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(共33張PPT)
第十二章　電能　能量守恒定律
第1節　電路中的能量轉化
電流I
UI
二次方
電阻
I2Rt
I2R
×
√
電熱
電動機
電解槽
機械能
化學能
×
√
√
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(限時：35分鐘)
【合格考練】
1．(2023·廣東廣雅中學期末)隨著科技的發展，家用電器種類越來越多。下列家用電器中利用電流的熱效應工作的是(　　)
答案：B
2．一臺電動機，額定電壓是100 V，電阻是2 Ω。正常工作時，通過的電流為5 A，則電動機因發熱損失的功率為(　　)
A.500 W　　　　　　　　 B．200 W
C.50 W D．450 W
解析：選C。根據焦耳定律得到P熱＝I2r＝(5 A)2×2 Ω＝50 W，故C正確。
3．有一個直流電動機，把它接入0.2 V電壓的電路中電機不轉，測得流過電動機的電流是0.4 A；若把電動機接入2.0 V電壓的電路中，正常工作時的電流是1.0 A，此時，電動機的輸出功率是P出；如果在電動機正常工作時，轉子突然被卡住，電動機的發熱功率是P熱，則(　　)
A.P出＝2 W，P熱＝0.5 W
B.P出＝1.5 W，P熱＝8 W
C.P出＝2 W，P熱＝8 W
D.P出＝1.5 W，P熱＝0.5 W
解析：選B。當電動機卡住時，電流做的功全部轉化為熱能，即是純電阻，符合歐姆定律，故可得電動機的電阻為R＝ Ω＝0.5 Ω，正常工作時，電動機消耗的總功率為P總＝UI＝2 W，輸出功率為總功率與熱功率之差，故P出＝P總－I2R＝2 W－12×0.5 W＝1.5 W，若此時電動機突然卡住，則電能全部轉化為內能，故熱功率為P熱＝＝ W＝8 W，故B正確。
4．一臺直流電動機，其線圈的電阻值為0.5 Ω。當電動機兩端所加電壓為8 V時，電動機正常工作，通過線圈的電流是2 A。由此可知(　　)
A.電動機消耗的電功率為72 W
B.電動機輸出的機械功率為12 W
C.電動機線圈的發熱功率為2 W
D.電動機的工作效率為50%
解析：選C。電動機消耗的電功率P＝UI＝16 W，故A錯誤；電動機線圈的發熱功率P熱＝I2R＝2 W，故C正確； 電動機輸出的機械功率P出＝P－P熱＝14 W，故B錯誤；電動機的工作效率η＝＝87.5%，故D錯誤。
5．(2022·山東淄博期末)充電寶的銘牌通常標注的是“mA·h”(毫安時)，即鋰電池充滿電后全部放電的電荷量。機場規定：嚴禁攜帶額定能量超過160 W·h的充電寶搭乘飛機。則根據以下充電寶銘牌，不能帶上飛機的是(　　)
A.“25 000 mA·h”和“3.7 V”
B.“30 000 mA·h”和“5.0 V”
C.“35 000 mA·h”和“5.0 V”
D.“40 000 mA·h”和“3.7 V”
解析：選C。A項中充電寶的額定能量為W＝UIt＝3.7×25 000×10－3 W·h＝92.5 W·h<160 W·h，故A不符合題意；B項中充電寶的額定能量為W＝UIt＝5.0×30 000×10－3W·h＝150 W·h<160 W·h，故B不符合題意；C項中充電寶的額定能量為W＝UIt＝5.0×35 000×10－3W·h＝175 W·h>160 W·h，故C符合題意；D項中充電寶的額定能量為W＝UIt＝3.7×40 000×10－3W·h＝148 W·h<160 W·h，故D不符合題意。
6.某掃地機器人如圖，已知其工作的額定電壓為15 V，額定功率為30 W，充電額定電壓為24 V，額定電流為0.5 A，電池容量為2 000 mA·h，則下列說法中錯誤的是(　　)
A.掃地機器人充滿電大約需要4 h
B.電池容量是指電池儲存電能的大小
C.掃地機器人正常工作時的電流為2 A
D.掃地機器人充滿電后連續工作時間約為1 h
解析：選B。機器人充滿電大約需要t充＝＝4 h，故A正確；電池容量是指電池儲存電荷量的大小，故B錯誤；機器人正常工作時的電流為I額＝＝2 A，故C正確；機器人充滿電后連續工作時間約為t工＝＝1 h，故D正確。
7．(多選)如圖所示電路中，輸入電壓U恒為12 V，燈泡L上標有“6 V　12 W”字樣，電動機線圈的電阻RM＝0.5 Ω。若燈泡恰能正常發光，則下列說法正確的是(　　)
A.燈泡正常發光時的電阻為3 Ω
B.電動機的輸入功率為10 W
C.電動機線圈電阻的發熱功率為2 W
D.整個電路消耗的電功率為12 W
