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第一節(jié)　電路中的能量
(分值：100分)
選擇題1～11題，每小題7分，共77分。
對(duì)點(diǎn)題組練
題組一　電功和電功率
1.(多選)關(guān)于電功和電功率的說(shuō)法正確的是(　　)
電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多
電功W＝UIt適用于任何電路
kW和kW·h都是電功的單位
電流做功越多，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量就越多
2.(2024·廣東珠海高二期末) 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，額定電壓為100 V，電阻是1 Ω，正常工作時(shí)電流是5 A，則電動(dòng)機(jī)消耗的功率為(　　)
25 W 475 W 500 W 2 000 W
3.(2024·廣東廣州高二期中) 定值電阻R1、R2、R3的阻值均為2 Ω，在電路中允許消耗的電功率的最大值分別為10 W、10 W、2 W，現(xiàn)將這三個(gè)電阻按照如圖所示的方式連接，則這部分電路消耗的電功率的最大值為(　　)
22 W 12 W 15 W 16 W
題組二　焦耳定律
4.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓是220 V，額定電流是5 A，線圈電阻為0.5 Ω，則此電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)每秒產(chǎn)生的熱量為(　　)
25 J 12.5 J 110 J 1 100 J
5.(多選)如圖所示，a、b兩點(diǎn)間的電壓為9 V，三個(gè)電阻的阻值分別為R1＝R2＝6 Ω、R3＝3 Ω。下列說(shuō)法正確的是(　　)
R1、R2、R3兩端的電壓之比為1∶1∶1
R1、R2、R3消耗的電功率之比為1∶1∶2
在相等的相間內(nèi)，通過(guò)R1、R2、R3的電荷量之比為2∶2∶1
在相等的相間內(nèi)，R1、R2、R3產(chǎn)生的焦耳焦之比為1∶2∶2
題組三　電功與電熱的關(guān)系
6.在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，應(yīng)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0.5 A和 2.0 V。重新調(diào)節(jié)R使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為 2.0 A 和 24.0 V。則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出功率為(　　)
47 W 44 W 32 W 18 W
7.(2024·廣東韶關(guān)期末)油煙危害健康，某品牌的抽油煙機(jī)的主要部件是照明燈L和抽氣扇M(電動(dòng)機(jī))，電路連接如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　)
抽氣扇須在點(diǎn)亮照明燈的情況下才能工作
閉合開(kāi)關(guān)S1和S2，抽氣扇處于“弱吸”擋
抽氣扇由“弱吸”擋換成“強(qiáng)吸”擋，其發(fā)熱功率不變
工作中的抽氣扇因吸入異物出現(xiàn)卡機(jī)時(shí)，回路中的電流將變大
題組四　閉合電路的能量
8.(2024·廣東廣州高二期末)如圖，便攜式小風(fēng)扇用可充電直流電源連接電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電阻為RM，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，回路電流為I，則(　　)
時(shí)間t內(nèi)電源的總功為EIt
電動(dòng)機(jī)的額定電壓為IRM
電動(dòng)機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流做功功率大小為I2RM
9.(2024·廣東珠海高二期末) 用充電寶給手機(jī)電池充電時(shí)，充電寶輸出電能轉(zhuǎn)化為手機(jī)電池的化學(xué)能和內(nèi)能，等效電路如圖乙所示。在充電開(kāi)始后的時(shí)間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U和輸出電流I都可認(rèn)為是恒定的，若手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，則t時(shí)間內(nèi)(　　)
充電寶輸出的電流為I＝
充電寶輸出的電功為UI＋I(xiàn)2r
手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為t
手機(jī)電池儲(chǔ)存的化學(xué)能為UIt－I2rt
綜合提升練
10.(多選)有兩個(gè)燈泡L1、L2，額定電壓皆為6 V，額定功率分別為6 W、3 W，將它們接在電路中，下列說(shuō)法正確的是(　　)
若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W
若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W
若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W
若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W
11.(多選)如圖所示，電阻R1＝20 Ω，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R2＝10 Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5 A，當(dāng)開(kāi)關(guān)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)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是 (　　)
I＝1.5 A I＜1.5 A
P＝15 W P＜15 W
12.(11分)電熱毯是人們常用的電熱式家用電器，它一般具有加熱和保溫功能，如圖為某種電熱式電器的簡(jiǎn)化電路圖，主要元件有電阻絲R1、R2和自動(dòng)開(kāi)關(guān)S。
(1)(5分)當(dāng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)，用電器分別處于什么狀態(tài)？
