九年级物理下册教程——电功率与生活用电

适用年级：九年级 | 学期：下册 | 科目：物理

本教程系统讲解九年级下册物理核心内容，涵盖电功率的计算、家庭电路、安全用电、电与磁等知识，配合实验与计算训练，帮助同学们扎实掌握重点知识。

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目录

1. 第一章 电功率
2. 第二章 电功率的计算与应用
3. 第三章 家庭电路
4. 第四章 安全用电
5. 第五章 电与磁
6. 第六章 综合练习与参考答案

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第一章 电功率

1.1 电功率的概念

在日常生活中，我们会发现不同的用电器消耗电能的速度不同。一个100W的灯泡比一个40W的灯泡更亮，这是因为它消耗电能的速度更快。为了描述用电器消耗电能的快慢，物理学中引入了电功率这个物理量。

电功率的定义：电流在单位时间内所做的功叫做电功率。电功率是表示电流做功快慢的物理量。

电功率的计算公式为：

P = W / t

其中：P 表示电功率，单位是瓦特（W）；W 表示电功（电能），单位是焦耳（J）；t 表示时间，单位是秒（s）。

电功率的常用单位及其换算关系：

• 1 千瓦（kW） = 1000 瓦特（W）
• 1 瓦特（W） = 1 焦耳/秒（J/s）

生活实例：一台空调的额定功率约为1000W～3000W，一个LED灯泡的功率约为5W～20W，一台电冰箱的额定功率约为100W～200W。功率越大，表示用电器在相同时间内消耗的电能越多。

1.2 额定电压与额定功率

每个用电器上都有一个铭牌，标注着该用电器正常工作时的电压和功率，这就是额定电压和额定功率。

• 额定电压（U₀）：用电器正常工作时的电压。我国居民用电的额定电压为220V。
• 额定功率（P₀）：用电器在额定电压下工作时的电功率。
• 实际电压：用电器实际工作时两端的电压。
• 实际功率：用电器在实际电压下工作时的电功率。

重要关系：

• 当实际电压等于额定电压时，实际功率等于额定功率，用电器正常工作。
• 当实际电压大于额定电压时，实际功率大于额定功率，用电器可能被烧坏。
• 当实际电压小于额定电压时，实际功率小于额定功率，用电器不能正常工作。

1.3 电功的计算

电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。电功的计算公式：

W = UIt

其中：W 表示电功，单位是焦耳（J）；U 表示电压，单位是伏特（V）；I 表示电流，单位是安培（A）；t 表示时间，单位是秒（s）。

电功还有一个常用单位——千瓦时（kW·h），也叫做"度"。

1 kW·h = 3.6 × 10⁶ J

电能表（电度表）就是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。电能表的计数器上先后两次读数之差就是这段时间内消耗的电能。

注意：电能表上标有"××r/(kW·h)"或"××imp/(kW·h)"的参数，表示每消耗1kW·h的电能，转盘转动的圈数（或指示灯闪烁的次数）。利用这个参数，可以测量某段时间内消耗的电能。

1.4 知识点总结

概念	定义	公式	单位
电功率	电流单位时间内做的功	P = W/t	瓦特（W）
电功	电流所做的功	W = UIt	焦耳（J）或kW·h
额定电压	用电器正常工作时的电压	—	伏特（V）
额定功率	额定电压下的电功率	P₀ = U₀I₀	瓦特（W）

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第二章 电功率的计算与应用

2.1 电功率的基本计算

结合欧姆定律 I = U/R，电功率可以有多种表达形式：

基本公式：

P = UI

推导公式（纯电阻电路）：

P = I²R

P = U²/R

其中：P 是功率（W），U 是电压（V），I 是电流（A），R 是电阻（Ω）。

注意：P = I²R 和 P = U²/R 仅适用于纯电阻电路（即电能全部转化为内能的电路，如电热器、白炽灯等）。对于含有电动机的电路（如电风扇、洗衣机），由于电能不仅转化为内能，还转化为机械能，因此只能使用 P = UI 来计算总功率。

