資源簡介

(共38張PPT)
8.焦耳定律　電路中的能量轉化
必備知識·自主學習
關鍵能力·合作探究
隨堂演練·自主檢測
課 標 要 求 思 維 導 圖
1.理解電功、電功率及焦耳定律． 2．深入理解電功和電功率的概念；知道焦耳定律的物理意義；能從能量轉化角度推導焦耳定律；關注焦耳定律在生產、生活中的應用． 3．了解純電阻電路和非純電阻電路中的能量轉化；從能量轉化和能量守恒的角度理解電功和電熱的區別．
必備知識·自主學習
一、電功　電功率
1．電功
(1)實質：導體中的恒定電場對自由電荷的________所做的功．
(2)公式：W＝________．
(3)國際單位：________，符號為________．
(4)意義：電功是________轉化為其他形式的能的量度，即電功是多少就有多少________轉化為其他形式的能．
靜電力
UIt　
焦耳
J
電能
電能
2．電功率
(1)定義：電流所做的功W與做這些功所用時間t的比叫作電功率，數值上等于單位________內電流所做的功．
(2)公式：P＝＝______．
(3)單位：________，符號：________，1 W＝1 J/s.
(4)物理意義：表示電流做功的________．
時間
UI
瓦特
W
快慢
二、焦耳定律　熱功率
1．焦耳定律
(1)內容：電流通過電阻產生的熱量Q跟________________成正比、跟導體的________成正比、跟________成正比．
(2)表達式：Q＝________．
(3)焦耳熱：電流通過電阻而產生的熱稱為焦耳熱．
電流I的二次方
電阻R
通電時間t
I2Rt
2．熱功率
(1)定義：電流通過電阻所產生的熱量Q與產生這些熱量所用時間t的比叫作熱功率；數值上等于________內電流通過電阻所產生的熱量．
(2)表達式：P熱＝________．
(3)物理意義：表示電流________的物理量．
(4)在非純電阻電路(外電路消耗的電能沒有全部轉化為內能)中，電功率的公式為P電＝UI，熱功率的公式仍然為P熱＝________，此時P電大于P熱．
單位時間
I2R
發熱快慢
I2R
三、電路中的能量轉化
1．外電路的能量轉化
(1)外電路為純電阻電路：P電＝________．
(2)外電路為非純電阻電路：P電＝________．
2．閉合電路中的能量轉化
(1)表達式：IE＝IU＋I2r.
(2)物理意義：電源把其他形式的能量轉化為電能的功率IE，等于電源輸出功率IU與電源內電路的熱功率I2r之和．
(3)特例：當外電路短路時，路端電壓U等于零，電源釋放的能量全部轉化為內電路的________，若電源內阻很小，則短路電流很大，可能造成電源損壞或引起火災，故絕不可以讓電源________．
P熱　
P熱＋P其他
內能
短路
[導學1]
純電阻電路中只有電熱產生，非純電阻電路中既有電熱又有其他形式的能產生．如白熾燈、電爐、電烙鐵等只產生電熱，而電解槽、電動機等消耗電能轉化為化學能或機械能的同時，有熱能產生．

[提醒]
電動機運轉時，有機械能和熱能產生，一旦轉子被卡住，停止轉動，電動機只有熱能輸出，此時發熱功率很大，容易燒壞電動機，應立即斷電．

[導學2]
(1)計算電熱時Q＝I2Rt在任何電路中均適用，但Q＝t只適用于純電阻電路．
(2)計算電功時，W＝UIt適用于任何電路，但W＝t＝I2Rt只適用于純電阻電路．
關鍵能力·合作探究
探究點一　電功和電功率
導學探究
將額定電壓均為1.5 V，額定功率分別為0.3 W和0.5 W的小燈泡A、B串聯起來接在電壓為U的電源上，兩燈泡均發光．
(1)A、B兩燈泡的電壓能否同時達到額定電壓？
(2)A、B兩燈泡中，哪個燈泡更亮一些？
提示：(1)不能．
(2)由R＝可知，RA>RB，兩燈泡串聯時，由P＝I2R可知，PA>PB，故A燈更亮一些．
歸納總結
1.對電功的理解
(1)從力的角度看，電流做功的實質是靜電力對自由電荷做功．
(2)從能的角度看，電流做功過程是電能轉化為其他形式的能的過程，電功的大小量度了電能的減少量，標志著電能轉化為其他形式的能的多少．
