資源簡(jiǎn)介

12.1 電路中的能量轉(zhuǎn)化
1.理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過(guò)電流做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的,加深對(duì)功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。 2.能通過(guò)推導(dǎo)得出電功公式和焦耳定律,理解電功、電功率和焦耳定律,能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。 3.能從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化。 4.理解電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)系。
知識(shí)點(diǎn)一　電功和電功率
1.電功
(1)定義：電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。
(2)公式：W＝IUt
(3)單位：焦耳，符號(hào)為J。
常用的單位：千瓦時(shí)(kW·h)，也稱“度”，1 kW·h＝3.6×106 J。
2.電功率
(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功。
(2)公式：P＝＝UI。
(3)單位：瓦特，符號(hào)為W。
(4)意義：表示電流做功的快慢。
知識(shí)點(diǎn)二　焦耳定律
1.焦耳定律
(1)內(nèi)容：電流通過(guò)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。
(2)表達(dá)式：Q＝I2Rt。
2.熱功率
(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率。
(2)表達(dá)式：P＝I2R。
(3)物理意義：表示電流發(fā)熱快慢的物理量。
3.串、并聯(lián)電路中的功率關(guān)系
串聯(lián)電路 并聯(lián)電路
功率分配 ＝ ＝
總功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn
從能量轉(zhuǎn)化的角度看，無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，無(wú)論是純電阻電路還是非純電阻電路，電路消耗的總功率均等于電路中各部分消耗的功率之和。
知識(shí)點(diǎn)三　電路中的能量轉(zhuǎn)化
1.兩種電路
(1)純電阻電路：電流通過(guò)純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。
(2)含有電動(dòng)機(jī)或電解槽等的電路稱為非純電阻電路。在非純電阻電路中，電流做功將電能除了部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能。
2.電動(dòng)機(jī)的功率和效率
(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率是電動(dòng)機(jī)消耗的總功率，P入＝UI。
(2)電動(dòng)機(jī)的熱功率是線圈上電阻的發(fā)熱功率，P熱＝I2r。
(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率是電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，P出＝IU－I2r。
(4)電動(dòng)機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%。
3.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
舉例 白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋 電動(dòng)機(jī)、電解槽
能量轉(zhuǎn)化情況
電功和電熱 的關(guān)系 W＝Q即 IUt＝I2Rt W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他
電功率和熱功率 的關(guān)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＝，歐姆定律成立 U＞IR，I＜，歐姆定律不成立
說(shuō)明 W＝UIt、P電＝UI適用于任何電路計(jì)算電功和電功率 Q＝I2Rt、P熱＝I2R適用于任意電路計(jì)算電熱和熱功率 只有純電阻電路滿足W＝Q，P電＝P熱；非純電阻電路W>Q，P電>P熱
下列關(guān)于電功、電功率的說(shuō)法中正確的是（　　）
A．電功率越大，電流做功越快
B．電流越大，電功率就越大，電流做的功就越多
C．電功率是表示電流做功效率高低的物理量
D．電功是表示將其他形式轉(zhuǎn)化為電能的物理量
如圖所示，有A、B兩段圓柱形電阻絲，材料相同，長(zhǎng)度也相同，它們橫截面的直徑之比為dA：dB＝2：1，把它們串聯(lián)在電路中，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br/>A．A、B兩段電阻絲的電阻之比為RA：RB＝1：8
B．通過(guò)A、B兩段電阻絲的電流之比為IA：IB＝1：4
C．A、B兩段電阻絲中的電場(chǎng)強(qiáng)度之比為EA：EB＝4：1