(2)(6分)用電器由照明電路供電(U＝220 V)，設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400 W，保溫時(shí)用電器的電功率為40 W，則R1和R2分別為多大？
培優(yōu)加強(qiáng)練
13.(12分)一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在6 V電壓下正常工作，用此電動(dòng)機(jī)提升重10 N的物體時(shí)，在10 s內(nèi)使該物體在豎直方向勻速上升了1.1 m，上述過(guò)程中，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為0.2 A。不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱外的其他能量損失。求：
(1)(6分)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率；
(2)(6分)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻。
第一節(jié)　電路中的能量
1.BD　[電路中產(chǎn)生的熱量的多少不僅與電功率的大小有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)，故A錯(cuò)誤；電功的定義式W＝UIt適用于一切電路，故B正確；kW是電功率的單位，kW·h是電功的單位，故C錯(cuò)誤；電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，故D正確。]
2.C　[電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P＝UI＝500 W，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。]
3.B　[首先分析兩個(gè)并聯(lián)電阻R2、R3所允許消耗的最大功率，因?yàn)镽2與R3并聯(lián)，則兩端電壓相等，由公式P＝可知，R2與R3所消耗的功率一樣。已知R2與R3本身允許的最大功率分別是10 W 和2 W，所以R2、R3在該電路中消耗的最大功率都是2 W，否則會(huì)超過(guò)R3的最大功率。再分析R1在電路中允許消耗的最大功率，把R2與R3看成一個(gè)并聯(lián)電阻R′，則電路就是R1與R′串聯(lián)，而串聯(lián)電路電流處處相等，再由P＝I2R知，R1與R′所消耗功率之比為＝＝2，則R1消耗的功率為P1＝2P′＝2×4 W＝8 W<10 W，所以這部分電路消耗的電功率最大值為2 W＋2 W＋8 W＝12 W，故B正確。]
4.B　[電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈電阻生熱Q＝I2r線t＝52×0.5×1 J＝12.5 J，所以每秒產(chǎn)生的熱量為12.5 J，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。]
5.AB　[電路中的總電阻為R＝R3＋＝6 Ω，電路中的電流I＝＝1.5 A，則R3兩端電壓U3＝IR3＝4.5 V，并聯(lián)部分兩端電壓為U′＝I＝4.5 V，所以R1、R2、R3兩端的電壓之比為1∶1∶1，故A正確；根據(jù)P＝，可得R1、R2、R3消耗的電功率之比為1∶1∶2，故B正確；根據(jù)歐姆定律I＝，可得通過(guò)R1、R2、R3的電流之比為1∶1∶2，則在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)R1、R2、R3的電荷量之比為1∶1∶2，故C錯(cuò)誤；根據(jù)Q＝Pt，結(jié)合選項(xiàng)B，可知D錯(cuò)誤。]
6.C　[電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為r＝＝4 Ω，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)U2I2＝I2r＋P出，解得P出＝32 W，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]
7.D　[由電路圖可知，照明燈和抽氣扇處于并聯(lián)狀態(tài)，則抽氣扇工作與否與是否點(diǎn)亮照明燈無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；閉合開(kāi)關(guān)S2電阻R被短路，則流過(guò)抽氣扇的電流、電壓變大，則功率變大，抽氣扇處于“強(qiáng)吸”擋，而抽氣扇的熱功率為P＝I2r，其中r為抽氣扇內(nèi)阻，阻值不變，則抽氣扇由“弱吸”擋換成“強(qiáng)吸”擋，其發(fā)熱功率增大，B、C錯(cuò)誤；工作中的抽氣扇因吸入異物出現(xiàn)卡機(jī)時(shí)，電路變成純電阻電路，回路中的電流將變大，D正確。]
8.A　[時(shí)間t內(nèi)電源的總功W＝EIt，A正確；電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，不適用歐姆定律，電動(dòng)機(jī)的額定電壓不等于IRM，B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，C錯(cuò)誤；通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流做功功率即為電功率，大于熱功率I2RM，D錯(cuò)誤。]
9.D　[手機(jī)電池不是純電阻，則輸出電流I≠，故A錯(cuò)誤；因?yàn)槌潆妼毜妮敵鲭妷簽閁、輸出電流為I，故充電寶輸出的電功為UI，故B錯(cuò)誤；手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2rt≠t，故C錯(cuò)誤；手機(jī)電池儲(chǔ)存的化學(xué)能為E＝UIt－I2rt，故D正確。]
10.BC　[L1的額定電流為I1＝＝1 A，電阻R1＝＝6 Ω，L2的額定電流為I2＝＝0.5 A，電阻R2＝＝12 Ω。當(dāng)兩燈泡串聯(lián)時(shí)，電流相等，要使兩燈泡不被燒壞，電路中的最大電流為0.5 A，兩燈泡的最大功率為Pmax＝IR1＋I(xiàn)R2＝4.5 W，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)兩燈泡并聯(lián)時(shí)，電壓相等，當(dāng)電壓為6 V時(shí)，兩燈泡皆可正常發(fā)光，此時(shí)兩燈泡總功率最大，為9 W，故C正確，D錯(cuò)誤。]
