資源簡介

第3節　電功與電熱
(分值：100分)
1～7題每題7分，共49分
考點一　電功和電熱
1．(2023·揭陽市高二期末)下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是(　　)
A．電功率越大，電流做功越快，電路中產生的焦耳熱一定越多
B．W＝UIt只適用于純電阻電路，而W＝t適用于任何電路
C．在非純電阻電路中，UI>I2R
D．焦耳熱Q＝I2Rt只適用于純電阻電路
2．掃地機器人是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內完成地板清理工作。若機器人電動機線圈電阻為r，當它正常工作時，電動機兩端所加的電壓為U，通過的電流為I，下列說法正確的是(　　)
A．I<
B．經過時間t，電動機消耗的電能W＝I2rt
C．經過時間t，電動機產生的熱量Q＝UIt
D．經過時間t，電動機輸出的機械功W機＝UIt
3．(2023·莆田華僑中學高二期中)有一只小型電動機和一只白熾燈，它們的銘牌上都標有
“220 V　40 W”的字樣，現將它們并聯接在電源電壓為220 V的電路中，當電路接通后(　　)
A．在相同的時間內它們發出的熱量相同
B．在相同的時間內它們消耗的電能相同
C．對它們來說，IU＝I2R都是成立的
D．對電動機來說，IU＝成立
考點二　純電阻電路的分析與計算
4．(2023·福州市高二期末)兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B串聯在電路中，A的長度為L，直徑為d；B的長度為2L，直徑為2d，那么通電后在相同的時間內產生的熱量之比為(　　)
A．QA∶QB＝1∶2 B．QA∶QB＝2∶1
C．QA∶QB＝1∶1 D．QA∶QB＝4∶1
5．電烙鐵是電子制作和電器維修的必備工具，主要用途是焊接元件及導線。電烙鐵通電一段時間后，會變得很燙，而連接電烙鐵的導線卻不怎么熱，其主要原因是(　　)
A．導線有絕緣皮，隔熱效果好
B．導線較長，散熱比電烙鐵快
C．通過導線的電流小于通過電烙鐵的電流
D．導線的電阻遠小于電烙鐵的電阻
考點三　非純電阻電路的分析與計算
6.如圖所示，有一內電阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標有“110 V　60 W”的燈泡串聯后接在電壓為220 V的電源兩端，燈泡正常發光，則(　　)
A．電解槽消耗的電功率為120 W
B．電解槽的發熱功率為60 W
C．電解槽消耗的電功率為60 W
D．電路消耗的總功率為60 W
7．(2023·南平市高二期中)電阻R和電動機M串聯接到電路中，如圖所示，已知電阻R與電動機線圈電阻相等，開關接通后，電動機正常工作，設電阻R和電動機兩端的電壓分別為U1和U2，經過時間t，電流通過電阻R做功W1，產生的熱量為Q1；電流通過電動機做功W2，產生的熱量為Q2，則有(　　)
A．U1＝U2, Q1＝Q2 B．W1＝W2, Q1＝Q2
C．W18～10題每題9分，11題15分，共42分
8．(2024·永安市第三中學月考)如圖甲所示，用充電寶為一手機電池充電，其等效電路如圖乙所示。在充電開始后的一段時間t內，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認為是恒定不變的，設手機電池的內阻為r，則時間t內(　　)
A．充電寶輸出的電功率為UI＋I2r
B．充電寶產生的熱功率為I2r
C．手機電池產生的焦耳熱為t
D．手機電池儲存的化學能為UIt－I2rt
9．(多選)如圖所示，電阻R1＝20 Ω，電動機的電阻R2＝10 Ω。當開關斷開時，電流表的示數是0.5 A，當開關閉合后，電動機轉動起來，電路兩端的電壓U不變，此時電流表的示數I和電路消耗的電功率P應是(　　)
A．I＝1.5 A B．I<1.5 A
C．P＝15 W D．P<15 W
10.(多選)(2023·廈門市高二期末)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”兩個擋位，內部電路如圖所示。抽氣扇額定電壓為220 V，額定功率為220 W，線圈內阻為20 Ω，則(　　)
A．保持S1、S2閉合，斷開S3，抽油煙機處于“弱吸”擋
B．保持S1、S3閉合，斷開S2，抽油煙機處于“弱吸”擋
C．閉合S1、S2，抽氣扇的輸出功率為200 W
D．閉合S1、S2，若電動機被卡住，則抽氣扇消耗的功率小于220 W
11.(15分)(2024·湖南省衡陽縣第四中學期中)如圖所示為電動機提升重物的裝置，電動機線圈的電阻為r＝1 Ω，電動機兩端電壓為5 V，電路中的電流為1 A，物體A重20 N。忽略一切摩擦，求：
(1)(3分)電動機線圈電阻消耗的熱功率為多少？
(2)(4分)電動機輸入功率和輸出功率各是多少？
(3)(4分)10 s內電動機可以把物體A勻速提升多高？