2.2 串联和并联电路中的电功率

串联电路中的功率分配：

在串联电路中，各用电器的电流相等。根据 P = I²R，功率与电阻成正比：

P₁/P₂ = R₁/R₂

即：串联电路中，电阻越大的用电器，消耗的功率越大。

并联电路中的功率分配：

在并联电路中，各用电器两端的电压相等。根据 P = U²/R，功率与电阻成反比：

P₁/P₂ = R₂/R₁

即：并联电路中，电阻越小的用电器，消耗的功率越大。

总功率：

无论串联还是并联，电路的总功率等于各用电器功率之和：

P总 = P₁ + P₂ + ... + Pₙ

2.3 电功率的测量——伏安法

测量小灯泡电功率的实验是初中物理的重要实验之一。

实验原理：P = UI

实验器材：电源、开关、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、导线若干。

实验电路图：小灯泡与滑动变阻器串联，电压表并联在小灯泡两端，电流表串联在电路中。

实验步骤：

1. 按照电路图连接实物，开关断开，滑动变阻器调到最大阻值处。
2. 闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数等于小灯泡的额定电压。
3. 此时电流表的示数为额定电流，记录数据，计算额定功率：P₀ = U₀I₀。
4. 继续调节滑动变阻器，使电压略大于额定电压（不超过额定电压的1.2倍），观察灯泡亮度变化，记录数据。
5. 调节滑动变阻器，使电压略小于额定电压，观察灯泡亮度变化，记录数据。
6. 断开开关，整理器材。

实验结论：

• 当 U实 = U额 时，P实 = P额，灯泡正常发光。
• 当 U实 > U额 时，P实 > P额，灯泡偏亮（可能烧坏）。
• 当 U实 < U额 时，P实 < P额，灯泡偏暗。

2.4 典型例题

例题1：一个标有"220V 100W"的灯泡，接在220V的电路中，求：

（1）灯泡的电阻；

（2）通过灯泡的电流；

（3）该灯泡工作5小时消耗的电能。

解：

（1）灯泡的额定电压 U₀ = 220V，额定功率 P₀ = 100W。

由 P = U²/R 得：

R = U₀²/P₀ = (220V)²/100W = 48400/100 = 484Ω

（2）通过灯泡的电流：

I = P₀/U₀ = 100W/220V ≈ 0.45A

（3）工作5小时消耗的电能：

W = P₀t = 0.1kW × 5h = 0.5kW·h = 0.5度

答：灯泡的电阻为484Ω，通过灯泡的电流约为0.45A，工作5小时消耗0.5度电。

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例题2：两个电阻 R₁ = 10Ω 和 R₂ = 20Ω 串联后接在6V的电源上，求：

（1）电路中的电流；

（2）R₁ 和 R₂ 各自消耗的功率；

（3）电路的总功率。

解：

（1）串联电路总电阻：

R总 = R₁ + R₂ = 10Ω + 20Ω = 30Ω

电路中的电流：

I = U/R总 = 6V/30Ω = 0.2A

（2）R₁ 消耗的功率：

P₁ = I²R₁ = (0.2A)² × 10Ω = 0.04 × 10 = 0.4W

R₂ 消耗的功率：

P₂ = I²R₂ = (0.2A)² × 20Ω = 0.04 × 20 = 0.8W

（3）电路的总功率：

P总 = P₁ + P₂ = 0.4W + 0.8W = 1.2W

答：电路中电流为0.2A，R₁ 消耗功率0.4W，R₂ 消耗功率0.8W，总功率为1.2W。

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例题3：一个标有"6V 3W"的小灯泡与一个滑动变阻器串联后接在电压恒为9V的电源上。要使小灯泡正常发光，滑动变阻器应接入多大的阻值？

解：

小灯泡正常发光时，灯泡两端电压 U灯 = 6V。

灯泡的额定电流：

I = P₀/U₀ = 3W/6V = 0.5A

滑动变阻器两端的电压：

U滑 = U - U灯 = 9V - 6V = 3V

滑动变阻器接入的阻值：

R滑 = U滑/I = 3V/0.5A = 6Ω

答：滑动变阻器应接入6Ω的阻值。

2.5 练习题

一、选择题

1. 下列关于电功率的说法中，正确的是（　）

   • 1. 电功率越大，消耗的电能越多
   • 2. 电功率越大，消耗电能越快
   • 3. 电功率越大，用电器的电阻越大
   • 4. 电功率与电压和电流无关

2. 一只标有"220V 40W"的灯泡，接在110V的电路中，其实际功率（　）

   • 1. 等于40W
   • 2. 大于40W
   • 3. 小于40W
   • 4. 无法判断

3. 甲灯标有"220V 100W"，乙灯标有"220V 40W"，两灯串联后接入220V的电路中，下列说法正确的是（　）

   • 1. 甲灯比乙灯亮
   • 2. 乙灯比甲灯亮
   • 3. 两灯一样亮
   • 4. 两灯都不能正常发光

4. 将 R₁ 和 R₂ 两个电阻并联后接入电路，R₁ > R₂，则它们的功率关系是（　）

   • 1. P₁ > P₂
   • 2. P₁ < P₂
   • 3. P₁ = P₂
   • 4. 无法确定

5. 一个标有"6V 6W"的小灯泡正常发光时的电阻为（　）

   • 1. 1Ω
   • 2. 6Ω
   • 3. 36Ω
   • 4. 0.5Ω

二、填空题

6. 电功率是表示电流______快慢的物理量，计算公式为 P = ______。

7. 一只"220V 100W"的灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为______A，灯丝的电阻为______Ω。

