2024-2025學(xué)年高二物理 同步學(xué)與練（ 人教版2019必修第三冊(cè)）12.1 電路中的能量轉(zhuǎn)化 （解析版）

12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化

學(xué)習(xí)目標(biāo)

課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

物理觀念：通過實(shí)例分析，理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過電流做功來

3.2.5理解電功、電功率

實(shí)現(xiàn)的，加深對(duì)功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度分析非

及焦耳定律，能用焦耳定

純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，理解電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)系。

律解釋生產(chǎn)生活中的電熱

科學(xué)思維：通過推導(dǎo)電功公式和焦耳定律，理解電功、電功率和焦耳定律，

現(xiàn)象。

能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。

3.2.6能分析和解決家庭

科學(xué)探究：通過推導(dǎo)電功公式和焦耳定律，理解電功、電功率和焦耳定律，

電路中的簡單問題，能將

能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。

安全用電和節(jié)約用電的知

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：聯(lián)系生活中的電風(fēng)扇、空調(diào)、電動(dòng)機(jī)等電器設(shè)備，體會(huì)能

識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際。

量轉(zhuǎn)化與守恒思想，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)。

02思維導(dǎo)圖

純電阻電路與非純電阻電路的比較

純電阻電路非純電阻電路

白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電

實(shí)例電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等

熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等

U2

電功與W＝UIt，Q＝I2Rt＝t

RW＝UIt，Q＝I2RtW>Q

電熱

W＝Q

2

2U

電功率P電＝UI，P熱＝IR＝，

R2

P電＝UI，P熱＝IR，P電>P熱

與熱功率

P電＝P熱

方法規(guī)律

22

1.在任何電路中，P電＝UI、P熱＝IR、W＝UIt、Q＝IRt都適用。

2.處理非純電阻電路的計(jì)算問題時(shí)，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功＝

電熱＋其他能量”找等量關(guān)系求解。

U2

3.在非純電阻電路中，t既不表示電功也不表示電熱，是沒有意義的。

R

03知識(shí)梳理

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：

一、電功和電熱

1．電功：表達(dá)式W＝Uq＝UIt，指恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷做的功。

W

2．電功率：表達(dá)式P＝＝UI，表示電流做功的快慢。

t

3．焦耳定律：表達(dá)式Q＝I2Rt，表述：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及

通電時(shí)間成正比。

4．熱功率

(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。

Q

(2)表達(dá)式：P＝＝I2R。

t

2

2U2

[注意]①對(duì)于純電阻電路：P電＝P熱＝IU＝IR＝；②對(duì)于非純電阻電路：P電＝IU＝P熱＋P其他＝IR＋P

R

U2

其他≠＋P其他。,

R

二、非純電阻電路的特點(diǎn)

22

1.在任何電路中，P電＝UI、P熱＝IR、W＝UIt、Q＝IRt都適用。

2.非純電阻電路不遵循歐姆定律，在非純電阻電路中U＞IR，其中U為非純電阻用電器兩端電壓，R為該用

電器的電阻。

3.電流通過非純電阻電路時(shí)，電流做功消耗的電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化成其他形式的能，如機(jī)械能、

化學(xué)能等，即W＝E其他＋Q，P＝P熱＋P其他。

U2

4.在非純電阻電路中，t既不表示電功也不表示電熱，是沒有意義的。

R

三、串、并聯(lián)電路的電功率分配關(guān)系

1.在串聯(lián)電路中，電功率與電阻成正比，即：

P1∶P2∶P3∶…∶Pn＝R1∶R2∶R3∶…∶Rn。

2.在并聯(lián)電路中，電功率與電阻成反比，即：

1111

P1∶P2∶P3∶…∶Pn＝∶∶∶…∶。

R1R2R3Rn

[注意]無論電阻如何連接，電路消耗的總功率一定等于各個(gè)電阻消耗的功率之和。

04題型精講

【題型一】純電阻電路能量分析

【典型例題1】如圖所示，橫截面都是正方形的三段導(dǎo)體，它們的材料和長度都相同，導(dǎo)體B剛好能嵌入導(dǎo)