(4)(4分)這臺電動機的效率是多少？
(9分)
12.(多選)如圖所示是某型號電吹風的電路圖，它主要由電動機M和電熱絲R構成。已知電吹風的額定電壓為220 V，吹冷風時的功率為120 W，吹熱風時的功率為1 000 W。則(　　)
A．當S1斷開、S2閉合時，電吹風吹冷風
B．電熱絲的電阻為50 Ω
C．無論吹冷風還是吹熱風，流經電動機的電流均為 A
D．電吹風吹熱風5分鐘后，約耗電0.5 kW·h
第3節　電功與電熱
1．C　[電功率越大，電流做功越快，時間不確定，電路中產生的焦耳熱不一定越多，A錯誤；W＝UIt適用于任何電路，而W＝t只適用于純電阻電路，B錯誤；在非純電阻電路中，UI>I2R，C正確；焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路，D錯誤。]
2．A　[經過時間t，電動機消耗的電能W＝UIt，故B錯誤；電動機產生的熱量Q＝I2rt，故C錯誤；電動機輸出的機械功W機＝UIt－I2rt，故D錯誤；根據Q3．B　[由題意可知，它們的功率都是40 W，相同時間內消耗的電能相同，電動機消耗的電能轉化為內能和機械能；白熾燈消耗的電能全部轉化為內能；小燈泡屬于純電阻元件，則UI＝I2R＝，電動機屬于非純電阻元件，則UI＝I2R＋P機，且UI≠；綜上分析，B正確。]
4．B　[由題意可知，長度之比為1∶2，直徑比為1∶2，則橫截面積比為1∶4，根據電阻定律R＝ρ知，電阻之比為2∶1，根據Q＝I2Rt可知，電流相等，則熱量之比為2∶1，A、C、D錯誤，B正確。]
5．D　[導線與電烙鐵串聯，通過導線的電流等于通過電烙鐵的電流，電烙鐵通電一段時間后，會變得很燙，而連接電烙鐵的導線卻不怎么熱，說明電烙鐵產生的焦耳熱遠比導線產生的焦耳熱多，根據焦耳定律Q＝I2Rt，可知導線的電阻遠小于電烙鐵的電阻，故A、B、C錯誤，D正確。]
6．C　[燈泡能正常發光，說明電解槽和燈泡均分得110 V電壓，且干路電流I＝I燈＝＝ A，則電解槽消耗的功率P＝IU＝60 W，C正確，A錯誤；電解槽的發熱功率P熱＝I2R內≈1.3 W，B錯誤；整個電路消耗的總功率P總＝220× W＝120 W，D錯誤。]
7．D　[設開關接通后，電路中電流為I，對于電阻R，由歐姆定律得U1＝IR，對于電動機U2>IR，則U18．D　[已知充電寶的輸出電壓U、輸出電流I，所以充電寶輸出的電功率為P＝UI，A錯誤；手機電池充電電流為I，所以手機電池產生的熱功率為Pr＝I2r，焦耳熱Q＝I2rt，而充電寶的熱功率應為充電寶的總功率減去輸出功率，根據題目信息無法求解，B、C錯誤；輸出的電能一部分轉化為手機的化學能，一部分轉化為熱能，故根據能量守恒定律可知手機電池儲存的化學能為W＝UIt－I2rt，D正確。]
9．BD　[當開關斷開時，根據U＝IR1算出電路兩端的電壓為10 V，開關閉合后，電阻R1中的電流沒變，電動機兩端電壓也為10 V。此電壓不可能全部加在電動機的內阻上，故電動機中的電流不可能達到1 A，所以總電流小于1.5 A。據P＝UI可知，電路的功率也小于15 W。選項B、D正確。]
10．BC　[根據電路圖可知，保持S1、S2閉合，斷開S3，定值電阻被短路，抽氣扇兩端的電壓為額定電壓220 V，功率最大，處于“強吸”擋，故A錯誤；根據電路圖可知，保持S1、S3閉合，斷開S2，抽氣扇與定值電阻串聯，其兩端的電壓小于額定電壓220 V，處于“弱吸”擋，故B正確；根據電路圖可知，閉合S1、S2，抽氣扇的輸出功率為P＝P額－()2rM＝
220 W－()2×20 W＝200 W，故C正確；閉合S1、S2，若電動機被卡住，則抽氣扇消耗的功率為P′＝＝ W＝2 420 W，故D錯誤。]
11．(1)1 W　(2)5 W　4 W　(3)2 m　(4)80%
解析　(1)電動機線圈電阻消耗的熱功率為P熱＝I2r＝1 W。
(2)電動機的輸入功率就是電流通過電動機做功的功率，
即P入＝UI＝5×1 W＝5 W
電動機的輸出功率就是電動機對外做功的功率，
根據P入＝P出＋P熱得P出＝P入－P熱＝5 W－1 W＝4 W。
(3)設物體A的重力為G，t＝10 s內物體A上升的高度為h，可得P出t＝Gh
h＝2 m。
(4)這臺電動機的效率為η＝×100%＝80%。
12．AC　[當S1斷開、S2閉合時，電動機正常工作，電熱絲處于斷路狀態，則電吹風吹冷風，故A正確；根據題意可知，電熱絲的功率為P＝1 000 W－120 W＝880 W，因此電熱絲的電阻為R＝＝ Ω＝55 Ω，故B錯誤；依題意，知無論吹冷風還是吹熱風，電動機M的功率均為120 W，根據功率的計算公式P＝UI得，流過電動機的電流為I＝＝ A＝ A，故C正確；電吹風吹熱風5分鐘后，消耗的電能為W＝P2t＝1 000 W× h＝ kW·h，故D錯誤。]第3節　電功與電熱