D．A、B兩段電阻絲消耗的功率之比為PA：PB＝1：4
如圖所示，電路兩端的電壓U保持不變，電阻R1，R2，R3消耗的電功率一樣大，電阻之比R1：R2：R3是（　?。?br/>A．1：1：1 B．4：1：1 C．1：4：4 D．1：2：2
把六個(gè)相同的小燈泡接成如圖甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡均正常發(fā)光，甲、乙兩電路所消耗的功率分別用P甲和P乙表示，則下列結(jié)論中正確的是（　?。?br/>A．P甲＝P乙 B．P乙＝3P甲 C．P乙＞3P甲 D．P甲＝3P乙
電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲兩部分，已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R1，它和阻值為R2的電熱絲串聯(lián)．設(shè)電吹風(fēng)機(jī)工作時(shí)兩端的電壓為U，通過(guò)線圈的電流為I，消耗的電功率為P，則下列關(guān)系正確的是（　　）
A．P＞UI B．P＝I2（R1+R2）
C．P＞I2（R1+R2） D．U＝I（R1+R2）
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)內(nèi)電阻r＝1.0Ω，電路中另一電阻R＝2Ω，直流電壓U＝104V，電壓表（理想電表）示數(shù)UV＝100V，試求：
（1）通過(guò)電阻R的電流；
（2）輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；
（3）電動(dòng)機(jī)的輸出功率。
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(guó)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3只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，估算出全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近（　　）
A．1×109kW h B．1×1010kW h
C．1×1011kW h D．1×1012 kW h
電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中，如圖所示，已知電阻R跟電動(dòng)機(jī)線圈的電阻值相等，開(kāi)關(guān)接通后，電動(dòng)機(jī)正常工作。設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)M兩端的電壓分別為U1和U2，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，電流通過(guò)電阻R做功為W1，產(chǎn)生熱量為Q1，電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功為W2，產(chǎn)生熱量為Q則有（　　）
A．U1＜U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2
C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2
如圖所示，電阻R1＝20Ω，電動(dòng)機(jī)的繞組R2＝5Ω．當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)電鍵S閉合后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)和電路消耗的電功率應(yīng)是（　?。?br/>A．I＝2.5A B．I＞2.5A C．P＝25W D．P＜25W
四盞燈泡接成如圖所示的電路，a、c燈泡的規(guī)格為“220V 100W”，b、d燈泡的規(guī)格為“220V 40W”，各個(gè)燈泡的實(shí)際功率均沒(méi)有超過(guò)它的額定功率，則四盞燈泡實(shí)際功率大小順序是（　?。?br/>A．Pa＝Pc＞Pb＝Pd B．Pa＞Pd＞Pc＞Pb
C．Pd＞Pa＞Pc＞Pb D．Pd＞Pc＞Pb＞Pa
現(xiàn)有額定電壓均為110V額定功率分別為100W和60W的燈泡A和B，將它們接在220V的直流電路中后，兩燈均正常工作，且消耗的電功率最小的電路是（　?。?br/>A． B．
C． D．
某品牌的電動(dòng)汽車電池儲(chǔ)能為60kW h，充電電壓為400V，充電電流為35A，充電效率為95%，該電動(dòng)汽車以108km/h的速度勻速行駛時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化效率為90%，可勻速行駛388.8km，則該電動(dòng)汽車（　?。?br/>A．充電時(shí)間約為6h
B．勻速行駛時(shí)輸出的功率為10kW
C．勻速行駛時(shí)所受的阻力大小為500N
D．勻速行駛時(shí)每秒消耗的電能為1.5×104J
機(jī)器人的使用開(kāi)拓了我們的視野，延伸了我們的肢體，增強(qiáng)了我們的力量，提高了我們的工作效率，將人們從繁重的生產(chǎn)勞動(dòng)中解放出來(lái)，一款微型機(jī)器人的直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電源電動(dòng)機(jī)恰能正常工作，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（　?。?br/>A．電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI
B．電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為I2R
C．電動(dòng)機(jī)的輸出功率小于UI
D．若此時(shí)將電動(dòng)機(jī)卡住，電動(dòng)機(jī)的電流仍為I
如圖所示，電動(dòng)機(jī)M的線圈電阻為r，接入電壓恒為U的電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，此時(shí)電動(dòng)機(jī)通過(guò)的電流為I，消耗的電功率為P、線圈電阻的發(fā)熱功率為P熱、輸出的機(jī)械功率為P出．則下列關(guān)系式正確的是（　?。?br/>A．I B．P＝IU+I2r
C．P熱 D．P出＝IU﹣I2r
（多選）一額定功率為9W、額定電壓為9V的小燈泡L（其電阻視為不隨溫度而變）和一直流電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，與定值電阻R＝4Ω串聯(lián)后接在電路中的AB兩點(diǎn)間，電流表A為理想電表，電路如圖所示，燈泡的電阻不變。當(dāng)AB間接電壓0.49V時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)、燈泡不亮，電流表示數(shù)為0.1A；當(dāng)AB間接電壓15V時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)、燈泡正常發(fā)光。則下列說(shuō)法正確的是（　?。?br/>A．電動(dòng)機(jī)線圈電阻為1Ω
B．燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表示數(shù)1A
C．燈泡正常發(fā)光時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率4.25W
D．電路正常工作時(shí)電動(dòng)機(jī)突然被卡住時(shí)，電流表讀數(shù)將為1.5A
某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量m＝50kg，不計(jì)各處的摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v＝0.90m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，此時(shí)電路中的電流I＝5A，已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R為4Ω．（g＝10m/s2）求：
（1）電動(dòng)機(jī)工作電壓U；
（2）此時(shí)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
一臺(tái)電風(fēng)扇的額定功率是60W，內(nèi)電阻為2Ω，當(dāng)它接在220V的電壓下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，求：
（1）電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)它的電流強(qiáng)度多大？每秒鐘有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？
（2）若接上電源后，電風(fēng)扇因故不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)它的電流強(qiáng)度多大？電風(fēng)扇實(shí)際消耗的電功率多大？
四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按現(xiàn)有供水能力測(cè)算，我省供水缺口極大，蓄引提水是目前解決供水問(wèn)題的重要手段之一。某地要把河水抽高20m，進(jìn)入蓄水池，用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)效率為80%的皮帶，帶動(dòng)效率為60%的離心水泵工作。工作電壓為380V，此時(shí)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率為19kW，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為0.4Ω。已知水的密度為1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2。求：
（1）電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的熱功率；
（2）將蓄水池蓄入864m3的水需要的時(shí)間（不計(jì)進(jìn)、出水口的水流速度）。12.1 電路中的能量轉(zhuǎn)化
1.理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過(guò)電流做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的,加深對(duì)功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。 2.能通過(guò)推導(dǎo)得出電功公式和焦耳定律,理解電功、電功率和焦耳定律,能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。 3.能從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化。 4.理解電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)系。