8. 某家庭电能表月初的读数为 0286.5 kW·h，月末读数为 0396.5 kW·h，则这个月消耗的电能为______kW·h，合______J。

9. 两个电阻 R₁ = 5Ω、R₂ = 10Ω 并联在3V的电源上，R₁ 消耗的功率为______W，R₂ 消耗的功率为______W，总功率为______W。

10. 一个标有"12V 6W"的灯泡，正常工作时的电流为______A，电阻为______Ω。

三、计算题

11. 一个标有"220V 1000W"的电热水壶，在额定电压下工作。求：

（1）电热水壶的电阻；

（2）通过电热水壶的电流；

（3）电热水壶工作3min消耗的电能；

（4）若电热水壶的效率为90%，则3min可以将多少千克的水从20℃加热到100℃？（c水 = 4.2 × 10³ J/(kg·℃)）

12. 两个电阻 R₁ = 6Ω、R₂ = 3Ω 串联后接在9V的电源上，求：

（1）电路中的电流；

（2）R₁ 和 R₂ 各自消耗的功率；

（3）若将它们改为并联，总功率是多少？

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第三章 家庭电路

3.1 家庭电路的组成

家庭电路是日常生活中最常见的电路，了解其组成和工作原理对安全用电至关重要。

家庭电路的基本组成：

1. 进户线：家庭电路的电源线有两根——火线和零线。火线与零线之间的电压为220V。火线与大地之间的电压为220V，零线与大地之间的电压为0V。
2. 电能表：安装在进户线上，用来测量家庭消耗的电能。
3. 总开关：安装在电能表之后，用来控制整个家庭电路的通断。
4. 保险装置：包括保险丝或空气开关，当电路中电流过大时自动切断电路，起保护作用。
5. 用电器和开关：各种家用电器通过插座或直接接入电路，开关与用电器串联且接在火线上。
6. 导线：连接各部分电路的导体。

3.2 火线和零线的辨别

辨别火线和零线的常用工具是测电笔（试电笔）。

测电笔的结构：由笔尖金属体、高阻值电阻、氖管、弹簧和笔尾金属体组成。

使用方法：手接触笔尾金属体，笔尖接触被测导线。如果氖管发光，说明接触的是火线；如果氖管不发光，说明接触的是零线。

注意：使用测电笔时，手必须接触笔尾金属体，否则电路不通，氖管不会发光。但手指不能触碰笔尖金属体，否则有触电危险。

3.3 家庭电路的连接方式

基本原则：

• 各用电器之间并联连接，这样每个用电器都能在220V的额定电压下独立工作。
• 开关与所控制的用电器串联，且开关接在火线与用电器之间。
• 插座与用电器并联。

三孔插座的接线：

• 左孔接零线
• 右孔接火线
• 上孔接地线

三脚插头中较长的那个脚连接用电器的金属外壳，插入插座后与地线相连。当用电器金属外壳漏电时，电流通过地线流入大地，避免人体触电。

3.4 保险丝与空气开关

保险丝：

• 材质：由电阻率较大、熔点较低的铅锑合金制成。
• 原理：当电路中电流过大时，保险丝产生的热量使其温度升高到熔点而熔断，自动切断电路，起到保护作用。
• 选择原则：保险丝的额定电流应等于或稍大于电路中最大正常工作电流。
• 注意：不能用铜丝或铁丝代替保险丝，因为铜丝和铁丝的熔点高，在电流过大时不会熔断，无法起到保护作用。

空气开关：

现代家庭电路中普遍使用空气开关代替保险丝。当电路中电流过大或发生短路时，空气开关自动跳闸断开电路。排除故障后，只需重新合上开关即可恢复供电，比保险丝更方便、安全。

3.5 知识点总结

组成部分	作用	连接方式
进户线	提供电源（220V交流电）	火线与零线
电能表	测量消耗的电能	串联在干路中
总开关	控制整个电路的通断	串联在干路中
保险装置	电流过大时自动断开	串联在干路中
用电器	将电能转化为其他形式的能	并联在电路中
开关	控制用电器的通断	与用电器串联，接在火线上
插座	提供用电器接入的接口	并联在电路中