體A，導(dǎo)體C剛好能嵌入導(dǎo)體B，現(xiàn)將三段導(dǎo)體串聯(lián)接入到同一電路中，則()

A．導(dǎo)體C的電阻最大

B．導(dǎo)體A兩端的電壓最大

C．導(dǎo)體B消耗的電功率最大

D．三段導(dǎo)體在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等

l

解析：選D由題知三個(gè)電阻的電阻率ρ相同，長度l相同，根據(jù)電阻定律R＝ρ，可知比較橫截面積S即

S

2222222

可比較三者電阻的大小，由幾何知識(shí)得SA＝(3L)－(2L)＝L，SB＝(2L)－(L)＝L，SC＝L，所以三個(gè)

電阻的阻值相等，故A錯(cuò)誤；由于三個(gè)電阻串聯(lián)且阻值相等，故根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，則流過它們的電流

相等，各自兩端的電壓，消耗的電功率，在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量均相等，故B、C錯(cuò)誤，D正確。

【典型例題2】為了生活方便，電熱水壺已進(jìn)入千家萬戶，如果將一電熱水壺接在220V的電源兩端，經(jīng)時(shí)

間t0電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)切斷，假設(shè)熱量的損失不計(jì)、加熱絲的阻值不受溫度的影響。則()

A．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)2t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)切斷

B．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)切斷

C．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)4t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)切斷

D．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)切斷

U2U21

解析：選D根據(jù)公式Q＝t可知，煮沸一壺水所需的熱量為Q＝t0，當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼臅r(shí)，所需熱量

RR2

1

沒變，因此時(shí)間要變?yōu)樵瓉淼?倍，即4t0，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼臅r(shí)，時(shí)間要變?yōu)樵瓉淼?6倍，

4

即16t0，C錯(cuò)誤，D正確。

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】[多選]在如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2為相同規(guī)格的小燈泡，

這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，R為定值電阻，阻值為10Ω。當(dāng)開關(guān)S閉合后()

A．L1的電阻為1.2Ω

B．L1消耗的電功率為0.75W

C．L2的電阻為5Ω

D．L2消耗的電功率為0.1W

U

解析：選BCL1兩端的電壓為U＝3V，由題圖乙得此時(shí)的電流為I＝0.25A，燈泡電阻R1＝＝12Ω，A

I

錯(cuò)誤；L1消耗的功率P＝UI＝3×0.25W＝0.75W，B正確；若L2的電阻為5Ω，則根據(jù)串聯(lián)電路中電壓與

電阻成正比，可知此時(shí)L2兩端的電壓為1V，由題圖乙可求得此時(shí)L2中的電流為0.2A，則L2的阻值為R2

U′1

＝＝Ω＝5Ω，與假設(shè)一致，C正確；此時(shí)L2消耗的電功率P′＝U′I′＝1×0.2W＝0.2W，D錯(cuò)

I′0.2

誤。

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】電子產(chǎn)品制作車間里常常使用電烙鐵焊接電阻器和電容器等零件，技術(shù)工人常將電烙鐵和一

個(gè)燈泡串聯(lián)使用，燈泡還和一只開關(guān)并聯(lián)，然后再接到電壓為220V的交流電上(如圖2所示)，下列說法正

確的是()

A．開關(guān)接通時(shí)比開關(guān)斷開時(shí)消耗的總電功率大

B．開關(guān)接通時(shí)，燈泡熄滅，只有電烙鐵通電，可使消耗的電功率減小

C．開關(guān)斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，電烙鐵也通電，消耗的總功率增大，但電烙鐵發(fā)熱較少

D．開關(guān)斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，可供在焊接時(shí)照明使用，消耗的總功率不變

答案A

【題型二】家電、手機(jī)問題

【典型例題3】如圖所示是某品牌吊扇的相關(guān)參數(shù)，g取10m/s2，以下說法正確的是()