知識(shí)點(diǎn)一　電功和電功率
1.電功
(1)定義：電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。
(2)公式：W＝IUt
(3)單位：焦耳，符號(hào)為J。
常用的單位：千瓦時(shí)(kW·h)，也稱“度”，1 kW·h＝3.6×106 J。
2.電功率
(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功。
(2)公式：P＝＝UI。
(3)單位：瓦特，符號(hào)為W。
(4)意義：表示電流做功的快慢。
知識(shí)點(diǎn)二　焦耳定律
1.焦耳定律
(1)內(nèi)容：電流通過(guò)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。
(2)表達(dá)式：Q＝I2Rt。
2.熱功率
(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率。
(2)表達(dá)式：P＝I2R。
(3)物理意義：表示電流發(fā)熱快慢的物理量。
3.串、并聯(lián)電路中的功率關(guān)系
串聯(lián)電路 并聯(lián)電路
功率分配 ＝ ＝
總功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn
從能量轉(zhuǎn)化的角度看，無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，無(wú)論是純電阻電路還是非純電阻電路，電路消耗的總功率均等于電路中各部分消耗的功率之和。
知識(shí)點(diǎn)三　電路中的能量轉(zhuǎn)化
1.兩種電路
(1)純電阻電路：電流通過(guò)純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。
(2)含有電動(dòng)機(jī)或電解槽等的電路稱為非純電阻電路。在非純電阻電路中，電流做功將電能除了部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能。
2.電動(dòng)機(jī)的功率和效率
(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率是電動(dòng)機(jī)消耗的總功率，P入＝UI。
(2)電動(dòng)機(jī)的熱功率是線圈上電阻的發(fā)熱功率，P熱＝I2r。
(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率是電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，P出＝IU－I2r。
(4)電動(dòng)機(jī)的效率：η＝×100%＝×100%。
3.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
舉例 白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋 電動(dòng)機(jī)、電解槽
能量轉(zhuǎn)化情況
電功和電熱 的關(guān)系 W＝Q即 IUt＝I2Rt W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他
電功率和熱功率 的關(guān)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＝，歐姆定律成立 U＞IR，I＜，歐姆定律不成立
說(shuō)明 W＝UIt、P電＝UI適用于任何電路計(jì)算電功和電功率 Q＝I2Rt、P熱＝I2R適用于任意電路計(jì)算電熱和熱功率 只有純電阻電路滿足W＝Q，P電＝P熱；非純電阻電路W>Q，P電>P熱
下列關(guān)于電功、電功率的說(shuō)法中正確的是（　?。?br/>A．電功率越大，電流做功越快
B．電流越大，電功率就越大，電流做的功就越多
C．電功率是表示電流做功效率高低的物理量
D．電功是表示將其他形式轉(zhuǎn)化為電能的物理量
【解答】解：A、電功率公式P，表示電功率越大，電流做功越快，故A正確；
B、由P＝UI和W＝UIt可知，P與U、I有關(guān)，W與U、I、t有關(guān)，所以I越大，P、W不一定越大，故B錯(cuò)誤；
C、電功率是表示電流做功快慢的物理量，故C錯(cuò)誤；
D、電功是表示電流做功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
如圖所示，有A、B兩段圓柱形電阻絲，材料相同，長(zhǎng)度也相同，它們橫截面的直徑之比為dA：dB＝2：1，把它們串聯(lián)在電路中，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．A、B兩段電阻絲的電阻之比為RA：RB＝1：8
B．通過(guò)A、B兩段電阻絲的電流之比為IA：IB＝1：4
C．A、B兩段電阻絲中的電場(chǎng)強(qiáng)度之比為EA：EB＝4：1
D．A、B兩段電阻絲消耗的功率之比為PA：PB＝1：4
【解答】解：A．電阻絲長(zhǎng)度、材料均相同，它們的橫截面的直徑之比為：dA：dB＝2：1，則橫截面積之比為：SA：SB＝4：1根據(jù) 可知電阻之比：RA：RB＝1：4故A錯(cuò)誤；