11.BD　[電路兩端的電壓為U＝I1R1＝0.5 A×20 Ω＝10 V。電動(dòng)機(jī)是非純電阻用電器，UI2＞IR2，所以I2＜＝1 A。電流表的示數(shù)I＝I1＋I(xiàn)2＜1.5 A，A錯(cuò)誤，B正確；電路總功率為P＝U(I1＋I(xiàn)2)＜15 W，C錯(cuò)誤，D正確。]
12.(1)S閉合為加熱狀態(tài)，S斷開(kāi)為保溫狀態(tài)　(2)121 Ω　1 089 Ω
解析　(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，R2被短路，電路中只有R1，此時(shí)功率P1＝；當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，R1、R2串聯(lián)，此時(shí)功率為P2＝，顯然有P1>P2，故S閉合時(shí)，用電器處于加熱狀態(tài)；S斷開(kāi)時(shí)，用電器處于保溫狀態(tài)。
(2)加熱時(shí)有P1＝，保溫時(shí)有P2＝，代入數(shù)據(jù)解得
R1＝121 Ω，R2＝1 089 Ω。
13.(1)1.1 W　(2)2.5 Ω
解析　(1)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力F＝G＝10 N，物體上升的速度v＝＝ m/s＝0.11 m/s，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝Fv＝10×0.11 W＝1.1 W。
(2)電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P入＝UI＝6×0.2 W＝1.2 W，
根據(jù)能量關(guān)系P入＝P機(jī)＋P熱，
得電動(dòng)機(jī)的熱功率為P熱＝P入－P機(jī)＝1.2 W－1.1 W＝0.1 W，又P熱＝I2R，得線圈的電阻為R＝2.5 Ω。第一節(jié)　電路中的能量
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.理解電功、電功率的概念，知道電流做功的實(shí)質(zhì)。2.理解焦耳定律，掌握焦耳定律的應(yīng)用。3.理解電功率和熱功率。4.能從能量守恒的角度分析純電阻與非純電阻電路。
知識(shí)點(diǎn)一　電功和電功率
如圖所示，在一段導(dǎo)體兩端加上電壓U后，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，形成電流I，請(qǐng)思考在t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)某橫截面的電量多大？電場(chǎng)力做了多少功？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.電功
(1)定義：電路中________對(duì)自由電荷所做的功稱為電功，電功的大小等于被消耗的電能。
(2)公式：W＝________。
(3)單位：在國(guó)際單位制中，電功的單位是________，符號(hào)為_(kāi)_______。
2.電功率
(1)定義：電流做功與完成這些功所用________之比叫作電功率，用P表示。
(2)公式：P＝＝________。
(3)單位：在國(guó)際單位制中，電功率的單位是________，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是________。常用的單位還有kW，1 kW＝1×103 W。
(4)意義：表示電流做功的________。
(5)額定功率：額定功率是指用電器在額定電壓下正常工作時(shí)所消耗的功率，此時(shí)流經(jīng)用電器的電流就是它的額定電流。
用電器在實(shí)際使用時(shí)，若加在它兩端的實(shí)際電壓不等于額定電壓，那么它消耗的實(shí)際功率不等于額定功率，因此，在實(shí)際計(jì)算用電器的功率時(shí)，要注意兩者的區(qū)別。
【思考判斷】
(1)電功率越大，表示電流做功越多。(　　)
(2)電功W＝UIt可以用來(lái)計(jì)算所有電路中電流所做的功。(　　)
(3)由公式P＝可知，時(shí)間越短，功率越大。(　　)
例1 (2024·廣州市第七十五中學(xué)高二期末)如圖所示，R1＝R3＜R2＝R4。在A、B兩端接上電源后，比較各電阻消耗電功率P的大小(　　)
A.P1＝P3P1>P4>P3
C.P2>P1>P3>P4 D.P1>P2＞P4>P3
聽(tīng)課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率都等于各部分消耗的功率之和。
(2)串、并聯(lián)電路的功率分配：串聯(lián)時(shí)電流相同，由P＝I2R可知，P與R成正比；并聯(lián)時(shí)電壓相同，由P＝可知，P與R成反比。
(3)最大功率求法：先找出電路允許通過(guò)的最大電流或允許加的最大電壓，然后利用P＝I2R或P＝求解。　　　　
訓(xùn)練1 如圖為一種服務(wù)型機(jī)器人，其額定功率為48 W，額定工作電壓為24 V。機(jī)器人的鋰電池容量為20 A·h，則機(jī)器人(　　)
A.額定工作電流為2.4 A
B.充滿電后最長(zhǎng)工作時(shí)間為10 h
C.電池充滿電后總電量為7.2×103 C
D.以額定電流工作時(shí)每秒消耗電能為20 J
聽(tīng)課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知識(shí)點(diǎn)二　焦耳定律
將圖乙中的R1、R2、R3分別插入圖甲中的煤油中，根據(jù)Q＝cmΔt中溫度的變化，可探究各電阻生成的電熱的相關(guān)因素。探究電熱與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較哪兩個(gè)電阻的生熱；探究電熱與電流關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較哪兩個(gè)電阻的生熱？該探究用到了什么實(shí)驗(yàn)方法？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.純電阻元件：當(dāng)電流通過(guò)電爐絲等金屬導(dǎo)體時(shí)，自由電子與金屬中的其他電荷或者原子發(fā)生碰撞，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為金屬導(dǎo)體的內(nèi)能，這類元器件稱為純電阻元件。
2.焦耳定律
(1)內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與______________成正比，與導(dǎo)體的______及____________成正比。
(2)表達(dá)式：Q＝____________。
