12.1電路中的能量轉化（練習）（原卷版）

12.1電路中的能量轉化（知識解讀+練習）（原卷版）?知識點1電功和電功率?知識點2焦耳定律?知識點3電路中的能量轉化?作業(yè)鞏固訓練知識點1電知識點1電功和電功率1、電功（1）電流做功的實質是，導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功，電能轉化為其他形式的能，是通過電流做功來實現的。（2）電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流、通電時間三者的乘積。（3）電功的計算公式：W＝UIt。單位：焦耳，符號為J。常用的單位：千瓦時(kW·h)，也稱“度”，1kW·h＝3.6×106J。2、電功率（1）定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比。（2）公式：P＝eq\f(W,t)＝UI。（3）單位：瓦特，符號為W。（4）意義：描述電能轉化為其他能的快慢或者是電流做功的快慢。※特別提醒（1）純電阻電路的電功率計算表達式：由于W＝Q，I＝eq\f(U,R)，所以有P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)。（2）非純電阻的電功率計算表達式：P＝UI。3、串并聯電功率計算電路連接方式串聯并聯特點各部分電路電流I相同各支路電壓U相同功率分配根據P＝I2R，各電阻上的電功率與電阻成正比，即eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)＝I2根據P＝eq\f(U2,R)，各支路電阻上的電功率與電阻成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2?？偣β蔖總＝UI＝（U1＋U2＋…＋Un）I＝P1＋P2＋…＋Pn。P總＝UI＝U（I1＋I2＋…＋In）＝P1＋P2＋…＋Pn。說明無論是串聯電路還是并聯電路，電路消耗的總功率均等于各負載消耗的功率之和。4、功率求解方法①在純電阻電路中，比較用電器的電功率時，要根據已知條件靈活選用公式，如用電器電流相同時，用P＝I2R比較，若用電器電壓相同時，用P＝eq\f(U2,R)比較，若用電器電阻相同時，可根據I或U的關系比較。②求解串、并聯電路中的功率分配問題，比例法求解會使問題簡化，但一定要明確是正比還是反比關系。③當求解用電器的功率時，要明確求解的是什么功率，實際功率與額定功率不一定相等?！镜淅?-1】VR（虛擬現實技術）是近年來火熱的新興技術，其應用場景之一是進行虛擬實驗。如圖所示是一款VR眼鏡及其相關參數，關于該VR眼鏡。說法正確的是（）電池容量4000mA·h工作電壓DC10V額定功率20W充電接頭tpyc-c機身重量400gA．mA·h是能量單位B．理論上該眼鏡充滿電后只能連續(xù)工作1小時C．該眼鏡的額定電流為2AD．該眼鏡充滿電所儲存的能量為【典例1-2】（多選）某抽油煙機的主要部件是照明燈L和抽氣扇M（電動機），抽氣扇有“強吸”和“弱吸”兩個檔位，內部電路如圖所示。抽氣扇額定電壓為220V，額定功率為220W，線圈內阻為20Ω，則（

）A．保持S1、S2閉合，斷開S3，抽油煙機處于“弱吸”檔B．保持S1、S2閉合，斷開S2，抽油煙機處于“弱吸”檔C．閉合S1、S2，抽氣扇的輸出功率為200WD．閉合S1、S2，若電動機被卡住，則抽氣扇消耗的功率小于220W【典例1-3】如圖所示，電源電動勢E=3V，內阻r=lΩ，小燈泡由于銘牌磨損，只能看到額定電壓為2V。先將開關S接1，當滑動變阻器調到4Ω時，小燈泡L恰能以額定功率發(fā)光；再將開關S接2，小燈泡L和電動機M均以額定功率正常工作，已知電動機的內阻為求：（1）小燈泡L的額定功率；（2）電動機以額定功率工作時的輸出功率；【變式1-1】某手機電池板上標有“3.8V，3900mAh（14.8Wh）”字樣，則（）A．該手機的額定功率為14.8WB．該手機工作一小時通過電池的電量為3.9CC．經過電池每1C的電量，非靜電力做3.8J的功D．該電池最多儲存的電能為3900mAh【變式1-2】（多選）如圖甲所示的電路，電源電壓保持不變，小燈泡標有“，”的字樣，小燈泡的電流隨電壓的變化曲線如圖乙所示。以下說法中正確的是（）A．小燈泡正常發(fā)光時的電阻為B．滑動變阻器接入電路的阻值為時，小燈泡正常發(fā)光C．滑動變阻器接入電路的阻值為時，小燈泡的電功率為D．當電壓表的示數為時，整個電路在內消耗的電能是【變式1-3】如圖所示，電源輸出電壓恒定為U0=20V，電燈規(guī)格為“2V4W”，電動機線圈的電阻為R0=1Ω，當可變電阻R=4Ω時，電燈和電動機都正常工作，求：（1）電動機的額定功率；（2）電動機輸出的機械功率；（3）整個電路工作2min消耗的電能；（4）整個閉合電路工作2min放出的焦耳熱。