(3)電功W＝UIt＝qU對任何電路都適用．
2．對電功率的理解
(1)電功率P＝＝UI對任何電路都適用．
(2)額定功率和實際功率
①額定功率：用電器正常工作所消耗的功率．
②實際功率：用電器在實際電壓下電流做功的功率．
典例示范
例 1 如圖所示，把兩個相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8 V，乙電路兩端的電壓為16 V．調節變阻器R1和R2使兩燈都正常發光，此時變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙，則下列關系中正確的是(　　)
A．P甲P乙
C．P1>P2 D．P1＝P2
答案：D
解析：由燈都正常發光可知，R1中電流是R2中電流的二倍，R1兩端電壓是R2兩端電壓的二分之一，兩變阻器消耗的功率相等，兩電路中消耗的總功率相等，選項D正確，A、B、C錯誤．
素養訓練1　重慶市正將主干道上的部分高壓鈉燈換成LED燈，已知高壓鈉燈功率為400 W，LED燈功率為180 W，若更換4 000盞，則一個月(取30天，每天約10 h)可節約的電能約為(　　)
A．9×102 kW·h B．3×105 kW·h
C．6×108 kW·h D．1×1011 kW·h
答案：B
解析：一個月可節約的電能為ΔW＝ΔPt＝(400－180)×4 000×10×30 W·h≈3×105 kW·h，B正確．
素養訓練2　一根電阻絲，在通過2 C的電荷量時電功為8 J，若在相同的時間內通過4 C的電荷量，求此時電阻絲上的電流做的功和所加的電壓分別是多少．
解析：設電阻絲的電阻為R，據W＝UIt＝Uq得U1＝4 V，在相同時間內通過的電荷量變為原來的2倍．
據I＝知：I2＝2I1
又據歐姆定律I＝得U2＝2U1＝8 V
電流的功W2＝U2I2t＝4W1＝32 J.
答案：32 J　8 V
探究點二　焦耳定律的理解及應用
導學探究
如圖所示，電壓U恒為12 V，燈泡L上標有“6 V　12 W”，電動機線圈的電阻RM＝0.50 Ω.
(1)燈泡L上流過的電流是否可以用IL＝求解？為什么？
(2)若燈泡恰好正常發光，則電動機消耗的功率和發熱功率各多大？
提示：(1)不可以，因為有電動機工作的電路不是純電阻的電路．
(2)P＝IMUM＝(U－UL)＝12 W.
P熱＝RM＝·RM＝2 W．
歸納總結
1.純電阻電路與非純電阻電路
(1)純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉化為導體的內能．
(2)非純電阻電路：含有電動機或電解槽的電路稱為非純電阻電路．在非純電阻電路中，電流做的功除了將電能轉化為內能外，還轉化為機械能或化學能．
2．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
能量轉化情況
電功和電熱 的關系 W＝Q＋E其他即UIt＝I2Rt＋E其他
電功率和熱 功率的關系 P＝P熱＋P其他即IU＝I2R＋P其他
歐姆定律是 否成立
3.電動機的功率和效率
(1)電動機的輸入功率指電動機消耗的總功率，P入＝UI.
(2)電動機的熱功率是線圈上電阻的發熱功率，P熱＝I2r.
(3)電動機的輸出功率是指電動機將電能轉化為機械能的功率，P出＝IU－I2r.
(4)電動機的效率：η＝＝.
典例示范
例 2 有一個直流電動機，把它接入0.2 V電壓的電路時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是0.4 A；若把它接入2 V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1 A.
(1)求電動機正常工作時的輸出功率．
(2)如在正常工作時，轉子突然被卡住，此時電動機的發熱功率為多大？

解析：(1)電動機不轉時，說明電動機無機械能輸出，它消耗的電能完全轉化為熱能，此時電動機可看成純電阻，則r＝＝0.5 Ω.