3.熱功率
(1)定義：一段電路因發(fā)熱而消耗的功率稱為熱功率。
(2)公式：P＝________。
【思考】
用電爐燒水時(shí)，爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅，產(chǎn)生大量的熱，而連接電爐的導(dǎo)線卻不怎么熱，這是什么原因？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 (2024·陜西長(zhǎng)安一中高二期中)電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒干后保溫狀態(tài)，如圖所示是電飯鍋電路原理示意圖，S是感溫材料制造的開(kāi)關(guān)。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)
A.其中R2是供加熱用的電阻絲
B.當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)電飯鍋為加熱狀態(tài)，S斷開(kāi)時(shí)為保溫狀態(tài)
C.要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)的一半，應(yīng)為2∶1
D.要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)的一半，應(yīng)為(－1)∶1
訓(xùn)練2 (2024·廣東高二學(xué)業(yè)考試)把一個(gè)標(biāo)有“10 V　3 W”的小燈泡和定值電阻R串聯(lián)后接在電壓恒為12 V的電源上(如圖所示)，小燈泡恰能正常工作，該電路工作10 s定值電阻產(chǎn)生的熱量是(　　)
A.6 J B.30 J C.36 J D.60 J
知識(shí)點(diǎn)三　電功與電熱的關(guān)系
電流通過(guò)用電器的過(guò)程中，消耗電能，同時(shí)產(chǎn)生其他形式的能，這個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程，即電功W＝UIt，而電流通過(guò)用電器會(huì)產(chǎn)生焦耳熱Q＝I2Rt。那么Q和W一定相等嗎？Q和W有什么樣的關(guān)系呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.公式W＝UIt、P＝UI適用于求任何電路中的電功、電功率。
2.公式Q＝I2Rt、P＝I2R適用于求任何電路中的熱量、熱功率。
3.只有在純電阻電路中才有電功等于電熱，即W＝Q，P電＝P熱。而在非純電阻電路中電功大于電熱，即W＞Q，P電＞P熱。
4.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(zhuǎn) 化情況
電功和電 熱的關(guān)系 W＝Q 即UIt＝I2Rt ＝t W＝Q＋E其他 即UIt＝I2Rt＋E其他
電功率和 熱功率 的關(guān)系 P＝P熱 即UI＝I2R＝ P＝P熱＋P其他 即UI＝I2R＋P其他
歐姆定律 是否成立 U＝IR，I＝，成立 U>IR，I<，不成立
【思考判斷】
(1)電熱Q＝I2Rt可以用來(lái)計(jì)算所有含有電阻的電路中產(chǎn)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)三個(gè)公式P＝UI、P＝I2R、P＝?jīng)]有任何區(qū)別，它們表達(dá)相同的意義，所以三式中P都是電功率。(　　)
例3 (多選)下列關(guān)于電功、電功率和焦耳熱的說(shuō)法中正確的是(　　)
A.電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多
B.W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt只適用于純電阻電路
C.在非純電阻電路中，UI＞I2R
D.焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路
聽(tīng)課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例4 (2024·廣東揭陽(yáng)高二期末)有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.4 V電壓的電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.8 A；若把電動(dòng)機(jī)接入2 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1 A。求：
(1)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R；
(2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸出的功率為多少？
(3)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)子突然被卡住，則電動(dòng)機(jī)熱功率是多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單模型及其功率、效率
(1)電動(dòng)機(jī)的總功率(輸入功率)：P總＝UI。
(2)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率：P熱＝I2R。　　　　
(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率(機(jī)械功率)
P機(jī)＝P總－P熱＝UI－I2R。
(4)電動(dòng)機(jī)的效率：η＝×100%。
(5)對(duì)于含電動(dòng)機(jī)的電路，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是非純電阻用電器，電動(dòng)機(jī)卡住不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是純電阻用電器。
訓(xùn)練3 (多選)如圖所示，一直流電動(dòng)機(jī)與阻值R＝9 Ω的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動(dòng)勢(shì)E＝30 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，用理想電壓表測(cè)出電動(dòng)機(jī)兩端電壓U＝10 V。已知電動(dòng)機(jī)線圈電阻RM＝1 Ω，則下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為10 A