3.6 典型例题

例题4：某家庭电路中，电能表标有"220V 20A"的字样，该家庭现有以下用电器：

• 电视机：150W × 1台
• 空调：2000W × 1台
• 照明灯：40W × 5只
• 洗衣机：500W × 1台

（1）求这些用电器全部同时使用时的总功率；

（2）求此时干路中的总电流；

（3）该电能表能否满足使用要求？

解：

（1）总功率：

P总 = 150W + 2000W + 40W × 5 + 500W = 150 + 2000 + 200 + 500 = 2850W

（2）干路总电流：

I总 = P总/U = 2850W/220V ≈ 12.95A

（3）电能表的额定电流为20A，因为 12.95A < 20A，所以该电能表能满足使用要求。

答：总功率为2850W，干路总电流约为12.95A，电能表能满足使用要求。

3.7 练习题

一、选择题

13. 家庭电路中，火线与零线之间的电压为（　）

    • 1. 110V
    • 2. 220V
    • 3. 380V
    • 4. 36V

14. 家庭电路中各用电器之间的连接方式是（　）

    • 1. 串联
    • 2. 并联
    • 3. 混联
    • 4. 以上都有可能

15. 关于测电笔的使用，下列说法正确的是（　）

    • 1. 使用时手不能接触笔尾金属体
    • 2. 氖管发光说明接触的是零线
    • 3. 氖管发光说明接触的是火线
    • 4. 测电笔可以用来测量电压的大小

16. 关于保险丝，下列说法正确的是（　）

    • 1. 保险丝可以用铜丝代替
    • 2. 保险丝应选择额定电流尽量大的
    • 3. 保险丝是利用电流的热效应工作的
    • 4. 保险丝熔断后可以用铁丝代替

17. 在家庭电路中，开关应接在（　）

    • 1. 零线和用电器之间
    • 2. 火线和用电器之间
    • 3. 地线和用电器之间
    • 4. 任意位置都可以

二、填空题

18. 家庭电路的两根电源线分别是______线和______线，它们之间的电压为______V。

19. 测电笔的氖管发光，说明被测导线是______线；氖管不发光，说明被测导线是______线。

20. 家庭电路中，保险丝应______联在干路中，它是由______较大、______较低的铅锑合金制成的。

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第四章 安全用电

4.1 触电的类型

触电是指人体接触带电体时，有电流通过人体所造成的伤害事故。

人体的安全电压不高于36V。家庭电路的电压为220V，远高于安全电压，因此家庭用电存在触电风险。

触电的类型：

（1）单线触电：人站在地上，手接触火线，电流从火线通过人体流入大地，形成回路，造成触电。

（2）双线触电：人同时接触火线和零线，电流从火线通过人体流入零线，形成回路，造成触电。这种触电方式更危险。

（3）高压电弧触电：人体靠近高压带电体（如高压线），在一定距离内，空气被击穿形成电弧导电，造成触电。

（4）跨步电压触电：高压线断裂落地时，在地面上以落点为圆心的区域内存在电压。当人走进该区域时，两脚之间存在电压差（跨步电压），电流通过人体，造成触电。

4.2 安全用电原则

为防止触电事故的发生，应遵循以下安全用电原则：

1. 不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
2. 更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。
3. 不弄湿用电器，不损坏导线绝缘层。
4. 保险装置、插座、导线等要选用合格产品，达到规定的安全标准。
5. 有金属外壳的用电器，外壳必须接地。
6. 家庭电路中应安装漏电保护器，当发生漏电时自动切断电路。
7. 发现有人触电时，应先切断电源或用干燥的绝缘体（如干木棒、塑料棒）将电线挑开，切不可直接用手去拉触电者。

4.3 触电的急救措施

当发现有人触电时，应按照以下步骤进行急救：

1. 立即切断电源：拉下总开关或拔掉电源插头。
2. 无法切断电源时：用干燥的木棒、竹竿、塑料棒等绝缘物体将触电者与带电体分离。
3. 切记：不能直接用手去拉触电者，否则施救者也会触电。
4. 检查触电者状况：如触电者呼吸、心跳停止，应立即进行心肺复苏（CPR），同时拨打120急救电话。

4.4 知识点总结

触电类型	原因	危险程度
单线触电	站在地上接触火线	较危险
双线触电	同时接触火线和零线	很危险
高压电弧触电	靠近高压带电体	非常危险
跨步电压触电	高压线落地区域内行走	非常危险

4.5 典型例题

例题5：小明在家中发现台灯不亮了，他想检查原因。以下做法中安全的是（　）

1. 直接用手拆开灯头检查

2. 先断开电源开关，再检查灯泡是否松动

3. 用湿布擦拭灯泡后检查

4. 站在金属梯子上更换灯泡

分析：

• A选项：直接用手接触带电部分，有触电危险，不安全。
• B选项：先断开电源，确认不带电后再操作，这是正确的安全做法。
• C选项：湿布导电，用湿布擦拭可能触电，不安全。
• D选项：金属梯子导电，站在上面操作有触电危险，不安全。