A．吊扇正常工作時(shí)通過吊扇電機(jī)的電流為0.25A

B．天花板對(duì)吊桿的拉力大小等于50N

C．吊扇正常工作時(shí)消耗的電能用于對(duì)空氣做功

D．吊扇邊沿A點(diǎn)的最大線速度大小為896πm/s

P

解析：選A由P＝UI可知，吊扇正常工作時(shí)通過吊扇電機(jī)的電流為I＝＝0.25A，A正確；吊扇的質(zhì)量

U

為5kg，則重力為50N，吊扇正常工作時(shí)，對(duì)空氣有向下的作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，空氣對(duì)吊扇

有向上的作用力，所以天花板對(duì)吊桿的拉力小于50N，B錯(cuò)誤；吊扇正常工作時(shí)，根據(jù)能量守恒UI＝P熱

＋P機(jī)可知，消耗的電能一部分變成熱能，一部分輸出為機(jī)械能，則吊扇正常工作時(shí)消耗的電能部分用于對(duì)

16

空氣做功，C錯(cuò)誤；吊扇的直徑為1.4m，則半徑為0.7m，轉(zhuǎn)速為n＝320r/min＝r/s，則A點(diǎn)的線速度

3

112

為v＝2πnr＝πm/s，D錯(cuò)誤。

15

【典型例題4】(多選)如圖甲所示，用內(nèi)阻為r1的充電寶為一手機(jī)充電，其等效電路如圖乙所示。在充電開

始后的一段時(shí)間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為r2，則

時(shí)間t內(nèi)()

2

A．充電寶輸出的電功率為UI－Ir1

2

B．充電寶的總功率為UI＋I(xiàn)r1

U2

C．手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為t

r2

2

D．手機(jī)電池增加的化學(xué)能為UIt－Ir2t

解析：選BD充電寶的輸出電壓為U，輸出電流為I，則充電寶輸出的電功率為UI，故A錯(cuò)誤；充電寶內(nèi)

22

的電流也是I，內(nèi)阻為r1，所以充電寶產(chǎn)生的熱功率為Ir1，則充電寶的總功率為P總＝UI＋I(xiàn)r1，故B正確；

U2

由于充電寶是非純電阻電路，U是充電寶的輸出電壓，所以不能用公式t計(jì)算手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱，根

r2

22

據(jù)焦耳定律，可知電池產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)為Ir2t，故C錯(cuò)誤；由題意可得，手機(jī)電池增加的化學(xué)能為UIt－Ir2t，

故D正確。

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】2019年12月7日至11日在日本東京舉辦了第十三屆中日節(jié)能環(huán)保綜合論壇，與會(huì)專家統(tǒng)

計(jì)：每使用1度(千瓦時(shí))電，就相應(yīng)消耗了0.4kg的標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)產(chǎn)生0.272kg碳粉塵，0.997kg二氧化碳，

0.03kg二氧化硫，0.015kg氮氧化物。濟(jì)寧市約有200萬家庭，根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，估算我市由于這4

種用電器待機(jī)一晝夜產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量約為()

每戶普通家庭

1臺(tái)平板電視機(jī)1臺(tái)空調(diào)1臺(tái)洗衣機(jī)1臺(tái)臺(tái)式電腦

用電器平均數(shù)

每臺(tái)用電器平均

1423

待機(jī)功率(W)

A.4.8×103kgB.4.8×104kg

C.4.8×105kgD.4.8×106kg

答案C

解析4種用電器待機(jī)一晝夜消耗的電能為E＝200×104×(1＋4＋2＋3)×10－3×24kW·h＝4.8×105kW·h，

產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量約為M＝0.997×4.8×105kg＝4.8×105kg。

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】[多選]鋰電池因能量密度高、綠色環(huán)保而廣泛使用在手機(jī)等電子產(chǎn)品中?，F(xiàn)用充電器為一手

機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，下

列說法正確的是()