B.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為20 W
C.電動(dòng)機(jī)的熱功率為4 W
D.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為16 W
電功、電熱的計(jì)算方法
(1)判斷電路中的用電器是純電阻用電器還是非純電阻用電器。
(2)分析各用電器之間的連接方式，對(duì)純電阻電路，計(jì)算時(shí)可以利用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)或并聯(lián)電路的分流特點(diǎn)。
(3)由所求問(wèn)題選取合適的公式，在非純電阻電路中計(jì)算電功只能用W＝UIt，計(jì)算電熱只能用Q＝I2Rt，歐姆定律的變形式在純電阻電路中才能通用。　　　　
知識(shí)點(diǎn)四　閉合電路中的能量
1.電源提供的總功率P總＝________
外電路上消耗的電功率P外＝U外I
內(nèi)電路上消耗的電功率P內(nèi)＝U內(nèi)I
2.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化
EIt＝U外It＋U內(nèi)It
EI＝________＋U內(nèi)I
閉合電路的能量轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。
例5 (2024·廣東湛江高二月考)圖中電源電動(dòng)勢(shì)E＝12 V，內(nèi)電阻r＝0.5 Ω。將一盞額定電壓為8 V、額定功率為16 W的燈泡與一臺(tái)線圈電阻R＝0.5 Ω的直流電動(dòng)機(jī)并聯(lián)后和電源相連，燈泡剛好正常發(fā)光，通電100 min，問(wèn)：
(1)電源提供的電功率是多少？
(2)電流對(duì)燈泡和電動(dòng)機(jī)所做的功各是多少？
(3)燈絲和電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量各是多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
1.(電功和電功率)當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時(shí)，通過(guò)該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為0.9 J。為在相同時(shí)間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過(guò)該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是(　　)
A.3 V　1.8 J B.3 V，3.6 J
C.6 V，1.8 J D.6 V，3.6 J
2.(焦耳定律)(2024·廣東深圳高二期末)某電吹風(fēng)簡(jiǎn)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220 V電壓下工作。下列說(shuō)法正確的是(　　)
額定電壓 220 V
額定功率 熱風(fēng)時(shí)：990 W
冷風(fēng)時(shí)：110 W
A.開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)
B.吹熱風(fēng)時(shí)通過(guò)電熱絲的電流為4 A
C.吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為990 W
D.該電吹風(fēng)中電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為440 Ω
3.(閉合電路中的能量)(粵教版教材P108練習(xí)2改編)規(guī)格為“220 V　110 W”的電風(fēng)扇，線圈電阻為40 Ω，求：
(1)接上220 V的電壓后，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱功率；
(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱功率。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
第一節(jié)　電路中的能量
知識(shí)點(diǎn)一
導(dǎo)學(xué)　提示　根據(jù)電流的定義式I＝可知q＝It；電場(chǎng)力做功W＝qU＝UIt。
知識(shí)梳理
1.(1)電場(chǎng)力　(2)UIt　(3)焦耳　J
2.(1)時(shí)間　(2)UI　(3)瓦特　W　(4)快慢
[思考判斷]
1.(1)×　(2)√　(3)×
例1 C　[R3與R4并聯(lián)，電壓相等，R3P4，通過(guò)R1的電流大于通過(guò)R3的電流，R1＝R3，根據(jù)公式P＝UI＝I2R，得知P1>P3，R1與R2串聯(lián)，電流相等，而R1P1，所以P2>P1>P3>P4，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。]
訓(xùn)練1 B　[根據(jù)P＝UI可知，額定工作電流應(yīng)該為I＝＝ A＝2 A，故A錯(cuò)誤；機(jī)器人的鋰電池容量為20 A·h，即當(dāng)以額定電流2 A工作時(shí)，能夠工作最長(zhǎng)時(shí)間為10 h，故B正確；電源充滿電后的總電量為q＝It＝20×3 600 C＝7.2×104 C，故C錯(cuò)誤；在額定電流下，機(jī)器人功率48 W，即每秒消耗48 J電能，故D錯(cuò)誤。]
知識(shí)點(diǎn)二
導(dǎo)學(xué)　提示　R1、R2電流相同，通電時(shí)間相同，只有電阻不同，故探究電熱與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較R1、R2；R1、R3電阻相同，通電時(shí)間相同，只有電流不同，故探究電熱與電流關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較R1、R3；控制變量法。
知識(shí)梳理
2.(1)電流的二次方　電阻　通電時(shí)間　(2)I2Rt　3.(2)I2R
[思考] 提示　因?yàn)閷?dǎo)線電阻相較電爐絲電阻很小，通過(guò)相同的電流，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間產(chǎn)生的熱量很少。