答案：B

4.6 练习题

一、选择题

21. 人体的安全电压不高于（　）

    • 1. 220V
    • 2. 110V
    • 3. 36V
    • 4. 12V

22. 发现有人触电时，正确的做法是（　）

    • 1. 立即用手将触电者拉开
    • 2. 立即用剪刀剪断电线
    • 3. 立即切断电源或用绝缘体将电线挑开
    • 4. 立即拨打110报警，等待救援

23. 下列做法中符合安全用电原则的是（　）

    • 1. 在电线上晾晒衣服
    • 2. 用湿手插拔电源插头
    • 3. 更换灯泡前先断开电源
    • 4. 在高压线附近放风筝

24. 关于安全用电，下列说法正确的是（　）

    • 1. 家庭电路中可以不安装保险装置
    • 2. 有金属外壳的用电器不需要接地
    • 3. 家庭电路中应安装漏电保护器
    • 4. 可以用铜丝代替保险丝

二、填空题

25. 家庭电路的电压为______V，人体的安全电压不高于______V。

26. 触电是指有______通过人体所造成的伤害事故。触电类型主要有______触电和______触电等。

27. 发现有人触电时，应先______，或用______将触电者与带电体分离。

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第五章 电与磁

5.1 磁现象

磁体：能够吸引铁、钴、镍等物质的物体叫做磁体。

磁极：磁体上磁性最强的部分叫做磁极。每个磁体都有两个磁极——北极（N极）和南极（S极）。

磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化。铁、钴、镍等铁磁性材料容易被磁化。

磁场：磁体周围存在一种看不见、摸不着的特殊物质，叫做磁场。磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用。

磁感线：为了形象地描述磁场的分布情况，人们用带箭头的曲线来表示磁场，这种曲线叫做磁感线。

磁感线的特点：

• 磁感线是闭合曲线，在磁体外部从N极出发回到S极，在磁体内部从S极到N极。
• 磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向（即小磁针N极的指向）。
• 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强。
• 磁感线不会相交。

5.2 电流的磁效应——电生磁

奥斯特实验：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现，通电导线周围存在磁场，这就是电流的磁效应。

实验现象：在静止的小磁针上方平行放置一根导线，当导线中通入电流时，小磁针发生偏转；改变电流方向后，小磁针偏转方向也改变。

实验结论：

• 通电导线周围存在磁场。
• 磁场的方向与电流的方向有关。

5.3 通电螺线管的磁场

将导线绕成螺线管（线圈），通电后其磁场与条形磁体的磁场类似。

安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。

影响通电螺线管磁性强弱的因素：

• 线圈的匝数：匝数越多，磁性越强。
• 电流的大小：电流越大，磁性越强。
• 是否插入铁芯：插入铁芯后，磁性大大增强（电磁铁的原理）。

5.4 电磁铁

电磁铁：内部插入铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。

电磁铁的优点：

• 磁性的有无可由通断电来控制。
• 磁性的强弱可由电流的大小和线圈匝数来控制。
• 磁极的方向可由电流的方向来控制。

电磁铁的应用：电磁起重机、电磁继电器、电铃、磁悬浮列车等。

5.5 电磁继电器

电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路通断的开关。

结构：主要由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。

工作原理：低压控制电路通电时，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，使高压工作电路接通（或断开）；低压控制电路断电时，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉回，工作电路断开（或接通）。

应用：利用电磁继电器可以用低电压、弱电流来控制高电压、强电流的电路，实现自动控制和安全操作。

5.6 磁场对电流的作用——电动机

磁场对通电导体的作用：通电导体在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向都有关。

电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。

电动机的能量转化：电能转化为机械能。

换向器的作用：每当线圈转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。

5.7 电磁感应——发电机

电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。

发现者：英国物理学家法拉第于1831年发现了电磁感应现象。

感应电流的方向：与导体运动方向和磁场方向都有关。

发电机的工作原理：利用电磁感应现象，将机械能转化为电能。

交流电：发电机产生的电流方向周期性变化，叫做交流电。我国交流电的频率为50Hz，即每秒电流方向改变100次。

5.8 知识点总结

现象/装置	原理	能量转化	发现者/应用
电流的磁效应	通电导线周围存在磁场	—	奥斯特
电磁铁	通电螺线管插入铁芯	—	起重机、继电器
电动机	通电线圈在磁场中受力转动	电能→机械能	—
电磁感应	导体切割磁感线产生电流	机械能→电能	法拉第
发电机	电磁感应	机械能→电能	—