[學習目標]　1.理解電功、電功率、電熱和熱功率的概念，知道它們的區別與聯系(重點)。2.知道純電阻電路與非純電阻電路的特點和區別，理解兩種電路的能量轉化關系(重難點)。
一、電功和電功率
在生產生活中，電燈把電能轉化為光能，電動機把電能轉化為動能，電熱器把電能轉化為內能…，電能如何轉化為其他形式的能的呢？
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1．電功
(1)自由電荷在________力的作用下定向移動而形成電流，________力對自由電荷做的功，稱為電功。
(2)公式：如果電路兩端的電壓為U，電流為I，在時間t內電流做的功W＝________。
(3)1 kW·h＝____________ J。
2．電功率
(1)________________內電流所做的功就叫電功率。
(2)用公式表示為P＝＝________，單位：____________。
(3)在電氣設備或家用電器的銘牌和使用說明書上，一般都標有__________________和________________。
例1　功率為10 W的發光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當。根據國家節能戰略，普通白熾燈應逐步被淘汰。假設每戶家庭有兩只60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代，估算出全國一年節省的電能最接近(　　)
A．7.3×108 kW·h B．7.3×1010 kW·h
C．7.3×1011 kW·h D．7.3×1013 kW·h
例2　(2023·三明一中高二期中)一只燈泡標有“220 V,110 W”字樣，將其接到110 V的電源上(不考慮燈泡電阻的變化)，則有(　　)
A．燈泡的實際功率為110 W
B．燈泡的實際功率為55 W
C．通過燈泡的電流為0.5 A
D．通過燈泡的電流為額定工作電流的
二、焦耳定律
電流通過電氣設備時，導體一般會產生一定的熱量，這就是電流的熱效應。電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關呢？
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1．焦耳定律
(1)內容：電流通過導體產生的熱量跟____的二次方成正比，跟導體的____________及________________成正比。
(2)公式：Q＝________。
(3)單位：在國際單位制中，熱量Q的單位是焦耳J。
(4)電熱的意義：電熱是電能轉化為內能的量度，用公式Q＝I2Rt計算。
(5)純電阻電路與非純電阻電路：電流的熱效應實質上是電能通過電流做功轉化為內能(電熱)。在純電阻電路中，電能全部轉化為電熱，即Q＝W＝________＝t＝I2Rt。在非純電阻電路中，電能除部分轉化為內能外，還要轉化為機械能、化學能等，這時電功W＝________＝________________，電熱用Q＝________________計算，此時二者不再相等。
2．熱功率
(1)定義：電流通過導體產生的熱量跟所用時間之比稱為熱功率。熱功率就是電能轉化為內能的功率。
(2)公式：P＝＝________，適用于所有電路。
3．電動機的簡單模型及其功率、效率
(1)電動機的總功率(輸入功率)：P總＝UI。
(2)電動機的發熱功率：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＝×100%。
(1)電熱Q＝I2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產生的焦耳熱。(　　)
(2)任何電路中的電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
(3)電功W＝UIt在任何電路中都適用，Q＝I2Rt只在純電阻電路中適用。(　　)
(4)電動機消耗的電能，一部分轉化為機械能，一部分轉化為線圈電阻產生的電熱。(　　)
例3　(2023·福州市高二期中)如圖所示為直流電動機提升重物裝置，電動機的內阻一定，閉合開關K，當把它接入電壓為U1＝0.2 V的電路時，電動機不轉，測得此時流過電動機的電流是I1＝0.5 A；當把電動機接入電壓為U2＝4.0 V的電路中，電動機正常工作且電動機勻速提升重物，工作電流是I2＝1.0 A，求：
(1)電動機線圈的電阻r；
(2)當U2＝4.0 V電動機正常工作時的輸出功率；
(3)如果重物質量m＝1.0 kg，當U2＝4.0 V時電動機提升重物的速度大小是多少？(g取10m/s2)
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電動機做功往往視為非純電阻電路問題，但如果電風扇通電后由于某種原因被卡住，導致扇葉不轉動，此時電動機做功視為純電阻電路問題。