A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI－I2r

B．充電器輸出的電功率為UI＋I(xiàn)2r

C．電池產(chǎn)生的熱功率為I2r

Ir

D．充電器的充電效率為×100%

U

2

解析：選AC充電器將電能轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能和內(nèi)能，即UIt＝E化＋I(xiàn)rt，充電器輸出的電功率為UI，

U－Ir

電池產(chǎn)生的熱功率為I2r，據(jù)此可知，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI－I2r，充電器的充電效率為×100%，

U

所以選項(xiàng)A、C正確。

【題型三】科學(xué)探究與電動(dòng)機(jī)

【典型例題5】如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣內(nèi)壁放另一個(gè)圓環(huán)形電

極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)液體實(shí)驗(yàn)”，其中蹄形磁鐵兩極間正對(duì)部分的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度

大小B＝0.2T，磁鐵上方為S極。電源的電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻未知，限流電阻R0＝4.8Ω。閉合開關(guān)S后，

當(dāng)導(dǎo)電液體旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定時(shí)理想電壓表的示數(shù)恒為3.5V，理想電流表示數(shù)為0.5A。則()

A．從上往下看，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

B．玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R＝7.0Ω

C．液體消耗的電功率為1.75W

D．1分鐘內(nèi)，液體里產(chǎn)生的熱量為105J

解析：選C由于中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極，在電

源外部電流由正極流向負(fù)極，因此電流由邊緣流向中心，玻璃皿所在處的磁場(chǎng)方向豎直向上，由左手定則

可知，導(dǎo)電液體受到的安培力沿逆時(shí)針方向，因此液體沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；對(duì)于非純電阻元件，

U

不滿足歐姆定律，R≠＝7.0Ω，B錯(cuò)誤；液體消耗的電功率P＝UI＝1.75W，C正確；1分鐘電流做功為

I

W＝Pt＝1.75×60J＝105J，由能量守恒可知電流做功轉(zhuǎn)化為熱能和液體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，因此1分鐘內(nèi)液體里

產(chǎn)生的熱量小于105J，D錯(cuò)誤。

【典型例題6】有一小型直流電動(dòng)機(jī)，把它接入U(xiǎn)1＝0.3V的電路中時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電

流為I1＝0.6A；若把電動(dòng)機(jī)接入U(xiǎn)2＝3.0V的電路中時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是I2＝1.0A，求：

(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率是多少？

(2)如果電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？

U1

[解析](1)當(dāng)U1＝0.3V，I1＝0.6A時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為純電阻，故電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為r＝＝

I1

0.5Ω。

當(dāng)U2＝3.0V，I2＝1.0A時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為非純電阻，則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出＝U2I2

2

－I2r＝2.5W。

2

U2

(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作被卡住時(shí)，電動(dòng)機(jī)又為純電阻，其熱功率為P熱＝＝18W。

r

[答案](1)2.5W(2)18W

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】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(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成．當(dāng)閉合開

關(guān)S1、S2后，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)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．已

知電吹風(fēng)的額定電壓為220V，吹冷風(fēng)時(shí)的功率為120W，吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1000W．關(guān)于該電吹風(fēng)，下

列說法正確的是()

A．電熱絲的電阻為55Ω

1210

B．電動(dòng)機(jī)的電阻為Ω

3

C．當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí)，電熱絲每秒鐘消耗的電能為120J

D．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為880J

答案A

U2

解析電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲消耗的功率為P＝1000W－120W＝880W，對(duì)電熱絲，由P＝可得電熱絲

R

U22202

的電阻為R＝＝Ω＝55Ω，選項(xiàng)A正確；由于不知道電動(dòng)機(jī)線圈的發(fā)熱功率，所以電動(dòng)機(jī)線圈的電

P880

阻無法計(jì)算，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)吹冷風(fēng)時(shí)，電熱絲沒有工作，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)每秒

鐘消耗的電能為120J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電動(dòng)機(jī)

停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R，使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流

表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V．則當(dāng)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)()

A．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為7.5Ω

B．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為2.0Ω

C．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為30.0W

D．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為26.0W

答案D

解析因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V，電動(dòng)機(jī)在沒有將電能轉(zhuǎn)化為

