12-1-電路中的能量轉(zhuǎn)化-(2019人教版必修第三冊)(原卷版)

12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化考點精講考點1：串、并聯(lián)電路中電功率的計算1．串聯(lián)電路功率關(guān)系（1）各部分電路電流I相同，根據(jù)P＝I2R，各電阻上的電功率與電阻成正比。（2）總功率P總＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。2．并聯(lián)電路功率關(guān)系（1）各支路電壓相同，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)，各支路電阻上的電功率與電阻成反比。（2）總功率P總＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn。3.結(jié)論無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于各負載消耗的功率之和?！纠?】額定電壓都是110V，額定功率PA=100W，PB=40W的燈泡兩盞，若接在電壓為220V的電路上，兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是（）B．C．D．【技巧與方法】功率求解的技巧1在純電阻電路中，比較用電器的電功率時，要根據(jù)已知條件靈活選用公式，如用電器電流相同時，用P＝I2R比較，若電壓相同時，用P＝eq\f(U2,R)比較，若電阻相同時，可根據(jù)I或U的關(guān)系比較。2求解串、并聯(lián)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(guān)系。3當(dāng)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?！踞槍τ?xùn)練】【變式1】有兩盞電燈L1和L2，用圖中所示的兩種方式連接到電路中，已知電壓U相同，且兩盞電燈均能發(fā)光，比較在甲、乙兩個電路中電燈L1的亮度，則()甲乙A．甲圖電路中燈L1比乙圖電路中燈L1亮B．乙圖電路中燈L1比甲圖電路中燈L1亮C．兩個電路中燈L1一樣亮D．不知它們的額定電壓和額定功率，無法判斷【變式2】如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，只閉合S1、S3時，標(biāo)有“6V，3W”字樣的燈泡L恰好正常發(fā)光（燈泡燈絲的電阻不隨溫度的變化而變化），電流表示數(shù)為0.75A。下列判斷中正確的是（）A．R的電阻為12ΩB．適當(dāng)調(diào)節(jié)開關(guān)，可使電流表的示數(shù)為0.5AC．電路消耗的最小功率為1WD．再閉合S2，電壓表與電流表示數(shù)的比值不變【變式3】標(biāo)有“”的甲燈和“”的乙燈，并聯(lián)接在的電源上（假設(shè)燈絲的電阻不變），下列說法正確的是（）A．甲、乙兩燈消耗的電能之比是 B．甲、乙兩燈的電壓之比是C．通過甲、乙兩燈的電流之比是 D．甲、乙兩燈的實際電功率之比是考點2：純電阻電路和非純電阻電路1．純電阻電路和非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器歐姆定律服從歐姆定律不服從歐姆定律能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐、白熾燈等電動機、電解槽等電功與電熱的區(qū)別與聯(lián)系（1）純電阻電路W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t；P電＝P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)。（2）非純電阻電路電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，W＞Q；電功率P電＝UI，熱功率P熱＝I2R，P電＞P熱。3．電動機的功率和效率（1）電動機的總功率(輸入功率)：P總＝UI。（2）電動機發(fā)熱的功率：P熱＝I2r。（3）電動機的輸出功率(機械功率)：P機＝P總－P熱＝UI－I2r。（4）電動機的效率：η＝eq\f(P機,P總)×100%?！纠?】在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。求這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率和電動機的線圈電阻?！咀兪接?xùn)練】上例中，若電動機以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，該重物的質(zhì)量為多少？(g取10m/s2)【技巧與方法】1當(dāng)電動機不轉(zhuǎn)動時，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時是一個純電阻元件。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能，此時是非純電阻元件。2求解非純電阻電路問題時，注意區(qū)分電功率和熱功率，弄清電功率、熱功率、其他功率的關(guān)系。【針對訓(xùn)練】訓(xùn)練角度1：含電動機的電路【變式1】如圖所示，電源的電動勢為24V，內(nèi)阻為1，一個標(biāo)有“6V12W”的電燈與一個繞線電阻為3的電動機串聯(lián)。開關(guān)閉合后，電路中的電燈正常發(fā)光，則電動機輸出的機械功率為（）A．20W B．24W C．32W D．36W【變式2】小強坐在汽車的副駕駛位上看到一個現(xiàn)象：當(dāng)汽車的電動機啟動時，汽車的車燈會變暗。汽車的蓄電池、定值電阻、電流表、車燈、電動機連接的簡化電路如圖甲所示。汽車蓄電池的電壓為12.5V且保持不變，車燈接通電動機未啟動時，電流表示數(shù)為10A；車燈接通電動機啟動時，電流表示數(shù)為70A，已知車燈的圖像如圖乙所示。