例4　(2024·鐵嶺市清河中學階段檢測)如圖所示，A為電解槽，M為電動機，N為電爐子，恒定電壓U＝12 V，當S1閉合，S2、S3斷開時，電流表示數為6 A；當S2閉合，S1、S3斷開時，電流表示數為5 A，且電動機的內阻rM＝1 Ω；當S3閉合，S1、S2斷開時，電流表示數為4 A，且電解槽內阻rA＝2 Ω。求：
(1)電爐絲的電阻及發熱功率；
(2)電動機的機械效率；
(3)在電解槽工作時，電能轉化為化學能的功率。
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比較項目 純電阻電路 非純電阻電路
元件特點 電路中只有電阻元件，如電阻、電爐絲、小燈泡 電路中除電阻外，還包括能把電能轉化為其他形式的能的用電器，如電動機、電解槽
歐姆定律 適用，I＝ 不適用，I<
能量轉化 電能全部轉化為內能： W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t 電能轉化為內能和其他形式的能： W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋E其他
功率特點 電功率等于熱功率： P電＝P熱＝UI＝I2R＝ 電功率等于熱功率與其他功率之和： P電＝UI P熱＝I2R P電＝P熱＋P其他
三、身邊的電熱
1．電熱流效應的應用
如電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電暖器等(如圖)都是利用電流的____________工作的。
2．電流熱效應的危害
如果插頭和插座之間接觸不良會迸出火花。在輸電線路中由于電熱降低了電能的傳輸效率，如果電流________，散熱不好，還可能燒壞電線的絕緣層，引起漏電、觸電等事故。
例5　(多選)室內有幾種用電器，1.0 kW的電磁爐、150 W的洗衣機、800 W的電熱水壺、200 W的電視機和2.5 kW的空調器。如果進線處有13 A的保險絲，供電電壓為220 V，下列情況下不可能同時使用的是(　　)
A．電磁爐和洗衣機
B．電熱水壺和空調器
C．電磁爐和空調器
D．洗衣機、電視機和空調器
第3節　電功與電熱
一、
電能轉化為其他形式的能的過程就是電流做功的過程。消耗了多少電能，電流就做了多少功。
梳理與總結
1．(1)電場　電場　(2)UIt
(3)3.6×106　
2．(1)單位時間　(2)UI　瓦特(W)
(3)額定電壓　額定功率　
二、
與通過導體的電流、導體的電阻及通電時間有關。
梳理與總結
1．(1)電流　電阻　通電時間
(2)I2Rt　(5)UIt　UIt　I2Rt＋E其他　I2Rt　
2．(2)I2R　
三、
1．熱效應　
2．過大　
例1　B　[假設每戶每天只亮燈5 h，每戶每年節省電能E＝2×(60－10)×10－3×5×365 kW·h＝182.5 kW·h。假設每戶有3口人，全國有4億戶左右。節省總電能為E總＝4×108×182.5 kW·h＝7.3×1010 kW·h。B正確。]
例2　D　[根據P＝可知當電壓減半時，不考慮燈泡電阻的變化，則燈泡的電功率變為原來的四分之一，即燈泡的實際功率為25 W，故A、B錯誤；燈泡的額定電流為Im＝＝0.5 A，根據I＝當電壓減半時，通過燈泡的電流變為0.25 A，則電流為額定電流的0.5，故C錯誤，D正確。]
易錯辨析
(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
例3　(1)0.4 Ω　(2)3.6 W　(3)0.36 m/s
解析　(1)電動機不轉時，此時電動機為純電阻元件，
則r＝＝0.4 Ω
(2)電動機正常工作時消耗的功率為
P＝U2I2＝4.0×1.0 W＝4.0 W
電動機正常工作時線圈電阻損耗的功率為
P熱＝I22r＝0.4 W
電動機正常工作時輸出功率為P出＝P－P熱＝3.6 W
(3)勻速提升時，拉力等于重力，即F＝mg＝10 N
由電動機的輸出功率P出＝Fv
可得提升重物的速度為v＝＝0.36 m/s。
例4　(1)2 Ω　72 W　(2)58.3 %　(3)16 W
解析　(1)當S1閉合，S2、S3斷開時，電爐子接入電路。電爐絲為純電阻元件，由歐姆定律得電爐絲的電阻
R＝＝ Ω＝2 Ω
電爐絲發熱功率
P＝UI1＝12×6 W＝72 W
(2)電動機為非純電阻元件，則有
I2U＝I22rM＋P輸出
η＝×100%≈58.3%
(3)電解槽為非純電阻元件，
則有P化學＝I3U－I32rA＝16 W。
例5　BC　[電路中允許的最大功率為Pm＝UI＝2 860 W。用電器的功率之和大于Pm時，用電器就不可能同時使用，故選項B、C正確。](共59張PPT)
DISANZHANG
第3章
第3節　電功與電熱
1.理解電功、電功率、電熱和熱功率的概念，知道它們的區別與聯系(重點)。
2.知道純電阻電路與非純電阻電路的特點和區別，理解兩種電路的能量轉化關系(重難點)。