B．因兩者是串聯(lián)，它們的電流總相等，故B錯(cuò)誤；
C．兩段導(dǎo)體兩端電壓之比為：U1：U2＝IR1：IR2＝1：4，導(dǎo)體中的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，，因此A、B兩段電阻絲中的電場(chǎng)強(qiáng)度之比為EA：EB＝1：4故C錯(cuò)誤；
D．兩段電阻絲發(fā)熱功率之比為：PA：PB＝I2R1：I2R2＝1：4故D正確。
故選：D。
如圖所示，電路兩端的電壓U保持不變，電阻R1，R2，R3消耗的電功率一樣大，電阻之比R1：R2：R3是（　?。?br/>A．1：1：1 B．4：1：1 C．1：4：4 D．1：2：2
【解答】解：R2、R3電壓相等，根據(jù)P得，功率相等，則R2＝R通過(guò)電阻R1的電流是R2電流的2倍，根據(jù)P＝I2R得，功率相等，則．所以電阻之比R1：R2：R3＝1：4：故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。
故選：C。
把六個(gè)相同的小燈泡接成如圖甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡均正常發(fā)光，甲、乙兩電路所消耗的功率分別用P甲和P乙表示，則下列結(jié)論中正確的是（　?。?br/>A．P甲＝P乙 B．P乙＝3P甲 C．P乙＞3P甲 D．P甲＝3P乙
【解答】解：設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為I，
對(duì)于甲圖，電路的總的電流為3I，
此時(shí)甲的總功率的大小為P甲＝U 3I，
對(duì)于乙圖，電流的總電流的大小就為I，
此時(shí)乙的總功率的大小為P乙＝U I，
所以P甲＝3P乙，
故選：D。
電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲兩部分，已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R1，它和阻值為R2的電熱絲串聯(lián)．設(shè)電吹風(fēng)機(jī)工作時(shí)兩端的電壓為U，通過(guò)線圈的電流為I，消耗的電功率為P，則下列關(guān)系正確的是（　　）
A．P＞UI B．P＝I2（R1+R2）
C．P＞I2（R1+R2） D．U＝I（R1+R2）
【解答】解：A、B、電吹風(fēng)機(jī)消耗的電功率P是總的功率，總功率的大小應(yīng)該是用P＝IU來(lái)計(jì)算，所以總功率P＝IU，所以A錯(cuò)誤。
B、電吹風(fēng)不能看作純電阻電路；故不能用歐姆定律求解；但電吹風(fēng)機(jī)中發(fā)熱的功率要用I2R來(lái)計(jì)算，所以總的發(fā)熱功率為I2（R1+R2），吹風(fēng)機(jī)的總功率P＝IU要大于發(fā)熱部分的功率，所以BD錯(cuò)誤，C正確；
故選：C。
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)內(nèi)電阻r＝1.0Ω，電路中另一電阻R＝2Ω，直流電壓U＝104V，電壓表（理想電表）示數(shù)UV＝100V，試求：
（1）通過(guò)電阻R的電流；
（2）輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；
（3）電動(dòng)機(jī)的輸出功率。
【解答】解：（1）R兩端電壓為UR＝U﹣UV
代入數(shù)據(jù)，可得：UR＝4V，則通過(guò)電阻R的電流為：
代入數(shù)據(jù)，可得：I＝2A；
（2）電動(dòng)機(jī)與電阻R串聯(lián)，則通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流也為2A．電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P＝UVI
代入數(shù)據(jù)，可得：P＝200W；
（3）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為
代入數(shù)據(jù)，可得：P輸出＝196W
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(guó)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3只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，估算出全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近（　?。?br/>A．1×109kW h B．1×1010kW h
C．1×1011kW h D．1×1012 kW h
【解答】解：全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近W＝Pt＝3×（0.06kW﹣0.01kW）×5.5×108×4h×365＝1.2×1011kW h。
故選：C。
電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中，如圖所示，已知電阻R跟電動(dòng)機(jī)線圈的電阻值相等，開(kāi)關(guān)接通后，電動(dòng)機(jī)正常工作。設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)M兩端的電壓分別為U1和U2，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，電流通過(guò)電阻R做功為W1，產(chǎn)生熱量為Q1，電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功為W2，產(chǎn)生熱量為Q則有（　?。?br/>A．U1＜U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2