例2 C　[由P＝可得，當(dāng)接通S時(shí)，電路中的總電阻變小，功率變大，電飯鍋處于加熱狀態(tài)；當(dāng)斷開(kāi)S時(shí)，電路中的總電阻變大，功率變小，電飯鍋處于保溫狀態(tài)，則R2是供加熱用的電阻絲，A、B正確；使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)的一半，由P＝I2R可知，電阻R2在保溫與加熱狀態(tài)下的電流之比為1∶，所以(R1＋R2)∶R2＝∶1，則R1∶R2＝(－1)∶1，C錯(cuò)誤，D正確。]
訓(xùn)練2 A　[燈泡正常工作時(shí)的電流為IL＝＝0.3 A，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，可得UR＝U－UL＝2 V，該電路工作10 s定值電阻產(chǎn)生的熱量為Q＝URIt＝6 J，故A正確。]
知識(shí)點(diǎn)三
導(dǎo)學(xué)　提示　電流通過(guò)純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)電功等于電熱，即W＝Q。在非純電阻電路中，電流做功將一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，將另一部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能，此時(shí)W＞Q。
[思考判斷] (1)√　(2)×　(3)×　(4)×
例3 BCD　[電功率越大，表示電流做功越快，但是電路中產(chǎn)生的焦耳熱不一定越多，故A錯(cuò)誤；公式W＝UIt適用于任何電路，當(dāng)為純電阻電路時(shí)，根據(jù)I＝可得W＝I2Rt、W＝t，所以W＝I2Rt和W＝t只適用于純電阻電路，故B正確；在非純電阻電路中，UI表示的是總功率的大小，而I2R只是發(fā)熱功率，所以UI＞I2R，故C正確；焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路，故D正確。]
例4 (1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W
解析　(1)電動(dòng)機(jī)線圈電阻R＝＝ Ω＝0.5 Ω。
(2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，線圈的熱功率
P熱＝IR＝12×0.5 W＝0.5 W。
電動(dòng)機(jī)的輸入功率P＝U2I2＝2×1 W＝2 W
電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率
P出＝P－P熱＝2 W－0.5 W＝1.5 W。
(3)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)子突然被卡住，則電動(dòng)機(jī)熱功率P熱′＝＝ W＝8 W。
訓(xùn)練3 BCD　[根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有E＝U＋I(xiàn)(r＋R)，解得I＝＝ A＝2 A，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸入功率P入＝UI＝10×2 W＝20 W，電動(dòng)機(jī)的熱功率P熱＝I2RM＝22×1 W＝4 W，電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出＝P－P熱＝20 W－4 W＝16 W，故B、C、D正確。]
知識(shí)點(diǎn)四
1.EI　2.U外I
例5 (1)96 W　(2)9.6×104 J　2.88×105 J　(3)9.6×104 J　1.08×105 J
解析　(1)由并聯(lián)電路電壓關(guān)系可知，燈泡兩端電壓U1等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓U2，且U1＝U2＝E－Ir
總電流I＝＝8 A
電源提供的電功率為P電＝EI＝12×8 W＝96 W。
(2)通過(guò)燈泡的電流I1＝＝2 A
通電100 min，電流對(duì)燈泡所做的功
W1＝Pt＝16×100×60 J＝9.6×104 J
通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I2＝I－I1＝6 A
電流對(duì)電動(dòng)機(jī)所做的功
W2＝I2U2t＝6×8×100×60 J＝2.88×105 J。
(3)燈絲產(chǎn)生的熱量Q1＝W1＝9.6×104 J
電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量
Q2＝IRt＝62×0.5×6 000 J＝1.08×105 J。
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
1.D　[根據(jù)E＝qU，可知通過(guò)該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為0.9 J時(shí)，電阻兩端所加電壓U＝3 V；在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)0.6 C的電荷量，由q＝It知電流為原來(lái)的2倍，而根據(jù)I＝，電壓也為原來(lái)的2倍，即為6 V，這時(shí)消耗的電能E2＝U2q2＝3.6 J，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。]
2.B　[由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)M和電熱絲同時(shí)接入電路，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)，故A錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)，此時(shí)電熱絲的功率為P＝P2－P1＝880 W，電流為I＝＝ A＝4 A，故B正確，C錯(cuò)誤；只有開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，僅電動(dòng)機(jī)接入電路，若電動(dòng)機(jī)為純電阻，其電阻為r＝＝440 Ω，由于電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)為非純電阻，則電阻不為440 Ω，故D錯(cuò)誤。]
3.(1)100 W　10 W　(2)均為1 210 W
解析　(1)接上220 V電壓后，電風(fēng)扇的功率為110 W
據(jù)熱功率公式P熱＝I2R＝×40 W＝10 W
所以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率
P機(jī)＝P－P熱＝110 W－10 W＝100 W。