學習目標
一、電功和電功率
二、焦耳定律
課時對點練
三、身邊的電熱
內容索引
電功和電功率
一
在生產生活中，電燈把電能轉化為光能，電動機把電能轉化為動能，電熱器把電能轉化為內能…，電能如何轉化為其他形式的能的呢？
答案　電能轉化為其他形式的能的過程就是電流做功的過程。消耗了多少電能，電流就做了多少功。
1.電功
(1)自由電荷在 力的作用下定向移動而形成電流， 力對自由電荷做的功，稱為電功。
(2)公式：如果電路兩端的電壓為U，電流為I，在時間t內電流做的功W＝ 。
(3)1 kW·h＝ J。
梳理與總結
電場
電場
UIt
3.6×106
2.電功率
(1) 內電流所做的功就叫電功率。
(2)用公式表示為P＝ ＝ ，單位： 。
(3)在電氣設備或家用電器的銘牌和使用說明書上，一般都標有________
和 。
單位時間
UI
瓦特(W)
額定電壓
額定功率
功率為10 W的發光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當。根據國家節能戰略，普通白熾燈應逐步被淘汰。假設每戶家庭有兩只
60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代，估算出全國一年節省的電能最接近
A.7.3×108 kW·h B.7.3×1010 kW·h
C.7.3×1011 kW·h D.7.3×1013 kW·h
例1
√
假設每戶每天只亮燈5 h，每戶每年節省電能E＝2×(60－10)×10－3×
5×365 kW·h＝182.5 kW·h。假設每戶有3口人，全國有4億戶左右。節省總電能為E總＝4×108×182.5 kW·h＝7.3×1010 kW·h。B正確。
(2023·三明一中高二期中)一只燈泡標有“220 V,110 W”字樣，將其接到110 V的電源上(不考慮燈泡電阻的變化)，則有
A.燈泡的實際功率為110 W
B.燈泡的實際功率為55 W
C.通過燈泡的電流為0.5 A
D.通過燈泡的電流為額定工作電流的
例2
√
返回
二
焦耳定律
電流通過電氣設備時，導體一般會產生一定的熱量，這就是電流的熱效應。電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關呢？
答案　與通過導體的電流、導體的電阻及通電時間有關。
1.焦耳定律
(1)內容：電流通過導體產生的熱量跟 的二次方成正比，跟導體的
及 成正比。
(2)公式：Q＝ 。
(3)單位：在國際單位制中，熱量Q的單位是焦耳J。
(4)電熱的意義：電熱是電能轉化為內能的量度，用公式Q＝I2Rt計算。
梳理與總結
電流
電阻
通電時間
I2Rt
(5)純電阻電路與非純電阻電路：電流的熱效應實質上是電能通過電流做功轉化為內能(電熱)。在純電阻電路中，電能全部轉化為電熱，即Q＝W＝ ＝ ＝I2Rt。在非純電阻電路中，電能除部分轉化為內能外，還要轉化為機械能、化學能等，這時電功W＝ ＝ ，電熱用Q＝
計算，此時二者不再相等。
2.熱功率
(1)定義：電流通過導體產生的熱量跟所用時間之比稱為熱功率。熱功率就是電能轉化為內能的功率。
(2)公式：P＝ ＝ ，適用于所有電路。
UIt
UIt
I2Rt＋E其他
I2Rt
I2R
3.電動機的簡單模型及其功率、效率

(1)電動機的總功率(輸入功率)：P總＝UI。
(2)電動機的發熱功率：P熱＝I2R。
(3)電動機的輸出功率(機械功率)P機＝P總－P熱＝UI－I2R。
(1)電熱Q＝I2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產生的焦耳熱。
(　　)
(2)任何電路中的電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
(3)電功W＝UIt在任何電路中都適用，Q＝I2Rt只在純電阻電路中適用。(　　)
(4)電動機消耗的電能，一部分轉化為機械能，一部分轉化為線圈電阻產生的電熱。(　　)
×
√
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√
(2023·福州市高二期中)如圖所示為直流電動機提升重物裝置，電動機的內阻一定，閉合開關K，當把它接入電壓為U1＝0.2 V的電路時，電動機不轉，測得此時流過電動機的電流是I1＝0.5 A；當把電動機接入電壓為U2＝4.0 V的電路中，電動機正常工作且電動機勻速提升重物，工作電流是I2＝1.0 A，求：
(1)電動機線圈的電阻r；
例3
答案　0.4 Ω
(2)當U2＝4.0 V電動機正常工作時的輸出功率；
電動機正常工作時消耗的功率為P＝U2I2＝4.0×1.0 W＝4.0 W
電動機正常工作時線圈電阻損耗的功率為P熱＝I22r＝0.4 W
電動機正常工作時輸出功率為P出＝P－P熱＝3.6 W
答案　3.6 W