當所加電壓為2 V、電流為1 A時，電動機正常工作，有機械能輸出，此時電動機為非純電阻電路，消耗的電能等于轉化的機械能和熱能之和．
轉化的熱功率為P熱＝r＝0.5 W
總功率P總＝U2I2＝2 W，
則輸出功率P出＝P總－P熱＝1.5 W.
(2)若在電動機正常工作時被卡住，電動機無機械能輸出，看作純電阻電路，此時的電熱功率為：
P′熱＝＝ W＝8 W.
答案：(1)1.5 W　(2)8 W
素養訓練3　(多選)一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，現將它們串聯到電路中，結果電動機不轉而電爐都能正常工作，那么在相同時間內(　　)
A．電爐放熱與電動機放熱相等
B．電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓
C．電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓
D．電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率
答案：AC
解析：電爐電路和電動機電路焦耳定律都適用．根據焦耳定律Q＝I2rt，電爐和電動機的電阻相同，電流相同，則在相同的時間內電爐和電動機產生的電熱相等，故A正確；因電動機不轉，視為純電阻，歐姆定律同樣適用，故由U＝IR可知，電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓，故B錯誤，C正確；由以上分析可知，電動機和電爐兩端電壓相等，電流相等，則由P＝UI可知，電動機消耗的功率等于電爐消耗的功率，故D錯誤．
素養訓練4　兩個電阻R1＝8 Ω、R2＝2 Ω，并聯在電路中．要使這兩個電阻消耗的電功率相等，可行的辦法是(　　)
A．用一個阻值為2 Ω的電阻與R2串聯
B．用一個阻值為6 Ω的電阻與R2串聯
C．用一個阻值為6 Ω的電阻與R1串聯
D．用一個阻值為2 Ω的電阻與R1串聯
答案：A
解析：兩個電阻并聯，由P＝可知P1∶P2＝R2∶R1＝1∶4，要使這兩個電阻消耗的電功率相等，應使P2減小為原來的；只要使R2兩端的電壓減半(R2不變)，電功率就可以減小為原來的，所以串聯一個等值電阻(2 Ω)即可．若電阻與R1串聯，R1的電壓減小，功率更小，兩個電阻的功率不可能相等，故A正確，B、C、D錯誤．
隨堂演練·自主檢測
1．近年來，電動汽車以車載電源為動力，因對環境的污染小，節約能源深受大眾青睞．某品牌的一款電動汽車的車載電源額定輸出電壓為360 V，電池容量為213 A·h.該款汽車現以額定輸出電壓在平直公路上勻速行駛，速度大小為100 km/h，此時電源的輸出功率為18 kW.若不考慮各種能量的轉化效率，下列說法正確的是(　　)
A．電源的電動勢一定為360 V
B．干路電流為5 A
C．電動汽車所受阻力為180 N
D．充滿電的該款汽車在這種情況下，最多可以行駛426 km
答案：D
解析：根據閉合電路歐姆定律可知電源電動勢等于輸出電壓和內電壓之和，所以電源的電動勢一定大于360 V，故A錯誤；干路電流為I＝＝50 A，B錯誤；當汽車勻速行駛時，阻力與牽引力大小相等，則f＝＝648 N，C錯誤．充滿電的該款汽車在這種情況下，最多可以行駛的時間為t＝＝4.26 h，最多可以行駛的距離為s＝vt＝426 km，D正確．
2．為了使電爐消耗的功率減小到原來的一半，可行的辦法是(　　)
A．使通過它的電流減半
B．使兩端的電壓減半
C．使電爐的電阻減半
D．使它兩端的電壓和電阻均減半
答案：D
解析：根據發熱功率P熱＝I2R，當電流減半時，發熱功率減小為，電爐是純電阻電路，電功率等于發熱功率，故A錯誤；根據歐姆定律I＝，電壓減小為一半，電流減小為一半，根據電功率表達式P＝UI，電功率減小為，故B錯誤；電爐的電阻減半而電壓不變，根據歐姆定律I＝，電流增加為2倍，根據電功率表達式P＝UI，電功率增加為2倍，故C錯誤；電壓和電阻均減半，根據歐姆定律I＝，電流不變，根據電功率表達式P＝UI，電功率減小為，故D正確．