C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2
【解答】解：設(shè)開(kāi)關(guān)接通后，電路中電流為I。
對(duì)于電阻R，由歐姆定律得U1＝IR
對(duì)于電動(dòng)機(jī)，U2＞IR，則U1＜U2。
根據(jù)焦耳定律得Q1＝I2Rt，Q2＝I2Rt，則Q1＝Q2。
故選：A。
如圖所示，電阻R1＝20Ω，電動(dòng)機(jī)的繞組R2＝5Ω．當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)電鍵S閉合后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)和電路消耗的電功率應(yīng)是（　?。?br/>A．I＝2.5A B．I＞2.5A C．P＝25W D．P＜25W
【解答】解：當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí)，由歐姆定律得，U＝I1R1＝10V．當(dāng)電鍵S閉合后，通過(guò)R1的電流仍為0.5A，電動(dòng)機(jī)的電流I2A＝2A，故電流表的電流I＜2.5A，電路中電功率P＝UI＜25W。
故D正確。
故選：D。
四盞燈泡接成如圖所示的電路，a、c燈泡的規(guī)格為“220V 100W”，b、d燈泡的規(guī)格為“220V 40W”，各個(gè)燈泡的實(shí)際功率均沒(méi)有超過(guò)它的額定功率，則四盞燈泡實(shí)際功率大小順序是（　　）
A．Pa＝Pc＞Pb＝Pd B．Pa＞Pd＞Pc＞Pb
C．Pd＞Pa＞Pc＞Pb D．Pd＞Pc＞Pb＞Pa
【解答】解：a、c燈泡的電阻RΩ＝484Ω
b、d燈泡的電阻R′Ω＝1210Ω
根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)知b、c并聯(lián)后的總電阻R并＜R＜R′
大電阻分大電壓，所以b、c兩端的電壓小于d燈泡的電壓，a的電壓小于d的電壓，
根據(jù)P可得：Pa＞Pb，Pc＜Pb＜Pd
由于Rd＞Ra，根據(jù)P＝I2R可知Pd＞Pa，
所以Pd＞Pa＞Pc＞Pb，故C正確，ABD錯(cuò)誤。
故選：C。
現(xiàn)有額定電壓均為110V額定功率分別為100W和60W的燈泡A和B，將它們接在220V的直流電路中后，兩燈均正常工作，且消耗的電功率最小的電路是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻R，因?yàn)镻額B＜P額A，所以RB＞RA，
A、圖中A、B兩燈串聯(lián)，因?yàn)镽B＞RA，所以UB＞UA，則UB＞110V，UA＜110V，兩燈泡不能正常發(fā)光，故A錯(cuò)誤；
C、圖中A燈與可變電阻并聯(lián)后再與B燈串聯(lián)，因?yàn)镽B＞RA，所以RB＞R并，因此UB＞UA，則UB＞110V，UA＜110V，兩燈泡不能正常發(fā)光，故C錯(cuò)誤；
BD、B選項(xiàng)圖中B燈與可變電阻并聯(lián)后再與A燈串聯(lián)，因?yàn)镽B＞RA，當(dāng)可變電阻的阻值適當(dāng)時(shí)，可使R并＝RA，則UA＝110V，UB＝110V，兩燈泡即可正常發(fā)光，此時(shí)電路總電阻R1＝2RA；
D選項(xiàng)圖中兩燈并聯(lián)再與可變電阻串聯(lián)，當(dāng)串聯(lián)的可變電阻的阻值為時(shí)，UA＝110V，UB＝110V，兩燈泡即可正常發(fā)光，此時(shí)電路總電阻R2＜2RA；
根據(jù)P可知，在U一定時(shí)，R越大，總功率越小，
因?yàn)镽1＞R2，所以P1＜P2，故B正確、D錯(cuò)誤。
故選：B。
某品牌的電動(dòng)汽車電池儲(chǔ)能為60kW h，充電電壓為400V，充電電流為35A，充電效率為95%，該電動(dòng)汽車以108km/h的速度勻速行駛時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化效率為90%，可勻速行駛388.8km，則該電動(dòng)汽車（　　）
A．充電時(shí)間約為6h
B．勻速行駛時(shí)輸出的功率為10kW
C．勻速行駛時(shí)所受的阻力大小為500N
D．勻速行駛時(shí)每秒消耗的電能為1.5×104J
【解答】解：A、充電功率為：Pc＝UI＝400V×35A＝14kW
因?yàn)槌潆娦适?5%，設(shè)充滿電所需的時(shí)間為tc，則有：
Pctc×95%＝W
代入數(shù)據(jù)解得：tc＝4.5h，故A錯(cuò)誤；
B、以108km/h行駛388.8km所用的時(shí)間為：
因?yàn)闄C(jī)械能轉(zhuǎn)化效率為90%，設(shè)勻速行駛時(shí)電池的輸出功率為P，則有：
Pt＝W×90%
代入數(shù)據(jù)解得：P＝15kW，故B錯(cuò)誤；
C、勻速行駛時(shí)，牽引力等于阻力，設(shè)牽引力為F，由P＝Fv可得：
，所以阻力的大小為f＝F＝500N，故C正確；
D、勻速行駛時(shí)系統(tǒng)消耗的總功率為：
所以每秒消耗的電能為：J，故D錯(cuò)誤；
故選：C。