(3)如果重物質量m＝1.0 kg，當U2＝4.0 V時電
動機提升重物的速度大小是多少？(g取10m/s2)
勻速提升時，拉力等于重力，即F＝mg＝10 N
由電動機的輸出功率P出＝Fv
答案　0.36 m/s
總結提升
電動機做功往往視為非純電阻電路問題，但如果電風扇通電后由于某種原因被卡住，導致扇葉不轉動，此時電動機做功視為純電阻電路問題。
(2024·鐵嶺市清河中學階段檢測)如圖所示，A為電解槽，M為電動機，N為電爐子，恒定電壓U＝12 V，當S1閉合，S2、S3斷開時，電流表示數為6 A；當S2閉合，S1、S3斷開時，電流表示數為5 A，且電動機的內阻rM＝1 Ω；當S3閉合，S1、S2斷開時，電流表示數為
4 A，且電解槽內阻rA＝2 Ω。求：
(1)電爐絲的電阻及發熱功率；
例4
答案　2 Ω　72 W
當S1閉合，S2、S3斷開時，電爐子接入電路。電爐絲為純電阻元件，由歐姆定律得電爐絲的電阻
電爐絲發熱功率
P＝UI1＝12×6 W＝72 W
(2)電動機的機械效率；
答案　58.3 %
電動機為非純電阻元件，則有
I2U＝I22rM＋P輸出
(3)在電解槽工作時，電能轉化為化學能的功率。
答案　16 W
電解槽為非純電阻元件，
則有P化學＝I3U－I32rA＝16 W。
總結提升
比較項目 純電阻電路 非純電阻電路
元件特點 電路中只有電阻元件，如電阻、電爐絲、小燈泡 電路中除電阻外，還包括能把電能轉化為其他形式的能的用電器，如電動機、電解槽
歐姆定律
比較項目 純電阻電路 非純電阻電路
能量轉化 電能全部轉化為內能： W＝Q＝UIt＝I2Rt ＝ 電能轉化為內能和其他形式的能：

W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋E其他
總結提升
總結提升
返回
比較項目 純電阻電路 非純電阻電路
功率特點 電功率等于熱功率： P電＝P熱＝UI＝I2R ＝ 電功率等于熱功率與其他功率之和：
P電＝UI
P熱＝I2R
P電＝P熱＋P其他
身邊的電熱
三
1.電熱流效應的應用
如電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電暖器等(如圖)都是利用電流的_______工作的。
2.電流熱效應的危害
如果插頭和插座之間接觸不良會
迸出火花。在輸電線路中由于電
熱降低了電能的傳輸效率，如果
電流 ，散熱不好，還可能燒
壞電線的絕緣層，引起漏電、觸
電等事故。
熱效應
過大
電路中允許的最大功率為Pm＝UI＝2 860 W。用電器的功率之和大于Pm時，用電器就不可能同時使用，故選項B、C正確。
(多選)室內有幾種用電器，1.0 kW的電磁爐、150 W的洗衣機、800 W的電熱水壺、200 W的電視機和2.5 kW的空調器。如果進線處有13 A的保險絲，供電電壓為220 V，下列情況下不可能同時使用的是
A.電磁爐和洗衣機 B.電熱水壺和空調器
C.電磁爐和空調器 D.洗衣機、電視機和空調器
例5
√
√
返回
課時對點練
四
考點一　電功和電熱
1.(2023·揭陽市高二期末)下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是
A.電功率越大，電流做功越快，電路中產生的焦耳熱一定越多
B.W＝UIt只適用于純電阻電路，而W＝ 適用于任何電路
C.在非純電阻電路中，UI>I2R
D.焦耳熱Q＝I2Rt只適用于純電阻電路
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基礎對點練
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電功率越大，電流做功越快，時間不確定，電路中產生的焦耳熱不一定越多，A錯誤；
W＝UIt適用于任何電路，而W＝ 只適用于純電阻電路，B錯誤；
在非純電阻電路中，UI>I2R，C正確；
焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路，D錯誤。
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2.掃地機器人是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內完成地板清理工作。若機器人電動機線圈電阻為r，當它正常工作時，電動機兩端所加的電壓為U，通過的電流為I，下列說法正確的是
A.I<
B.經過時間t，電動機消耗的電能W＝I2rt
C.經過時間t，電動機產生的熱量Q＝UIt
D.經過時間t，電動機輸出的機械功W機＝UIt
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經過時間t，電動機消耗的電能W＝UIt，故B錯誤；
電動機產生的熱量Q＝I2rt，故C錯誤；