5.9 典型例题

例题6：如图所示，将一个可以自由转动的小磁针放在通电螺线管的一端，小磁针N极指向右方。请判断通电螺线管的哪一端是N极，以及电源的正负极。

分析：小磁针N极指向右方，说明该处磁场方向向右。根据磁感线从N极出发回到S极的规律，通电螺线管的右端为N极，左端为S极。

根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向右方（N极方向），四指弯曲的方向即为电流的方向。由此可以判断电流从螺线管的左端流入，右端流出。因此电源的左端为正极，右端为负极。

答：通电螺线管右端为N极，电源左端为正极。

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例题7：电动机和发电机在结构上有相似之处，但工作原理不同。请简要说明两者的区别。

答：

比较项目	电动机	发电机
工作原理	通电线圈在磁场中受力转动	电磁感应
能量转化	电能转化为机械能	机械能转化为电能
工作条件	通电	在磁场中做切割磁感线运动
主要结构	线圈、磁铁、换向器	线圈、磁铁、滑环

5.10 练习题

一、选择题

28. 奥斯特实验证明了（　）

    • 1. 电流周围存在磁场
    • 2. 磁场对电流有力的作用
    • 3. 电磁感应现象
    • 4. 磁体周围存在磁场

29. 关于电磁铁，下列说法正确的是（　）

    • 1. 电磁铁的磁性不能控制
    • 2. 电磁铁的磁极方向不能改变
    • 3. 电磁铁的磁性强弱可以改变
    • 4. 电磁铁断电后仍有磁性

30. 下列设备中，利用电磁感应原理工作的是（　）

    • 1. 电动机
    • 2. 电磁铁
    • 3. 发电机
    • 4. 电磁继电器

31. 要改变通电导体在磁场中的受力方向，可以（　）

    • 1. 只改变电流方向
    • 2. 只改变磁场方向
    • 3. 同时改变电流方向和磁场方向
    • 4. A和B都可以

32. 下列关于电动机的说法中，正确的是（　）

    • 1. 电动机将电能转化为机械能
    • 2. 电动机将机械能转化为电能
    • 3. 电动机利用了电磁感应原理
    • 4. 电动机工作时不需要电源

二、填空题

33. 磁体上______的部分叫做磁极，每个磁体都有______极和______极。

34. 磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互______，异名磁极相互______。

35. 通电螺线管的磁场与______的磁场相似。用______定则可以判断通电螺线管的N极。

36. 电动机的工作原理是______，它将______能转化为______能。

37. 发电机的工作原理是______，它将______能转化为______能。

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第六章 综合练习与参考答案

综合练习

一、选择题（每题3分，共30分）

1. 下列单位中，不属于电功率单位的是（　）

   • 1. 瓦特（W）
   • 2. 千瓦（kW）
   • 3. 焦耳（J）
   • 4. 千瓦时（kW·h）

2. 一只标有"220V 60W"的灯泡，正常发光时的电流约为（　）

   • 1. 0.003A
   • 2. 0.27A
   • 3. 3.67A
   • 4. 0.6A

3. R₁ 和 R₂ 两个电阻串联，R₁ = 2R₂，则它们的功率之比为（　）

   • 1. 1:2
   • 2. 2:1
   • 3. 1:1
   • 4. 4:1

4. 家庭电路中，保险丝熔断的原因不可能是（　）

   • 1. 电路中发生了短路
   • 2. 电路中用电器的总功率过大
   • 3. 电路中某处发生了断路
   • 4. 同时使用了多个大功率用电器

5. 关于家庭电路，下列说法正确的是（　）

   • 1. 开关可以接在零线和用电器之间
   • 2. 各用电器之间应串联连接
   • 3. 三孔插座的上孔应接地线
   • 4. 保险丝可以用铜丝代替

6. 下列做法中符合安全用电原则的是（　）

   • 1. 用湿手触摸开关
   • 2. 在高压线下放风筝
   • 3. 有金属外壳的用电器使用三脚插头
   • 4. 在电线上晾晒湿衣服

7. 下列装置中，利用电流的磁效应工作的是（　）

   • 1. 发电机
   • 2. 电动机
   • 3. 电磁铁
   • 4. 电磁感应

8. 要改变电磁铁的磁极方向，可以（　）

   • 1. 增大电流
   • 2. 减小电流
   • 3. 改变电流方向
   • 4. 增加线圈匝数

9. 下列关于发电机和电动机的说法中，正确的是（　）

   • 1. 发电机和电动机的工作原理相同
   • 2. 发电机将电能转化为机械能
   • 3. 电动机将电能转化为机械能
   • 4. 发电机和电动机的能量转化方向相同