解析：選AC。燈泡正常發光時的電阻為RL＝ eq \f(U,PL) ＝ Ω＝3 Ω，故A正確；電動機兩端的電壓U1＝U－UL＝12 V－6 V＝6 V，整個電路中的電流I＝＝ A＝2 A，所以電動機的輸入功率P＝U1I＝6×2 W＝12 W，故B錯誤；電動機的熱功率P熱＝I2RM＝4×0.5 W＝2 W，故C正確；整個電路消耗的功率P總＝UI＝12×2 W＝24 W，故D錯誤。
【等級考練】
8．(多選)國慶期間小明去逛超市，遇促銷打折買了一個電吹風，電吹風的使用說明書上給出了如表所示的參數及圖示電路圖。下列說法正確的是(　　)
電吹風銘牌參數
額定電壓 220 V　50 Hz
額定功率 熱風 1 000 W
冷風 250 W
A.該電吹風發熱電阻R的阻值約為64.5 Ω
B．該電吹風電動機M的內阻為193.6 Ω
C．當開關S1斷開、S2閉合時，電吹風吹冷風
D．當開關S1、S2均閉合時，電動機每秒鐘消耗的電能為1 000 J
解析：選AC。由表格可知發熱電阻的功率PR＝P－PM＝1 000 W－250 W＝750 W，所以該電吹風發熱電阻R＝＝ Ω≈64.5 Ω，故A正確；電動機正常工作過程為非純電阻，不能使用公式R＝計算電動機內阻，故B錯誤；由題圖可知，當開關S1斷開、S2閉合時，發熱電阻斷路，電動機工作，故吹冷風，故C正確；當開關S1、S2均閉合時，電動機正常工作，功率仍然為250 W，故電動機每秒鐘消耗的電能為W＝Pt＝250×1 J＝250 J，故D錯誤。
9．(2022·浙江嘉興期末)如圖所示的是一鍵加水的全自動電熱水壺，當壺內水位過低時能自動加滿水，加熱之后的水經過一段時間后冷卻，機器又可以自動加熱到設定溫度。某興趣小組對水泵電路進行單獨測試時發現，當其兩端所加電壓U1＝8 V時，電動機不轉動，此時通過它的電流I1＝2 A；當其兩端所加電壓U2＝32 V時，電動機能帶動負載正常運轉，這時電流I2＝1 A。電熱水壺加熱部分的信息如銘牌所示，則(　　)
A．這種電熱水壺工作時加熱部分的電阻約為4 Ω
B．水泵正常工作時消耗的熱功率為16 W
C．水泵正常工作時，其輸出的機械功率為28 W
D．使用一天該電熱水壺消耗的電能為43.2 kW·h　
解析：選C。根據銘牌，這種電熱水壺工作時加熱部分的電阻約為R＝＝ Ω≈27 Ω，A錯誤；電動機的內阻為r＝＝ Ω＝4 Ω，水泵正常工作時消耗的熱功率為P熱＝Ir＝12×4 W＝4 W，B錯誤；水泵正常工作時，其輸出的機械功率為P出＝U2I2－Ir＝32×1 W－12×4 W＝28 W，C正確；在一天內該電熱水壺的工作時間不確定，所以消耗的電能也不確定，D錯誤。
10.如圖所示的電路中，各燈泡額定電壓和額定功率分別是：A燈“10 V　10 W”，B燈“60 V　60 W”，C燈“20 V　20 W”，D燈“20 V　20 W”。在a、b兩端加上電壓后，四個燈泡都能發光。比較各燈泡消耗功率的大小，以下說法正確的是(　　)
A．PB>PD>PA>PC B．PB>PD>PC>PA
C．PB>PA>PC＝PD D．PA>PC>PD>PB
解析：選C。A燈正常工作時電阻RA＝ eq \f(U,PA) ＝ Ω＝10 Ω，B燈正常工作時電阻RB＝ eq \f(U,PB) ＝ Ω＝60 Ω，C燈正常工作時電阻RC＝ eq \f(U,PC) ＝ Ω＝20 Ω，D燈正常工作時電阻RD＝ eq \f(U,PD) ＝ Ω＝20 Ω。A燈和B燈串聯，電流相等，由P＝I2 R，RA11.(2023·山東青島期末)用直流電動機提升重物的裝置如圖所示，重物的質量m＝50 kg，電動機兩端的電壓是110 V，不計各處摩擦。當電動機以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I＝5.0 A，g取10 m/s2。
(1)電動機的總功率是多少？
(2)電動機線圈的電阻是多大？
(3)1 min內電動機線圈產生的熱量是多少？
(4)該電動機的效率是多少？
解析：(1)電動機消耗的總功率P總＝UI＝110×5 W＝550 W。
(2)電動機的輸出功率為P出＝Fv＝mgv＝50×10×0.9 W＝450 W，電動機因發熱而損耗的功率為P熱＝I2RM，由能量守恒定律得P出＝P總－P熱，代入數據解得，電動機線圈的電阻為RM＝4 Ω。
(3)1 min內電動機線圈產生的熱量是Q熱＝I2RMt＝5.02×4×60 J＝6 000 J。
(4)該電動機的效率為η＝×100%＝×100%≈81.8%。
答案：(1)550 W　(2)4 Ω　(3)6 000 J　(4)81.8%
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