告诉记者 很多人以为不看电视 不开空调 不开电脑就不会耗电 事实上 只要电源插头没有拔掉 大多数家电在关机状态下都存在电能消耗 电脑有4 8 瓦的功耗 电视机有 8 1 瓦的功耗 电表照样走字 所有电器加在一起 相当于 家里开着一盏 15瓦至30瓦的长明灯 小明看完这则消息后 决定测一下他家的电视机待机耗多少电 国庆节他要随父母外 出旅游 在征得父母同意后 设计了如下方案进行探究 让电视机处于待机状态 然后拔掉其它所有用电器的电源插头 记下时间和家中电能表的读数 旅游回来 后 再记下时间和电能表的读数 记录数据如下 2007年10月1日上午 9 00 电能表示数 375 5kW h 2020年10月5日上午13 00 电能表示数 376 4kW h 1 小明旅游期间 他家的电视机消耗的电能是多少kW h 电视机在待机状态 下消耗的电功率是多少 W 2 估计某市共有近 100万台电视机 假设平均每台电视机每天处于待机状 态15h 待机功率与小明家电视机相同 则每月 按30天计 共浪费的电能约为 多少kW h 3 要显著降低电视机这种不正常的电能消耗 你认为应该采取什么措施 要求简明扼要 第十七章电能和电功率参考答案 17 1 电能与电功 达标训练 1 电能其他形式的能电能其他形式的能 2 J KW h 1 KW h 3 6 10 6J 3 0492 10 17J 3 B 4 C 5 1 63 10 8 1 304 10 8 6 88 6 53 16 7 202 6 14 4 8 C 9 300 10 5t 课堂测评 1 600 120 2 C 3 B 4 C 5 1 0 9 kW h 9W 2 4 05 10 6 3 电视 机不使用时关掉电源或拨掉插头