10. 一个标有"6V 3W"的灯泡接在9V的电源上，要使其正常发光，应串联一个多大的电阻（　）

    • 1. 6Ω
    • 2. 12Ω
    • 3. 18Ω
    • 4. 3Ω

二、填空题（每题2分，共20分）

11. 电功率的计算公式为 P = ______，电功的计算公式为 W = ______。

12. 一个标有"220V 40W"的灯泡，正常发光时的电阻为______Ω，通过灯泡的电流为______A。

13. 两个电阻 R₁ = 4Ω、R₂ = 6Ω 并联在12V的电源上，R₁ 消耗的功率为______W，R₂ 消耗的功率为______W。

14. 家庭电路中，火线和零线之间的电压为______V。辨别火线和零线的工具是______。

15. 保险丝是由______较大、较低的铅锑合金制成的。当电路中电流过大时，保险丝，自动切断电路。

16. 触电的类型主要有______触电和______触电两种。人体的安全电压不高于______V。

17. 通电螺线管的磁场与______的磁场相似，可用______定则来判断其磁极方向。

18. 电磁铁的优点有：磁性的有无由______控制，磁性的强弱由______控制，磁极的方向由______控制。

19. 电动机的工作原理是______，它将______能转化为______能。

20. 发现电磁感应现象的科学家是______。发电机将______能转化为______能。

三、计算题（每题10分，共30分）

21. 一个标有"12V 6W"的小灯泡与一个定值电阻串联后接在18V的电源上，小灯泡恰好正常发光。求：

（1）小灯泡正常发光时的电流；

（2）定值电阻的阻值；

（3）定值电阻消耗的功率；

（4）通电5min，整个电路消耗的电能。

22. 某家庭有以下用电器：

• 照明灯：40W × 4只（每天使用5小时）
• 电视机：120W × 1台（每天使用3小时）
• 空调：1500W × 1台（每天使用2小时）
• 电冰箱：150W × 1台（每天工作8小时）

（1）求所有用电器同时使用时的总功率；

（2）求该家庭每天消耗的总电能（kW·h）；

（3）若电价为0.55元/kW·h，求该家庭一个月（30天）的电费。

23. 如图所示，R₁ = 10Ω、R₂ = 20Ω，电源电压保持不变。当开关S₁闭合、S₂断开时，电流表示数为0.3A。求：

（1）电源电压；

（2）当S₁和S₂都闭合时，电流表的示数；

（3）当S₁和S₂都闭合时，电路的总功率。

四、简答题（每题10分，共20分）

24. 小明家的台灯突然不亮了，请你根据所学知识，帮助小明分析可能的原因，并提出排查建议（至少写出三种可能的原因）。

25. 请比较电动机和发电机，从工作原理、能量转化、主要结构三个方面说明它们的异同。

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综合练习参考答案

一、选择题

题号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
答案	D	B	B	C	C	C	C	C	C	B

解析：

1. 焦耳是电功的单位，不是电功率的单位。千瓦时（kW·h）也是电功的单位，不是电功率的单位。注意：本题考查的是"不属于电功率单位"，kW·h是电能/电功的单位，选D。但kW是电功率的单位。此题正确答案应为D。

2. I = P/U = 60W/220V ≈ 0.27A，选B。

3. 串联电路电流相等，P = I²R，所以 P₁/P₂ = R₁/R₂ = 2:1，选B。

4. 电路断路时电流为零，保险丝不会熔断。短路和总功率过大都会导致电流过大，使保险丝熔断。选C。

5. 开关应接在火线上，用电器并联，保险丝不能用铜丝代替。三孔插座上孔接地线正确。选C。

6. A、B、D都有触电危险，C中金属外壳接地是正确的安全措施。选C。

7. 电磁铁利用电流的磁效应工作。发电机利用电磁感应，电动机利用磁场对电流的作用。选C。

8. 改变电磁铁的磁极方向需要改变电流方向。增大电流和增加匝数只改变磁性强弱。选C。

9. 发电机将机械能转化为电能，电动机将电能转化为机械能，两者的能量转化方向相反。选C。

10. 灯泡正常发光时电流 I = 3W/6V = 0.5A，电阻两端电压 U_R = 9V - 6V = 3V，R = 3V/0.5A = 6Ω。选A。但选项A是6Ω，选B（12Ω）不对。重新计算：R = 3V/0.5A = 6Ω，答案应为A。更正答案为A。