電動機輸出的機械功W機＝UIt－I2rt，故D錯誤；
根據Q1
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3.(2023·莆田華僑中學高二期中)有一只小型電動機和一只白熾燈，它們的銘牌上都標有“220 V　40 W”的字樣，現將它們并聯接在電源電壓為220 V的電路中，當電路接通后
A.在相同的時間內它們發出的熱量相同
B.在相同的時間內它們消耗的電能相同
C.對它們來說，IU＝I2R都是成立的
D.對電動機來說，IU＝ 成立
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由題意可知，它們的功率都是40 W，相同時間內消耗的電能相同，電動機消耗的電能轉化為內能和機械能；白熾燈消耗的電能全部轉
化為內能；小燈泡屬于純電阻元件，則UI＝I2R＝ ，電動機屬于非純電阻元件，則UI＝I2R＋P機，且UI≠ ；綜上分析，B正確。
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考點二　純電阻電路的分析與計算
4.(2023·福州市高二期末)兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B串聯在電路中，A的長度為L，直徑為d；B的長度為2L，直徑為2d，那么通電后在相同的時間內產生的熱量之比為
A.QA∶QB＝1∶2 B.QA∶QB＝2∶1
C.QA∶QB＝1∶1 D.QA∶QB＝4∶1
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由題意可知，長度之比為1∶2，直徑比為1∶2，則橫截面積比為1∶4，根據電阻定律R＝ 知，電阻之比為2∶1，根據Q＝I2Rt可知，電流相等，則熱量之比為2∶1，A、C、D錯誤，B正確。
5.電烙鐵是電子制作和電器維修的必備工具，主要用途是焊接元件及導線。電烙鐵通電一段時間后，會變得很燙，而連接電烙鐵的導線卻不怎么熱，其主要原因是
A.導線有絕緣皮，隔熱效果好
B.導線較長，散熱比電烙鐵快
C.通過導線的電流小于通過電烙鐵的電流
D.導線的電阻遠小于電烙鐵的電阻
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導線與電烙鐵串聯，通過導線的電流等于通過電烙鐵的電流，電烙鐵通電一段時間后，會變得很燙，而連接電烙鐵的導線卻不怎么熱，說明電烙鐵產生的焦耳熱遠比導線產生的焦耳熱多，根據焦耳定律Q＝I2Rt，可知導線的電阻遠小于電烙鐵的電阻，故A、B、C錯誤，D正確。
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考點三　非純電阻電路的分析與計算
6.如圖所示，有一內電阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標有“110 V　60 W”的燈泡串聯后接在電壓為220 V的電源兩端，燈泡正常發光，則
A.電解槽消耗的電功率為120 W
B.電解槽的發熱功率為60 W
C.電解槽消耗的電功率為60 W
D.電路消耗的總功率為60 W
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燈泡能正常發光，說明電解槽和燈泡均分得110 V電壓，且干路電流
I＝I燈＝ 則電解槽消耗的功率P＝IU＝60 W，C正確，A錯誤；
電解槽的發熱功率P熱＝I2R內≈1.3 W，B錯誤；
整個電路消耗的總功率P總＝ ＝120 W，
D錯誤。
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7.(2023·南平市高二期中)電阻R和電動機M串聯接到電路中，如圖所示，已知電阻R與電動機線圈電阻相等，開關接通后，電動機正常工作，設電阻R和電動機兩端的電壓分別為U1和U2，經過時間t，電流通過電阻R做功W1，產生的熱量為Q1；電流通過電動機做功W2，產生的熱量為Q2，則有
A.U1＝U2, Q1＝Q2 B.W1＝W2, Q1＝Q2
C.W1√
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設開關接通后，電路中電流為I，對于電阻R，由歐姆定律得U1＝IR，對于電動機U2>IR，則U1所以W1＝I2Rt，則Q1＝Q2，故選D。
8.(2024·永安市第三中學月考)如圖甲所示，用充電寶為一手機電池充電，其等效電路如圖乙所示。在充電開始后的一段時間t內，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認為是恒定不變的，設手機電池的內阻為r，則時間
t內
A.充電寶輸出的電功率為UI＋I2r
B.充電寶產生的熱功率為I2r
C.手機電池產生的焦耳熱為
D.手機電池儲存的化學能為UIt－I2rt