U1.0V

機(jī)械能時(shí)屬于純電阻電路，故說明電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r＝＝＝1.0Ω，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)

I1.0A

時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V，則電動(dòng)機(jī)的總功率為P總＝2.0A×15.0V＝30.0W，此

2

時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為P熱＝(2.0A)×1.0Ω＝4.0W，故電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出＝P總－P熱＝30.0W－4.0W

＝26.0W，選項(xiàng)D正確．

05強(qiáng)化訓(xùn)練

01

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1．掃地機(jī)器人能有效清除地板上的灰塵等顆粒垃圾。若掃地機(jī)器人的電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r，當(dāng)它正常工作

時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端所加的電壓為U，通過的電流為I，則()

U

A．通過線圈的電流小于

r

U

B．通過線圈的電流等于

r

C．電動(dòng)機(jī)的電功率為I2r

D．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為UI

22U

解析：選A根據(jù)能量守恒定律有P電＝P熱＋P出，即UI＝Ir＋P出，則Ir＜UI，可得I＜，故A正確，B

r

2

錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的電功率P電＝UI，而Ir是電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻損耗的熱功率，故C錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率

2

P出＝P電－P熱＝UI－Ir，故D錯(cuò)誤。

2.如圖所示是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r＝0.8Ω，電路中另一電阻R＝10

Ω，直流電壓U＝160V，理想電壓表示數(shù)UV＝110V．試求：

(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流；

(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；

(3)若電動(dòng)機(jī)以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量．(g取10m/s2)

答案(1)5A(2)550W(3)53kg

解析(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓UR＝U－UV＝(160－110)V＝50V，

UR50

流過電阻R的電流IR＝＝A＝5A，

R10

即通過電動(dòng)機(jī)的電流IM＝IR＝5A.

(2)電動(dòng)機(jī)的電壓UM＝UV＝110V，輸入電動(dòng)機(jī)的電功率P電＝IMUM＝550W.

2

(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝IMr＝20W，

電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出＝P電－P熱＝530W，

又因P出＝mgv，

P出

所以m＝＝53kg.

gv

3.某掃地機(jī)器人電池容量2000mA·h，額定工作電壓15V，額定功率30W，則下列說法正確的是()

A．掃地機(jī)器人的電阻是7.5Ω

B．題中mA·h是能量的單位

C．掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流是2A

D．掃地機(jī)器人充滿電后一次工作時(shí)間約為4h

解析：選C根據(jù)題意，非純電阻用電器無法計(jì)算電阻，A錯(cuò)誤；題中mA·h是電荷量的單位，B錯(cuò)誤；掃

P30

地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流為I＝＝A＝2A，C正確；2000mA·h＝2A·h，掃地機(jī)器人充滿電后一次工

U15

2A·h

作時(shí)間約為t＝＝1h，D錯(cuò)誤。

2A

4.新能源電動(dòng)汽車是當(dāng)代生活中重要的交通工具。某品牌觀光新能源電動(dòng)車的動(dòng)力電源上的銘牌標(biāo)有“120

V250A·h”字樣。假設(shè)工作時(shí)電源的輸出電壓恒為120V，額定輸出功率為3kW。根據(jù)上述有關(guān)數(shù)據(jù)，

下列說法不正確的是()

A．電動(dòng)汽車保持額定功率行駛的最長時(shí)間是10h

B．額定工作電流為25A

C．動(dòng)力電源充滿電后儲(chǔ)存的電能為1.08×108J

D．電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4.8Ω

P

解析：選D工作時(shí)電源的輸出電壓恒為120V，額定輸出功率為3kW，則額定工作電流I＝＝25A，B

U

Q

正確；根據(jù)Q＝It可得，電動(dòng)汽車保持額定功率行駛的最長時(shí)間t＝＝10h，A正確；動(dòng)力電源充滿電后儲(chǔ)