更正：第10题答案为A（6Ω）。

二、填空题

11. P = W/t（或 P = UI）；W = UIt

12. 1210Ω；0.18A

    解：R = U²/P = (220)²/40 = 1210Ω，I = P/U = 40/220 ≈ 0.18A

13. 36W；24W

    解：P₁ = U²/R₁ = 144/4 = 36W，P₂ = U²/R₂ = 144/6 = 24W

14. 220V；测电笔

15. 电阻率；熔点；熔断

16. 单线；双线；36V

17. 条形磁体；安培（右手螺旋）

18. 通断电；电流大小（和线圈匝数）；电流方向

19. 通电线圈在磁场中受力转动；电；机械

20. 法拉第；机械；电

三、计算题

21. 解：

（1）小灯泡正常发光时的电流：

I = P₀/U₀ = 6W/12V = 0.5A

（2）定值电阻两端的电压：

U_R = U - U₀ = 18V - 12V = 6V

定值电阻的阻值：

R = U_R/I = 6V/0.5A = 12Ω

（3）定值电阻消耗的功率：

P_R = U_R × I = 6V × 0.5A = 3W

（4）通电5min整个电路消耗的电能：

W = UIt = 18V × 0.5A × 300s = 2700J

答：（1）0.5A；（2）12Ω；（3）3W；（4）2700J。

22. 解：

（1）总功率：

P总 = 40×4 + 120 + 1500 + 150 = 160 + 120 + 1500 + 150 = 1930W

（2）每天消耗的电能：

W = P₁t₁ + P₂t₂ + P₃t₃ + P₄t₄

W = 0.16×5 + 0.12×3 + 1.5×2 + 0.15×8

W = 0.8 + 0.36 + 3.0 + 1.2 = 5.36 kW·h

（3）一个月的电费：

电费 = 5.36 × 30 × 0.55 = 88.44 元

答：（1）1930W；（2）5.36kW·h；（3）约88.44元。

23. 解：

（1）当S₁闭合、S₂断开时，只有 R₁ 接入电路：

U = IR₁ = 0.3A × 10Ω = 3V

（2）当S₁和S₂都闭合时，R₁ 和 R₂ 并联，并联电路各支路电压相等，均为3V。

电流表测干路电流：

I₁ = U/R₁ = 3V/10Ω = 0.3A

I₂ = U/R₂ = 3V/20Ω = 0.15A

I总 = I₁ + I₂ = 0.3A + 0.15A = 0.45A

（3）电路的总功率：

P总 = UI总 = 3V × 0.45A = 1.35W

答：（1）3V；（2）0.45A；（3）1.35W。

四、简答题

24. 答：台灯不亮的可能原因及排查建议：

原因一：灯泡损坏（灯丝断了）

排查方法：断开电源后，取下灯泡检查灯丝是否断裂，或换一个新灯泡试试。

原因二：电路中某处接触不良

排查方法：检查灯泡是否拧紧、插头是否插好、导线连接处是否松动。

原因三：开关损坏

排查方法：检查开关是否能正常通断，可以用测电笔检测开关两端是否带电。

原因四：保险丝熔断或空气开关跳闸

排查方法：检查家中配电箱的保险丝是否熔断或空气开关是否跳闸，如已跳闸，查明原因后重新合上。

原因五：停电

排查方法：查看邻居家是否有电，或查看电能表是否有电。

（以上答出任意三种即可）

25. 答：

比较项目	电动机	发电机
工作原理	通电线圈在磁场中受力转动	电磁感应（闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生电流）
能量转化	电能转化为机械能	机械能转化为电能
主要结构	线圈、磁铁、换向器	线圈、磁铁、滑环（或换向器）

相同点：电动机和发电机的主要结构相似，都有线圈和磁铁。

不同点：工作原理不同——电动机利用磁场对电流的作用（"电生动"），发电机利用电磁感应（"动生电"）；能量转化方向相反——电动机是电能→机械能，发电机是机械能→电能。

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学习建议

1. 理解公式推导：不要死记硬背公式，要理解每个公式的推导过程和适用条件。特别是 P = UI、P = I²R、P = U²/R 三个公式，要知道它们在什么条件下可以使用。

2. 重视实验：伏安法测电功率是重要的实验，要理解实验原理、电路图、操作步骤和注意事项。

3. 联系生活：将所学知识与日常生活联系起来，如观察家中用电器的铭牌、了解家庭电路的结构、注意安全用电等。

4. 多做练习：通过做题巩固知识，特别是电功率的计算题，要熟练掌握串联和并联电路中的功率计算方法。

5. 对比记忆：将电动机和发电机的工作原理、能量转化等进行对比，有助于加深理解和记忆。

6. 注意安全：安全用电知识不仅是为了考试，更是为了保护自己和家人的生命安全，要牢记安全用电原则。

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本教程到此结束。希望同学们通过认真学习，能够掌握电功率与生活用电的核心知识，理解电与磁的基本原理，为今后的物理学习打下坚实的基础。学习物理，不仅要掌握知识，更要学会用物理的视角观察世界、思考问题。祝同学们学习进步！