求：（1）定值電阻R的阻值；（2）車燈接通電動機啟動時，車燈的功率減少了多少；（3）車燈接通電動機啟動2秒，此過程電動機消耗的電能。訓(xùn)練角度2：含電解槽的電路【變式3】如圖所示，有一內(nèi)電阻為4.4Ω的電解槽和一盞標(biāo)有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則()A．電解槽消耗的電功率為120WB．電解槽的發(fā)熱功率為60WC．電解槽消耗的電功率為60WD．電路消耗的總功率為60W◎考點一電功和電功率1．功率為10W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60W的白熾燈相當(dāng)。根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰。假設(shè)每戶家庭有2個60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，估算出全國一年能節(jié)省的電能最接近()A．5×108kW·h B．5×1010kW·hC．5×1012kW·h D．5×1013kW·h2．在直流電路中，兩個電阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通過的電流之比I1∶I2＝2∶1，則在相等時間內(nèi)兩個電阻產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2為()A．1∶1 B．2∶1C．4∶1 D．8∶13．(多選)如圖所示為某電學(xué)元器件的伏安特性曲線，圖中虛線為曲線上P點的切線。當(dāng)通過該元器件的電流為0.4A時()A．該元器件的阻值為250ΩB．該元器件的阻值為125ΩC．該元器件消耗的電功率為20WD．該元器件消耗的電功率無法求解4．把六個相同的小燈泡接成如圖甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡正常發(fā)光，甲、乙兩電路所消耗的總功率分別用P甲和P乙表示，則下列結(jié)論中正確的是()甲乙A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲5．如圖所示的電路中，電流表均為理想電流表，電阻R1＝40Ω，閉合開關(guān)后，電流表A1的示數(shù)為0.2A，電流表A的示數(shù)為0.3A。試求：（1）R1的電功率；（2）R2的阻值及在1min內(nèi)R2消耗的電能?！蚩键c二純電阻電路和非純電阻電路6．有一個電風(fēng)扇，標(biāo)有“200V50W”，電動機線圈的電阻為0.4Ω，把它接入220V的電路中，以下幾種計算時間t內(nèi)產(chǎn)生熱量的方法中正確的是()A．Q＝eq\f(U2t,R) B．Q＝PtC．Q＝·Rt D．以上三種方法均正確7．如圖所示，A、B兩點間電壓為18V，R1＝0.2Ω，電動機M線圈的電阻也是0.2Ω，電路中的電流是25A，則此電路中電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是()A．72% B．28%C．55.6% D．44.4%8．如圖所示，用輸出電壓為1.4V，輸出電流為100mA的充電器對內(nèi)阻為2Ω的鎳—氫電池充電。下列說法錯誤的是()A．充電器輸出的電功率為0.14WB．充電時，電池消耗的熱功率為0.02WC．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為0.12WD．充電器每秒把0.14J的能量存儲在電池內(nèi)9．如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動機M和電熱絲R構(gòu)成，當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2后，電動機正常工作，將空氣從進風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出，斷開開關(guān)S1，電吹風(fēng)吹冷風(fēng)。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220V，吹熱風(fēng)時的功率為1000W，吹冷風(fēng)時的功率為120W，關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是()A．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒消耗的電能為1000JB．當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時，電熱絲每秒消耗的電能為120JC．電熱絲的電阻為55ΩD．電動機線圈的電阻為eq\f(1210,3)Ω10．如圖所示是提升重物用的直流電動機工作時的電路圖。電動機的內(nèi)阻r=2.0Ω，電路中另一電阻R=10Ω，直流電壓U=160V，理想電壓表示數(shù)UV=110V，g取10m/s2。試求∶（1）輸入電動機的電功率；（2）若電動機將質(zhì)量m=100kg的重物勻速豎直向上提升，求該重物的速度大小。（不計空氣阻力）11．在如圖所示的電路中，定值電阻R為8Ω，電動機的額定電壓為4V，線圈電阻為0.5Ω，當(dāng)開關(guān)S閉合后，電動機恰好正常工作。已知電路穩(wěn)定后在2s的時間，電源把2C的電荷從負極移送到正極，非靜電力做了10J的功，求：（1）電源的電動勢和內(nèi)阻；（2）電動機正常工作時產(chǎn)生的機械功率。12．如圖所示，電源電壓U恒定，燈L的規(guī)格為“24V72W”且工作時電阻保持不變，滑動變阻器R2的規(guī)格為“50Ω1A”，電壓表的量程為0?15V，電流表的量程為0?3A。在電路安全的前提下，操作如下：當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S3