知識點2焦耳定律知識點2焦耳定律 1、焦耳定律（1）定義：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。（2）物理意義：描述電能轉化為熱能的多少。（3）表達式：Q＝I2Rt。2、熱功率（1）定義：單位時間內的發(fā)熱量稱為熱功率。（2）物理意義：表示電流發(fā)熱的快慢。（3）公式：P熱＝I2R。3、電功和電熱的比較項目電功電熱電功與電熱的比較電功實質是靜電力移動電荷做功，W＝qU＝UIt。電熱是由于電流的熱效應，電流通過導體發(fā)熱，Q＝I2Rt。電功與電熱的聯系與區(qū)別純電阻電路（白熾燈、電爐、電熨斗）非純電阻電路（電動機、電解槽）電功與電熱的聯系與區(qū)別電流做功全部轉化為內能W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t。電流做功轉化為內能和其他形式的能量：電功W＝UIt；電熱Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他電功率與電熱功率的關系純電阻電路中，P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)非純電阻電路中UI＞I2R，eq\f(U2,R)t既不能表示電功，也不能表示電熱。4、純電阻和非純電阻的比較電路純電阻電路非純電阻電路電功率P電＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P電＝UI熱功率P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P熱＝I2R關系P電＝P熱P電>P熱【典例2-1】下列說法錯誤的是（）A．電容器所帶的電荷量為任意極板所帶電荷量的絕對值B．電流的單位安培是國際單位制中的基本單位C．電熱可以用來計算所有含有電阻的電路中電阻產生的焦耳熱D．由公式可知，電場中某點的電勢跟電勢能成正比，跟電荷量成反比【典例2-2】（多選）下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是（）A．在非純電阻電路中，B．適用于任何電路，而只適用于純電阻電路C．電功率越大，電流做功越快，電路中產生的焦耳熱一定越多D．焦耳定律適用于任何電路【變式2-1】如圖所示，兩段長度和材料相同、各自粗細均勻的金屬導體a、b，單位體積內的自由電子數相等，橫截面積之比。已知5s內有個自由電子通過導體a的橫截面，電子的電荷量。下列說法正確的是（

）A．流經導體a、b的電流均為B．a、b的電阻之比C．自由電子在導體a、b中的定向移動速率之比D．10s內導體a、b產生的熱量之比【典例2-2】（多選）關于電功和電熱，下面說法正確的是（）A．任何電路中的電功，電熱且有B．任何電路中的電功，電熱但有時不等于C．電功、電熱在任何電路中都適用D．電功、電熱只適用于純電阻電路知識點3\o"點電荷的電場"電路中的能量轉化知識點3\o"點電荷的電場"電路中的能量轉化 1、電動機（1）電動機消耗的功率P電＝UI。（2）電動機線圈電阻上的熱功率P熱＝I2R。（3）電動機輸出功率P機＝UI－I2R。（4）能量關系：電動機從電源獲得的能量一部分轉化為機械能，還有一部分轉化為內能。（5）功率關系：電動機消耗的功率P電等于電動機的輸出功率P機與電動機損失的功率P損之和，即：P電＝P機＋P損，P電＝UI，P損＝I2R。2、電池充電時的能量轉化：電池從電源獲得的能量一部分轉化為化學能，還有一部分轉化為內能。3、電路中的能量轉化電路中的能量轉化電功計算：W＝UIt。電功率計算：P＝eq\f(W,t)＝UI。焦耳定律：Q＝I2Rt。熱功率：P=I2R。能量轉化：純電阻電路電流做功全部轉化為熱；非純電阻電路電流做功一部分轉化為熱，一部分轉化為其它?！镜淅?-1】圖為小沈同學家新買的地機器人，他從使用說明書上得到了信息：電機的額定功率35W，內阻為1Ω（不考慮其他電阻），由規(guī)格為DC14V/2200mA·h的鋰電池供電（不計內阻），當鋰電池剩余電量為總容量的20%時，掃地機器人就自動回座機充電。結合上述信息，下列說法正確的是（）A．DC14V/2200mA·h表示該電池輸出的是交流電B．該機器人電機的額定電流約為14AC．正常工作時機器人電動機每秒鐘輸出約為28.75J動能D．電池充滿電后機器人正常工作約56min后回座機充電【典例3-2】（多選）無人機已在航拍領域被廣泛的應用，它利用自身攜帶的小型電機升空進行航拍，如圖為某牌子的無人機，已知其電池容量為15000mAh，電機額定工作電壓為20V，無人機正常工作時電機總額定功率為200W，則下列說法正確的是（）A．無人機正常工作時的電流是15AB．電池容量15000mAh中“mAh”是電荷量的單位C．無人機的電機總電阻是2ΩD．無人機充滿電后一次正常工作時間約為1.5h【典例3-3】如圖所示，為電動機提升重物的裝置，電動機線圈電阻為r=1Ω，電動機兩端電壓為5V，電路中的電流為1A，物體A重20N，在電動機的牽引下勻速上升，不計摩擦力，求：（1）電動機線圈電阻上消耗的熱功率；（2）電動機輸入功率和輸出功率；（3）重物A勻速上升的速度大小?！咀兪?-1】一只電飯煲和一臺洗衣機并聯接在輸出電壓為220V的交流電源上，均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A，通過洗衣機電動機的電流是0.5A，則下列說法中正確的是（）A．電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機電動機線圈的電阻為440ΩB．電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機電動機消耗的電功率為C．1min內電飯煲消耗的電能為，洗衣機電動機消耗的電能為D．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的1倍【變式3-2】（多選）如圖所示塔吊利用電動機豎直向上拉升貨物，貨物上升的速度為2m/s，上升的高度為。電動機正常工作時，輸入電壓為220V，輸入電流為10A。不計電動機的摩擦損耗，已知電動機提升貨物體的效率（電功機的輸出功率與輸入功率之比）為75%，忽略空氣阻力的影響，（g?。﹦t（