(2)當(dāng)接上220 V電壓后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此電路變?yōu)榧冸娮桦娐罚牡墓β嗜哭D(zhuǎn)化為熱功率
所以P′＝P熱′＝＝ W＝1 210 W。(共64張PPT)
第一節(jié)　電路中的能量
第五章　電能與能源的可持續(xù)發(fā)展
1.理解電功、電功率的概念，知道電流做功的實(shí)質(zhì)。2.理解焦耳定律，掌握焦耳定律的應(yīng)用。3.理解電功率和熱功率。4.能從能量守恒的角度分析純電阻與非純電阻電路。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
目 錄
CONTENTS
知識(shí)點(diǎn)
01
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
02
課后鞏固訓(xùn)練
03
知識(shí)點(diǎn)
1
知識(shí)點(diǎn)二　焦耳定律
知識(shí)點(diǎn)一　電功和電功率
知識(shí)點(diǎn)三　電功與電熱的關(guān)系
知識(shí)點(diǎn)四　閉合電路中的能量
知識(shí)點(diǎn)一　電功和電功率
如圖所示，在一段導(dǎo)體兩端加上電壓U后，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，形成電流I，請(qǐng)思考在t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)某橫截面的電量多大？電場(chǎng)力做了多少功？
1.電功
電場(chǎng)力
(1)定義：電路中_________對(duì)自由電荷所做的功稱為電功，電功的大小等于被消耗的電能。
(2)公式：W＝_________。
(3)單位：在國(guó)際單位制中，電功的單位是______，符號(hào)為_(kāi)__。
UIt
焦耳
J
2.電功率
時(shí)間
(1)定義：電流做功與完成這些功所用______之比叫作電功率，用P表示。
(3)單位：在國(guó)際單位制中，電功率的單位是______，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是___。常用的單位還有kW，1 kW＝1×103 W。
(4)意義：表示電流做功的______。
(5)額定功率：額定功率是指用電器在額定電壓下正常工作時(shí)所消耗的功率，此時(shí)流經(jīng)用電器的電流就是它的額定電流。
用電器在實(shí)際使用時(shí)，若加在它兩端的實(shí)際電壓不等于額定電壓，那么它消耗的實(shí)際功率不等于額定功率，因此，在實(shí)際計(jì)算用電器的功率時(shí)，要注意兩者的區(qū)別。
UI
瓦特
W
快慢
【思考判斷】
(1)電功率越大，表示電流做功越多。( )
(2)電功W＝UIt可以用來(lái)計(jì)算所有電路中電流所做的功。( )
×
√
×
C
例1 (2024·廣州市第七十五中學(xué)高二期末)如圖所示，R1＝R3＜R2＝R4。在A、B兩端接上電源后，比較各電阻消耗電功率P的大小(　　)
A.P1＝P3P1>P4>P3
C.P2>P1>P3>P4 D.P1>P2＞P4>P3
B
訓(xùn)練1 如圖為一種服務(wù)型機(jī)器人，其額定功率為48 W，額定工作電壓為24 V。機(jī)器人的鋰電池容量為20 A·h，則機(jī)器人(　　)
A.額定工作電流為2.4 A
B.充滿電后最長(zhǎng)工作時(shí)間為10 h
C.電池充滿電后總電量為7.2×103 C
D.以額定電流工作時(shí)每秒消耗電能為20 J
知識(shí)點(diǎn)二　焦耳定律
將圖乙中的R1、R2、R3分別插入圖甲中的煤油中，根據(jù)Q＝cmΔt中溫度的變化，可探究各電阻生成的電熱的相關(guān)因素。探究電熱與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較哪兩個(gè)電阻的生熱；探究電熱與電流關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較哪兩個(gè)電阻的生熱？該探究用到了什么實(shí)驗(yàn)方法？
提示　R1、R2電流相同，通電時(shí)間相同，只有電阻不同，故探究電熱與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較R1、R2；R1、R3電阻相同，通電時(shí)間相同，只有電流不同，故探究電熱與電流關(guān)系時(shí)，應(yīng)比較R1、R3；控制變量法。
1.純電阻元件：當(dāng)電流通過(guò)電爐絲等金屬導(dǎo)體時(shí)，自由電子與金屬中的其他電荷或者原子發(fā)生碰撞，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為金屬導(dǎo)體的內(nèi)能，這類元器件稱為純電阻元件。
2.焦耳定律
(1)內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與__________________成正比，與導(dǎo)體的______及____________成正比。
(2)表達(dá)式：Q＝________。
電流的二次方
電阻
通電時(shí)間
I2Rt
3.熱功率
(1)定義：一段電路因發(fā)熱而消耗的功率稱為熱功率。
(2)公式：P＝___________。
I2R
【思考】
用電爐燒水時(shí)，爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅，產(chǎn)生大量的熱，而連接電爐的導(dǎo)線卻不怎么熱，這是什么原因？
提示　因?yàn)閷?dǎo)線電阻相較電爐絲電阻很小，通過(guò)相同的電流，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間產(chǎn)生的熱量很少。
C
例2 (2024·陜西長(zhǎng)安一中高二期中)電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒干后保溫狀態(tài)，如圖所示是電飯鍋電路原理示意圖，S是感溫材料制造的開(kāi)關(guān)。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)
A
訓(xùn)練2 (2024·廣東高二學(xué)業(yè)考試)把一個(gè)標(biāo)有“10 V　3 W”的小燈泡和定值電阻R串聯(lián)后接在電壓恒為12 V的電源上(如圖所示)，小燈泡恰能正常工作，該電路工作10 s定值電阻產(chǎn)生的熱量是(　　)
A.6 J B.30 J
C.36 J D.60 J
知識(shí)點(diǎn)三　電功與電熱的關(guān)系