3．一標有“12 V　12 W”的電動機正常工作，已知其線圈電阻為2 Ω，則正常工作1分鐘產生的焦耳熱為(　　)
A．720 J B．144 J
C．120 J D．4 320 J
答案：C
解析：由題意可知電動機正常工作時U＝12 V，P＝12 W，根據P＝UI，解得I＝1 A，根據焦耳定律Q＝I2Rt，解得Q＝120 J，C正確．
4．兩根相同材料做成的導體，若它們的橫截面積之比為2∶1，長度之比為4∶1，則將它們串聯起來通以相同的電流，在相同的時間內，它們產生的熱量之比為(　　)
A．2∶1 B．4∶1
C．1∶2 D．1∶4
答案：A
解析：兩根相同材料做成的導體，若它們的橫截面積之比為2∶1，長度之比為4∶1，根據R＝ρ，則R1∶R2＝2∶1，根據Q＝I2Rt，則產生的熱量之比為2∶1，A正確．
5.如圖，電動機M與燈泡L串聯在電路中，M的線圈電阻為2 Ω，電源的電動勢為16 V、內阻為1 Ω，燈泡電阻為5 Ω.閉合開關S后，M正常運轉，M線圈上產生的熱功率為2 W，V為理想電壓表，則(　　)
A．電壓表示數為2 V
B．電動機的輸出功率為8 W
C．電源的輸出功率為16 W
D．電源的效率為87.5%
答案：B
解析：M線圈上產生的熱功率為2 W，則P熱＝I2rM可得I＝1 A，則電壓表讀數U＝E－I(r＋RL)＝10 V，A錯誤；電動機的輸出功率為P輸＝IU－P熱＝8 W，B正確；電源的輸出功率為P電源＝IE－I2r＝15 W ，C錯誤；電源的效率為η＝＝＝93.75%，D錯誤．8.焦耳定律　電路中的能量轉化
課 標 要 求 思 維 導 圖
1.理解電功、電功率及焦耳定律． 2．深入理解電功和電功率的概念；知道焦耳定律的物理意義；能從能量轉化角度推導焦耳定律；關注焦耳定律在生產、生活中的應用． 3．了解純電阻電路和非純電阻電路中的能量轉化；從能量轉化和能量守恒的角度理解電功和電熱的區別．
必備知識·自主學習——突出基礎性　素養夯基
一、電功　電功率
1．電功
(1)實質：導體中的恒定電場對自由電荷的________所做的功．
(2)公式：W＝________．
(3)國際單位：________，符號為________．
(4)意義：電功是________轉化為其他形式的能的量度，即電功是多少就有多少________轉化為其他形式的能．
2．電功率
(1)定義：電流所做的功W與做這些功所用時間t的比叫作電功率，數值上等于單位________內電流所做的功．
(2)公式：P＝＝________________．
(3)單位：________，符號：________，1 W＝1 J/s.
(4)物理意義：表示電流做功的________．
二、焦耳定律　熱功率
1．焦耳定律
(1)內容：電流通過電阻產生的熱量Q跟________________成正比、跟導體的________成正比、跟________成正比．
(2)表達式：Q＝________．
(3)焦耳熱：電流通過電阻而產生的熱稱為焦耳熱．
2．熱功率
(1)定義：電流通過電阻所產生的熱量Q與產生這些熱量所用時間t的比叫作熱功率；數值上等于________內電流通過電阻所產生的熱量．
(2)表達式：P熱＝________．
(3)物理意義：表示電流________的物理量．
(4)在非純電阻電路(外電路消耗的電能沒有全部轉化為內能)中，電功率的公式為P電＝UI，熱功率的公式仍然為P熱＝________，此時P電大于P熱．
三、電路中的能量轉化
1．外電路的能量轉化
(1)外電路為純電阻電路：P電＝________．
(2)外電路為非純電阻電路：P電＝________．
2．閉合電路中的能量轉化
(1)表達式：IE＝IU＋I2r.