）A．貨物的質量為 B．電動機線圈的電阻為C．電動機輸入功率為1650W D．電動機消耗的總電能為【變式3-3】在如圖所示電路中，電源電動勢為，內阻為，電流表的內阻不計，指示燈的阻值為，電動機M線圈電阻為，當開關S閉合時，該電機以的加速度向上提升重物，當物體的速度為時，指示燈的電功率為。（1）電流表的示數為多大；（2）重物的質量為多少。1．下列數據中，最接近生活實際的是（）A．空調的電功率約為1W B．人體的安全電壓約為36VC．電熱水壺正常工作時的電流約為6A D．家用吊扇運轉1分鐘約耗電1度2．如圖所示，額定電壓為36V的電動機與定值電阻并聯后接在輸出電壓恒為36V的電源上，當S1閉合，S2斷開時，電流表示數為3A；當S2閉合，S1斷開時，電流表示數為4A，電流表為理想電表，則（

）A．電動機的線圈電阻為9ΩB．定值電阻的阻值為9ΩC．電動機的機械功率為144WD．S2閉合，不論S1是否閉合，電動機的熱功率相同3．下表為某電飯鍋銘牌上的一部分內容，根據表中的信息，可計算出電飯鍋正常工作時的電流約為（）額定功率700W額定頻率50HZ額定電壓220V額定容量4.0LA．6.2A B．4.6AC．3.2A D．5.5A4．某物理興趣研究小組用如圖所示的實驗電路研究微型電動機的性能。調節(jié)滑動變阻器R，當電流表和電壓表的示數分別為和時，電動機不轉動，重新調節(jié)R，當電動機正常轉動時，電流表和電壓表的示數分別為和30V，則這臺電動機（不計溫度對電阻的影響）（）A．電阻為B．正常運轉時的輸入功率為C．正常運轉時的發(fā)熱功率為45WD．正常運轉時的輸出功率為5．如圖所示，將一盞標有“”的燈泡和一電阻為的電解槽串聯后，接在電壓恒為的直流電源兩端，燈泡正常發(fā)光，則（）A．電路消耗的總功率為 B．電解槽消耗的電功率為C．電解槽的發(fā)熱功率為 D．電解槽的輸出電功率為6．如圖所示為網絡電路中的部分電路圖，a、b、c是三個接線端口，電阻R、已知。若在a、c間加上一電壓，的功率為P；若在b、c間加上同一電壓，的功率為0.25P。則等于（

）

A． B．R C． D．7．華為在2023年10月發(fā)布了一款據稱可實現“一秒一公里”的全液冷超級充電樁，其最大輸出電流為，充電電壓范圍為至，并且該充電樁能根據很多電動汽車車型的充電需求智能分配所需充電功率。某天，小振開著自己的某款電動汽車來這種充電站體驗，其車總質量為，所用電池組規(guī)格為“，”（內阻不能忽略），車上顯示屏顯示此次充電電量由30%充到80%用時10分鐘，本次充電共消費60元（充電樁計費規(guī)則為每度電2元）。則（）A．充電樁上標識的“”表示給各車充電時的平均功率B．小振本次充電時充電樁的平均輸出功率為C．小振本次充電的充電效率約為90%D．小振本次充電的平均電流為8．如圖所示，電路A、B兩端電壓U=10V，R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，兩電流表為理想電表，以下說法正確的是（）A．AB間電阻為12Ω B．電流表A1示數為C．電流表A2示數為7.5A D．AB間電功率為9．（多選）下列家用電器工作時，把電能主要轉化為內能的是（）A．電飯煲 B．電風扇C．電水壺 D．吸塵器10．（多選）如圖所示，a、b分別表示由相同材料制成的兩條長度相同、粗細均勻電阻絲的伏安特性曲線，下列判斷中正確的是（）A．a代表的電阻絲較粗B．b代表的電阻絲較粗C．將兩條電阻絲串聯后接入電路，a的熱功率比b的大D．將兩條電阻絲并聯后，其圖線位于a、b之間11．（多選）我國新能源汽車發(fā)展迅速，部分新能源汽車使用磷酸鐵鋰電池供電。某磷酸鐵鋰電池的電池容量為30Ah，平均工作電壓3.8V，平均工作電流為2A，則下列說法正確的是（）A．該電池的平均輸出功率為6.4WB．該電池可以正常工作15hC．該電池最多可以儲存的電荷量為1080