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能力綜合練
已知充電寶的輸出電壓U、輸
出電流I，所以充電寶輸出的電
功率為P＝UI，A錯誤；
手機電池充電電流為I，所以手
機電池產生的熱功率為Pr＝I2r，焦耳熱Q＝I2rt，而充電寶的熱功率應為充電寶的總功率減去輸出功率，根據題目信息無法求解，B、C錯誤；
輸出的電能一部分轉化為手機的化學能，一部分轉化為熱能，故根據能量守恒定律可知手機電池儲存的化學能為W＝UIt－I2rt，D正確。
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9.(多選)如圖所示，電阻R1＝20 Ω，電動機的電阻R2＝10 Ω。當開關斷開時，電流表的示數是0.5 A，當開關閉合后，電動機轉動起來，電路兩端的電壓U不變，此時電流表的示數I和電路消耗的電
功率P應是
A.I＝1.5 A B.I<1.5 A
C.P＝15 W D.P<15 W
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當開關斷開時，根據U＝IR1算出電路兩端的電壓為10 V，開關閉合后，電阻R1中的電流沒變，電動機兩端電壓也為10 V。此電壓不可能全部加在電動機的內阻上，故電動機中的電流
不可能達到1 A，所以總電流小于1.5 A。據P＝
UI可知，電路的功率也小于15 W。選項B、D正確。
10.(多選)(2023·廈門市高二期末)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”兩個擋位，內部電路如圖所示。抽氣扇額定電壓為220 V，額定功率為220 W，線圈內阻為20 Ω，則
A.保持S1、S2閉合，斷開S3，抽油煙機處于“弱吸”擋
B.保持S1、S3閉合，斷開S2，抽油煙機處于“弱吸”擋
C.閉合S1、S2，抽氣扇的輸出功率為200 W
D.閉合S1、S2，若電動機被卡住，則抽氣扇消耗
的功率小于220 W
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根據電路圖可知，保持S1、S2閉合，斷開S3，定值電阻被短路，抽氣扇兩端的電壓為額定電壓220 V，功率最大，
處于“強吸”擋，故A錯誤；
根據電路圖可知，保持S1、S3閉合，斷開S2，
抽氣扇與定值電阻串聯，其兩端的電壓小
于額定電壓220 V，處于“弱吸”擋，故B正確；
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電動機線圈電阻消耗的熱功率為P熱＝I2r＝1 W。
11.(2024·湖南省衡陽縣第四中學期中)如圖所示為電動機提升重物的裝置，電動機線圈的電阻為r＝1 Ω，電動機兩端電壓為
5 V，電路中的電流為1 A，物體A重20 N。忽略
一切摩擦，求：
(1)電動機線圈電阻消耗的熱功率為多少？
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答案　1 W
電動機的輸入功率就是電流通過電動機做功的功率，
即P入＝UI＝5×1 W＝5 W
電動機的輸出功率就是電動機對外做功的功率，根據P入＝P出＋P熱得P出＝P入－P熱＝5 W－1 W＝4 W。
(2)電動機輸入功率和輸出功率各是多少？
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答案　5 W　4 W
設物體A的重力為G，t＝10 s內物體A上升的高度為h，可得P出t＝Gh
h＝2 m。
(3)10 s內電動機可以把物體A勻速提升多高？
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答案　2 m
(4)這臺電動機的效率是多少？
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答案　80%
12.(多選)如圖所示是某型號電吹風的電路圖，它主要由電動機M和電熱絲R構成。已知電吹風的額定電壓為220 V，吹冷風時的功率為120 W，吹熱風時的功率為1 000 W。則
A.當S1斷開、S2閉合時，電吹風吹冷風
B.電熱絲的電阻為50 Ω
C.無論吹冷風還是吹熱風，流經電動機的電流均為
D.電吹風吹熱風5分鐘后，約耗電0.5 kW·h
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尖子生選練
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當S1斷開、S2閉合時，電動機正常工作，電熱絲
處于斷路狀態，則電吹風吹冷風，故A正確；
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