(2)物理意義：電源把其他形式的能量轉化為電能的功率IE，等于電源輸出功率IU與電源內電路的熱功率I2r之和．
(3)特例：當外電路短路時，路端電壓U等于零，電源釋放的能量全部轉化為內電路的________，若電源內阻很小，則短路電流很大，可能造成電源損壞或引起火災，故絕不可以讓電源________．
[導學1]
純電阻電路中只有電熱產生，非純電阻電路中既有電熱又有其他形式的能產生．如白熾燈、電爐、電烙鐵等只產生電熱，而電解槽、電動機等消耗電能轉化為化學能或機械能的同時，有熱能產生．
[提醒]
電動機運轉時，有機械能和熱能產生，一旦轉子被卡住，停止轉動，電動機只有熱能輸出，此時發熱功率很大，容易燒壞電動機，應立即斷電．
[導學2]
(1)計算電熱時Q＝I2Rt在任何電路中均適用，但Q＝t只適用于純電阻電路．
(2)計算電功時，W＝UIt適用于任何電路，但W＝t＝I2Rt只適用于純電阻電路．
關鍵能力·合作探究——突出綜合性　素養形成
探究點一　電功和電功率
導學探究
將額定電壓均為1.5 V，額定功率分別為0.3 W和0.5 W的小燈泡A、B串聯起來接在電壓為U的電源上，兩燈泡均發光．
(1)A、B兩燈泡的電壓能否同時達到額定電壓？
(2)A、B兩燈泡中，哪個燈泡更亮一些？
歸納總結
1.對電功的理解
(1)從力的角度看，電流做功的實質是靜電力對自由電荷做功．
(2)從能的角度看，電流做功過程是電能轉化為其他形式的能的過程，電功的大小量度了電能的減少量，標志著電能轉化為其他形式的能的多少．
(3)電功W＝UIt＝qU對任何電路都適用．
2．對電功率的理解
(1)電功率P＝＝UI對任何電路都適用．
(2)額定功率和實際功率
①額定功率：用電器正常工作所消耗的功率．
②實際功率：用電器在實際電壓下電流做功的功率．
典例示范
例 1 如圖所示，把兩個相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8 V，乙電路兩端的電壓為16 V．調節變阻器R1和R2使兩燈都正常發光，此時變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙，則下列關系中正確的是(　　)
A．P甲P乙
C．P1>P2D．P1＝P2
素養訓練1　重慶市正將主干道上的部分高壓鈉燈換成LED燈，已知高壓鈉燈功率為400 W，LED燈功率為180 W，若更換4 000盞，則一個月(取30天，每天約10 h)可節約的電能約為(　　)
A．9×102 kW·h B．3×105 kW·h
C．6×108 kW·h D．1×1011 kW·h
素養訓練2　一根電阻絲，在通過2 C的電荷量時電功為8 J，若在相同的時間內通過4 C的電荷量，求此時電阻絲上的電流做的功和所加的電壓分別是多少．
探究點二　焦耳定律的理解及應用
導學探究
如圖所示，電壓U恒為12 V，燈泡L上標有“6 V　12 W”，電動機線圈的電阻RM＝0.50 Ω.
(1)燈泡L上流過的電流是否可以用IL＝求解？為什么？
(2)若燈泡恰好正常發光，則電動機消耗的功率和發熱功率各多大？
歸納總結
1.純電阻電路與非純電阻電路
(1)純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉化為導體的內能．
(2)非純電阻電路：含有電動機或電解槽的電路稱為非純電阻電路．在非純電阻電路中，電流做的功除了將電能轉化為內能外，還轉化為機械能或化學能．
2．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
能量轉化情況
電功和電熱的關系 W＝Q即IUt＝I2Rt＝t W＝Q＋E其他即UIt＝I2Rt＋E其他
電功率和熱功率的關系 P＝P熱即IU＝I2R＝ P＝P熱＋P其他即IU＝I2R＋P其他
歐姆定律是否成立 U＝IR，I＝成立 U>IR，I<不成立
3.電動機的功率和效率
(1)電動機的輸入功率指電動機消耗的總功率，P入＝UI.
(2)電動機的熱功率是線圈上電阻的發熱功率，P熱＝I2r.
(3)電動機的輸出功率是指電動機將電能轉化為機械能的功率，P出＝IU－I2r.
(4)電動機的效率：η＝＝.
典例示范
例 2 有一個直流電動機，把它接入0.2 V電壓的電路時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是0.4 A；若把它接入2 V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1 A.