I

存的電能W＝UIt＝1.08×108J，C正確；由所給條件無法求得電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻，D錯(cuò)誤。

5.如圖為一種服務(wù)型機(jī)器人，其額定功率為48W，額定工作電壓為24V。機(jī)器人的鋰電池容量為20A·h。

則機(jī)器人()

A．額定工作電流為20A

B．充滿電后最長工作時(shí)間為2h

C．電池充滿電后總電量為7.2×104C

D．以額定電流工作時(shí)每秒消耗能量為20J

解析：選C根據(jù)P＝UI可知，額定電流應(yīng)該為2A，選項(xiàng)A錯(cuò)。電源的容量為20Ah，即當(dāng)額定電流2A

下工作時(shí)，能夠工作最長時(shí)間為10h，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電源充滿電后的總電量為Q＝It＝20×3600C＝7.2×104

C，選項(xiàng)C正確。在額定電流下，機(jī)器人功率48W即每秒消耗48J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

6.額定電壓都是110V、額定功率PA＝110W和PB＝40W的兩盞電燈，若接在電壓是220V的電路上，使

兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是()

答案C

U2

解析由P＝和已知條件可知RA<RB.對(duì)于A電路，由于RA<RB，所以UB>110V，B燈燒毀兩燈不能正常

R

發(fā)光；對(duì)于B電路，由于RA<RB，A燈并聯(lián)變阻器，并聯(lián)電阻更小于RB，所以UB>110V，B燈燒毀；對(duì)于

C電路，B燈與變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能有UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光；對(duì)

于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光；比較C、

D兩個(gè)電路，由于C電路中滑動(dòng)變阻器功率為(IA－IB)×110V，而D電路中滑動(dòng)變阻器功率為(IA＋I(xiàn)B)×110

V，所以C電路消耗電功率最?。?/p>

【素養(yǎng)提升】

7.(多選)如圖所示，閉合開關(guān)S后，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為60V，電動(dòng)機(jī)恰好正常工作，此時(shí)質(zhì)量m＝10kg

的物體以v＝1m/s的速度被勻速提升，理想電流表的示數(shù)為2A．重力加速度g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力．下

列說法正確的是()

A．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為30Ω

B．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為5Ω

C．電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為100W

D．電動(dòng)機(jī)正常工作的效率為83.3%

答案BD

22

解析由公式P＝UI＝mgv＋I(xiàn)r，解得r＝5Ω，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P1＝Ir＝20W，

mgv

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)正常工作的效率η＝×100%≈83.3%，選項(xiàng)D正確．

UI

8．圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來(圖乙)，

用這段金屬絲做測(cè)溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡易溫度計(jì)。下列說法正

確的是()

A．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

B．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

C．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

D．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

E

解析：選B由題圖甲可知，tA對(duì)應(yīng)的電阻較小，由閉合電路的歐姆定律I＝可知，tA對(duì)應(yīng)的電路中的

R＋r

E

電流較大，故tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上；由于電流和電阻滿足I＝，是非線性關(guān)系，而溫度與電阻是

R＋r

線性關(guān)系，故溫度與電流是非線性關(guān)系。綜上可知，B正確。

9.(多選)如圖所示，電阻R1＝20Ω，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻R2＝10Ω。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)開

關(guān)合上后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是()

A.I＝1.5AB.I＜1.5A

C.P＝15WD.P＜15W

答案BD

解析當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，由歐姆定律U＝I1R1＝10V；當(dāng)開關(guān)S閉合后通過R1的電流仍為0.5A，電動(dòng)機(jī)的

U

電流I2＜＝1A，故電流表的電流I＜1.5A，電動(dòng)機(jī)的電功率P＝IU＜15W，選項(xiàng)B、D正確。

R2

10．某簡易電吹風(fēng)簡化電路如圖所示，其主要部件為電動(dòng)機(jī)M和電熱絲，部分技術(shù)參數(shù)如下表，電吹風(fēng)在

220V電壓下工作。下列說法正確的是()