機(jī)器人的使用開(kāi)拓了我們的視野，延伸了我們的肢體，增強(qiáng)了我們的力量，提高了我們的工作效率，將人們從繁重的生產(chǎn)勞動(dòng)中解放出來(lái)，一款微型機(jī)器人的直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電源電動(dòng)機(jī)恰能正常工作，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（　?。?br/>A．電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI
B．電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為I2R
C．電動(dòng)機(jī)的輸出功率小于UI
D．若此時(shí)將電動(dòng)機(jī)卡住，電動(dòng)機(jī)的電流仍為I
【解答】解：A、根據(jù)電功率公式P＝UI知，電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI，故A正確。
B、根據(jù)熱功率公式P＝I2R知，電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為I2R，故B正確。
C、電動(dòng)機(jī)的輸出功率為機(jī)器人的機(jī)械功率，大小為：P出＝UI﹣I2R＜UI，故C正確。
D、電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，屬于非純電阻電路，電流比較??；電動(dòng)機(jī)卡住，電路變成了純電阻電路，電流會(huì)變大，故D錯(cuò)誤。
本題選錯(cuò)誤的，故選：D。
如圖所示，電動(dòng)機(jī)M的線圈電阻為r，接入電壓恒為U的電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，此時(shí)電動(dòng)機(jī)通過(guò)的電流為I，消耗的電功率為P、線圈電阻的發(fā)熱功率為P熱、輸出的機(jī)械功率為P出．則下列關(guān)系式正確的是（　　）
A．I B．P＝IU+I2r
C．P熱 D．P出＝IU﹣I2r
【解答】解：A、當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其電路是非純電阻電路，不滿足歐姆定律，故I，故A錯(cuò)誤；
B、電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P電＝UI，故B錯(cuò)誤；
C、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率根據(jù)焦耳定律得到P熱＝I2r．但非純電阻電路不能應(yīng)用歐姆定律變形；故C錯(cuò)誤；
B、電動(dòng)機(jī)的輸出功率是機(jī)械功率，根據(jù)能量守恒定律得，P出＝P電﹣P熱＝UI﹣I2r．故D正確。
故選：D。
（多選）一額定功率為9W、額定電壓為9V的小燈泡L（其電阻視為不隨溫度而變）和一直流電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，與定值電阻R＝4Ω串聯(lián)后接在電路中的AB兩點(diǎn)間，電流表A為理想電表，電路如圖所示，燈泡的電阻不變。當(dāng)AB間接電壓0.49V時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)、燈泡不亮，電流表示數(shù)為0.1A；當(dāng)AB間接電壓15V時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)、燈泡正常發(fā)光。則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．電動(dòng)機(jī)線圈電阻為1Ω
B．燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表示數(shù)1A
C．燈泡正常發(fā)光時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率4.25W
D．電路正常工作時(shí)電動(dòng)機(jī)突然被卡住時(shí)，電流表讀數(shù)將為1.5A
【解答】解：A、根據(jù)P可知燈泡電阻RL＝9Ω，
當(dāng)AB間接電壓0.49V時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)、為純電阻電路，根據(jù)歐姆定律可知R兩端電壓：UR＝IR＝0.1×4V＝0.4V，
燈泡兩端電壓U1＝U﹣UR＝0.49V﹣0.4V＝0.09V，
通過(guò)燈泡的電流I10.01A，
通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流：I2＝0.1A﹣0.01A＝0.09A，
根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)可知電動(dòng)機(jī)線圈電阻r1Ω；故A正確；
BC、當(dāng)AB間接電壓15V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端電壓為UL＝9V、
通過(guò)燈泡的電流為IL＝1A，
則電動(dòng)機(jī)兩端電壓為UM＝9V，
R兩端電壓為UR＝6V，
干路電流I1.5A，
電流表示數(shù)為1.5A，
通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為IM＝I﹣IL＝0.5A，