(1)求電動機正常工作時的輸出功率．
(2)如在正常工作時，轉子突然被卡住，此時電動機的發熱功率為多大？
素養訓練3　(多選)一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，現將它們串聯到電路中，結果電動機不轉而電爐都能正常工作，那么在相同時間內(　　)
A．電爐放熱與電動機放熱相等
B．電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓
C．電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓
D．電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率
素養訓練4　兩個電阻R1＝8 Ω、R2＝2 Ω，并聯在電路中．要使這兩個電阻消耗的電功率相等，可行的辦法是(　　)
A．用一個阻值為2 Ω的電阻與R2串聯
B．用一個阻值為6 Ω的電阻與R2串聯
C．用一個阻值為6 Ω的電阻與R1串聯
D．用一個阻值為2 Ω的電阻與R1串聯
隨堂演練·自主檢測——突出創新性　素養達標
1．近年來，電動汽車以車載電源為動力，因對環境的污染小，節約能源深受大眾青睞．某品牌的一款電動汽車的車載電源額定輸出電壓為360 V，電池容量為213 A·h.該款汽車現以額定輸出電壓在平直公路上勻速行駛，速度大小為100 km/h，此時電源的輸出功率為18 kW.若不考慮各種能量的轉化效率，下列說法正確的是(　　)
A．電源的電動勢一定為360 V
B．干路電流為5 A
C．電動汽車所受阻力為180 N
D．充滿電的該款汽車在這種情況下，最多可以行駛426 km
2．為了使電爐消耗的功率減小到原來的一半，可行的辦法是(　　)
A．使通過它的電流減半
B．使兩端的電壓減半
C．使電爐的電阻減半
D．使它兩端的電壓和電阻均減半
3．一標有“12 V　12 W”的電動機正常工作，已知其線圈電阻為2 Ω，則正常工作1分鐘產生的焦耳熱為(　　)
A．720 J B．144 J
C．120 J D．4 320 J
4．兩根相同材料做成的導體，若它們的橫截面積之比為2∶1，長度之比為4∶1，則將它們串聯起來通以相同的電流，在相同的時間內，它們產生的熱量之比為(　　)
A．2∶1 B．4∶1
C．1∶2 D．1∶4
5.
如圖，電動機M與燈泡L串聯在電路中，M的線圈電阻為2 Ω，電源的電動勢為16 V、內阻為1 Ω，燈泡電阻為5 Ω.閉合開關S后，M正常運轉，M線圈上產生的熱功率為2 W，V為理想電壓表，則(　　)
A．電壓表示數為2 V
B．電動機的輸出功率為8 W
C．電源的輸出功率為16 W
D．電源的效率為87.5%
8．焦耳定律　電路中的能量轉化
必備知識·自主學習
一、
1．(1)靜電力　(2)UIt　(3)焦耳　J　(4)電能　電能
2．(1)時間　(2)UI　(3)瓦特　W　(4)快慢
二、
1．(1)電流I的二次方　電阻R　通電時間t　(2)I2Rt
2．(1)單位時間　(2)I2R　(3)發熱快慢　(4)I2R
三、
1．(1)P熱　(2)P熱＋P其他
2．(3)內能　短路
關鍵能力·合作探究
探究點一
【導學探究】
提示：(1)不能．
(2)由R＝可知，RA>RB，兩燈泡串聯時，由P＝I2R可知，PA>PB，故A燈更亮一些．
【典例示范】
例1　解析：由燈都正常發光可知，R1中電流是R2中電流的二倍，R1兩端電壓是R2兩端電壓的二分之一，兩變阻器消耗的功率相等，兩電路中消耗的總功率相等，選項D正確，A、B、C錯誤．
答案：D
素養訓練1　解析：一個月可節約的電能為ΔW＝ΔPt＝(400－180)×4 000×10×30 W·h≈3×105 kW·h，B正確．
答案：B
素養訓練2　解析：設電阻絲的電阻為R，據W＝UIt＝Uq得U1＝4 V，在相同時間內通過的電荷量變為原來的2倍．
據I＝知：I2＝2I1
又據歐姆定律I＝得U2＝2U1＝8 V
電流的功W2＝U2I2t＝4W1＝32 J.