電吹風(fēng)額定電壓220V

熱風(fēng)時(shí)：990W

電吹風(fēng)額定功率

冷風(fēng)時(shí)：110W

A.開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)

B.該電吹風(fēng)中電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為440Ω

C.吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為990W

D.吹熱風(fēng)時(shí)通過電熱絲的電流為4A

答案D

解析由電路圖可知，開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電熱絲同時(shí)接入電路，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)，故A錯(cuò)誤；

2202

只閉合開關(guān)S2時(shí)，僅電動(dòng)機(jī)接入電路，若電動(dòng)機(jī)為純電阻，則電阻為r＝Ω＝440Ω，由于電動(dòng)機(jī)為非

110

純電阻，則內(nèi)阻不為440Ω，故B錯(cuò)誤；開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電熱絲同時(shí)接入電路，電吹風(fēng)吹

熱風(fēng)，總功率為990W，即為電動(dòng)機(jī)的功率和電熱絲的功率之和，則吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為880W，故C

880

錯(cuò)誤；吹熱風(fēng)時(shí)通過電熱絲的電流I＝A＝4A，故D正確。

220

11．一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計(jì))，均正常工作。

用電流表分別測(cè)得通過電飯煲的電流是5.0A，通過洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是0.50A，則下列說法中正確的是

()

A．電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為440Ω

B．電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為155.5W

C．1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.6×103J

D．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍

U

解析：選C由于電飯煲是純電阻元件，所以R1＝＝44Ω，P1＝UI1＝1100W，其在1min內(nèi)消耗的電能

I1

4U

W1＝UI1t＝6.6×10J，洗衣機(jī)為非純電阻元件，所以R2≠，P2＝UI2＝110W，其在1min內(nèi)消耗的電能W2

I2

3

＝UI2t＝6.6×10J，其熱功率P熱≠P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍。綜上可知

C正確。

12.如圖甲，電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2、L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特

性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是()

A．L1中的電流為L2中電流的2倍

B．L3的電阻約為1.875Ω

C．L3的電功率約為0.75W

D．L2和L3的總功率約為3W

解析：選B由圖像可知，燈泡兩端的電壓變化時(shí)，燈泡的電阻發(fā)生變化，L2和L3的串聯(lián)電阻并不是L1

電阻的兩倍，根據(jù)歐姆定律知L1中的電流不是L2中電流的2倍，A錯(cuò)誤；由于不計(jì)電源內(nèi)阻，所以L2和

U

L3兩端的電壓均為1.5V，由題圖乙可知此時(shí)燈泡中的電流為I＝0.8A，電阻R＝＝1.875Ω，B正確；L3

I

的電功率P＝UI＝1.5×0.8W＝1.2W，C錯(cuò)誤；L2和L3的總功率P′＝2P＝2.4W，D錯(cuò)誤。

13.[多選]下表列出了某品牌電動(dòng)自行車及所用電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械損耗。若該車在額定

狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則()

自重40kg額定電壓48V

載重75kg額定電流12A

最大行駛速度20km/h額定輸出功率350W

A．電動(dòng)機(jī)的輸入功率為576W

B．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為4Ω

C．該車獲得的牽引力為104N

D．該車受到的阻力為63N

2

解析：選AD電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P入＝UI＝48×12W＝576W，A正確；電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為P＝Ir＝P

50

入－P出，代入數(shù)據(jù)解得：r＝1.6Ω，B錯(cuò)誤；由vm＝20km/h＝m/s，根據(jù)P出＝Fvm，解得F＝63N，且

9

當(dāng)該車速度最大時(shí)，F(xiàn)＝f＝63N，故C錯(cuò)誤，D正確。

14.(多選)如圖所示的甲、乙、丙、丁四種電路中，合上開關(guān)S后，滑片P由a向b滑動(dòng)，則()

A．在甲中燈泡L的功率一直變大

B．在乙中燈泡L的功率先變小后變大

C．在丙中燈泡L的功率先變小后變大

D．在乙中燈泡L的功率先變小后變大

答案AB

解析題圖甲中