則此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：P＝UMIMr＝4.25W．故B錯(cuò)誤，C正確；
D、電路正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然被卡住，成為純電阻電路，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻和燈泡并聯(lián)，0.9Ω，根據(jù)歐姆定律可知，I3.1A，故電流表示數(shù)為3.1A，故D錯(cuò)誤。
故選：AC。
某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量m＝50kg，不計(jì)各處的摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v＝0.90m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，此時(shí)電路中的電流I＝5A，已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R為4Ω．（g＝10m/s2）求：
（1）電動(dòng)機(jī)工作電壓U；
（2）此時(shí)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
【解答】解：（1）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：
P2＝mgv＝500×0.90W＝450W，
電動(dòng)機(jī)的輸入功率為：
P1＝UI。
根據(jù)能量守恒定律得，發(fā)熱功率為：
P＝P1﹣P2＝I2R
代入數(shù)據(jù)解得：U＝110V
（2）此時(shí)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為：
η100%＝0.818
答：（1）電動(dòng)機(jī)工作電壓U為110V；
（2）此時(shí)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為0.818。
一臺(tái)電風(fēng)扇的額定功率是60W，內(nèi)電阻為2Ω，當(dāng)它接在220V的電壓下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，求：
（1）電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)它的電流強(qiáng)度多大？每秒鐘有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？
（2）若接上電源后，電風(fēng)扇因故不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)它的電流強(qiáng)度多大？電風(fēng)扇實(shí)際消耗的電功率多大？
【解答】解：（1）由P＝UI得：
IA
則電風(fēng)扇內(nèi)阻上的發(fā)熱功率：
P熱＝I2R＝（）2×2W≈0.15W
根據(jù)能量守恒定律得：
P機(jī)＝P額﹣P熱＝60﹣0.15＝59.85W
（2）根據(jù)歐姆定律得，I′110A
發(fā)熱功率 P熱′＝I′2R＝（110）2×2＝24200W．
四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按現(xiàn)有供水能力測(cè)算，我省供水缺口極大，蓄引提水是目前解決供水問(wèn)題的重要手段之一。某地要把河水抽高20m，進(jìn)入蓄水池，用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)效率為80%的皮帶，帶動(dòng)效率為60%的離心水泵工作。工作電壓為380V，此時(shí)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率為19kW，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為0.4Ω。已知水的密度為1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2。求：
（1）電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的熱功率；
（2）將蓄水池蓄入864m3的水需要的時(shí)間（不計(jì)進(jìn)、出水口的水流速度）。
【解答】解：（1）設(shè)電動(dòng)機(jī)的電功率為P，則P＝UI ①
設(shè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r上消耗的熱功率為Pr，則Pr＝I2r ②
代入數(shù)據(jù)解得Pr＝1×103W ③
（2）設(shè)蓄水總質(zhì)量為M，所用抽水時(shí)間為t。已知抽水高度為h，容積為V，水的密度為ρ，則
M＝ρV ④
設(shè)質(zhì)量為M的河水增加的重力勢(shì)能為ΔEp，則ΔEp＝Mgh ⑤
設(shè)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P0，則P0＝P﹣Pr⑥
根據(jù)能量守恒定律得P0t×60%×80%＝ΔEp⑦
代入數(shù)據(jù)解得t＝2×104s⑧

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