答案：32 J　8 V
探究點二
【導學探究】
提示：(1)不可以，因為有電動機工作的電路不是純電阻的電路．
(2)P＝IMUM＝(U－UL)＝12 W.
P熱＝RM＝·RM＝2 W．
【典例示范】
例2　解析：(1)電動機不轉時，說明電動機無機械能輸出，它消耗的電能完全轉化為熱能，此時電動機可看成純電阻，則r＝＝0.5 Ω.
當所加電壓為2 V、電流為1 A時，電動機正常工作，有機械能輸出，此時電動機為非純電阻電路，消耗的電能等于轉化的機械能和熱能之和．
轉化的熱功率為P熱＝r＝0.5 W
總功率P總＝U2I2＝2 W，
則輸出功率P出＝P總－P熱＝1.5 W.
(2)若在電動機正常工作時被卡住，電動機無機械能輸出，看作純電阻電路，此時的電熱功率為：
P′熱＝＝ W＝8 W.
答案：(1)1.5 W　(2)8 W
素養訓練3　解析：電爐電路和電動機電路焦耳定律都適用．根據焦耳定律Q＝I2rt，電爐和電動機的電阻相同，電流相同，則在相同的時間內電爐和電動機產生的電熱相等，故A正確；因電動機不轉，視為純電阻，歐姆定律同樣適用，故由U＝IR可知，電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓，故B錯誤，C正確；由以上分析可知，電動機和電爐兩端電壓相等，電流相等，則由P＝UI可知，電動機消耗的功率等于電爐消耗的功率，故D錯誤．
答案：AC
素養訓練4　解析：兩個電阻并聯，由P＝可知P1∶P2＝R2∶R1＝1∶4，要使這兩個電阻消耗的電功率相等，應使P2減小為原來的；只要使R2兩端的電壓減半(R2不變)，電功率就可以減小為原來的，所以串聯一個等值電阻(2 Ω)即可．若電阻與R1串聯，R1的電壓減小，功率更小，兩個電阻的功率不可能相等，故A正確，B、C、D錯誤．
答案：A
隨堂演練·自主檢測
1．解析：根據閉合電路歐姆定律可知電源電動勢等于輸出電壓和內電壓之和，所以電源的電動勢一定大于360 V，故A錯誤；干路電流為I＝＝50 A，B錯誤；當汽車勻速行駛時，阻力與牽引力大小相等，則f＝＝648 N，C錯誤．充滿電的該款汽車在這種情況下，最多可以行駛的時間為t＝＝4.26 h，最多可以行駛的距離為s＝vt＝426 km，D正確．
答案：D
2．解析：根據發熱功率P熱＝I2R，當電流減半時，發熱功率減小為，電爐是純電阻電路，電功率等于發熱功率，故A錯誤；根據歐姆定律I＝，電壓減小為一半，電流減小為一半，根據電功率表達式P＝UI，電功率減小為，故B錯誤；電爐的電阻減半而電壓不變，根據歐姆定律I＝，電流增加為2倍，根據電功率表達式P＝UI，電功率增加為2倍，故C錯誤；電壓和電阻均減半，根據歐姆定律I＝，電流不變，根據電功率表達式P＝UI，電功率減小為，故D正確．
答案：D
3．解析：由題意可知電動機正常工作時U＝12 V，P＝12 W，根據P＝UI，解得I＝1 A，根據焦耳定律Q＝I2Rt，解得Q＝120 J，C正確．
答案：C
4．解析：兩根相同材料做成的導體，若它們的橫截面積之比為2∶1，長度之比為4∶1，根據R＝ρ，則R1∶R2＝2∶1，根據Q＝I2Rt，則產生的熱量之比為2∶1，A正確．
答案：A
5．解析：M線圈上產生的熱功率為2 W，則P熱＝I2rM可得I＝1 A，則電壓表讀數U＝E－I(r＋RL)＝10 V，A錯誤；電動機的輸出功率為P輸＝IU－P熱＝8 W，B正確；電源的輸出功率為P電源＝IE－I2r＝15 W ，C錯誤；電源的效率為η＝＝＝93.75%，D錯誤．
答案：B

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