電流通過(guò)用電器的過(guò)程中，消耗電能，同時(shí)產(chǎn)生其他形式的能，這個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程，即電功W＝UIt，而電流通過(guò)用電器會(huì)產(chǎn)生焦耳熱Q＝I2Rt。那么Q和W一定相等嗎？Q和W有什么樣的關(guān)系呢？
提示　電流通過(guò)純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)電功等于電熱，即W＝Q。在非純電阻電路中，電流做功將一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，將另一部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能，此時(shí)W＞Q。
1.公式W＝UIt、P＝UI適用于求任何電路中的電功、電功率。
2.公式Q＝I2Rt、P＝I2R適用于求任何電路中的熱量、熱功率。
3.只有在純電阻電路中才有電功等于電熱，即W＝Q，P電＝P熱。而在非純電阻電路中電功大于電熱，即W＞Q，P電＞P熱。
4.純電阻電路和非純電阻電路的比較
【思考判斷】
(1)電熱Q＝I2Rt可以用來(lái)計(jì)算所有含有電阻的電路中產(chǎn)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。( )
×
√
×
×
BCD
例3 (多選)下列關(guān)于電功、電功率和焦耳熱的說(shuō)法中正確的是(　 　)
A.電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多
B.W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt只適用于純電阻電路
C.在非純電阻電路中，UI＞I2R
D.焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路
例4 (2024·廣東揭陽(yáng)高二期末)有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.4 V電壓的電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.8 A；若把電動(dòng)機(jī)接入2 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1 A。求：
(1)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R；
(2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸出的功率為多少？
(3)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)子突然被卡住，則電動(dòng)機(jī)熱功率是多少？
答案　(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W
(2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，線圈的熱功率
P熱＝IR＝12×0.5 W＝0.5 W。
電動(dòng)機(jī)的輸入功率
P＝U2I2＝2×1 W＝2 W
電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率
P出＝P－P熱＝2 W－0.5 W＝1.5 W。
電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單模型及其功率、效率
BCD
訓(xùn)練3 (多選)如圖所示，一直流電動(dòng)機(jī)與阻值R＝9 Ω的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動(dòng)勢(shì)E＝30 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，用理想電壓表測(cè)出電動(dòng)機(jī)兩端電壓U＝10 V。已知電動(dòng)機(jī)線圈電阻RM＝1 Ω，則下列說(shuō)法中正確的是(　 　)
A.通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為10 A
B.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為20 W
C.電動(dòng)機(jī)的熱功率為4 W
D.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為16 W
電功、電熱的計(jì)算方法
(1)判斷電路中的用電器是純電阻用電器還是非純電阻用電器。
(2)分析各用電器之間的連接方式，對(duì)純電阻電路，計(jì)算時(shí)可以利用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)或并聯(lián)電路的分流特點(diǎn)。
(3)由所求問(wèn)題選取合適的公式，在非純電阻電路中計(jì)算電功只能用W＝UIt，計(jì)算電熱只能用Q＝I2Rt，歐姆定律的變形式在純電阻電路中才能通用。　　　　
知識(shí)點(diǎn)四　閉合電路中的能量
1.電源提供的總功率P總＝______
外電路上消耗的電功率P外＝U外I
內(nèi)電路上消耗的電功率P內(nèi)＝U內(nèi)I
2.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化
EIt＝U外It＋U內(nèi)It
EI＝__________＋U內(nèi)I
閉合電路的能量轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。
EI
U外I
例5 (2024·廣東湛江高二月考)圖中電源電動(dòng)勢(shì)E＝12 V，內(nèi)電阻r＝0.5 Ω。將一盞額定電壓為8 V、額定功率為16 W的燈泡與一臺(tái)線圈電阻R＝0.5 Ω的直流電動(dòng)機(jī)并聯(lián)后和電源相連，燈泡剛好正常發(fā)光，通電100 min，問(wèn)：
(1)電源提供的電功率是多少？
(2)電流對(duì)燈泡和電動(dòng)機(jī)所做的功各是多少？
(3)燈絲和電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量各是多少？
解析　(1)由并聯(lián)電路電壓關(guān)系可知，
燈泡兩端電壓U1等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓U2，且U1＝U2＝E－Ir
電源提供的電功率為P電＝EI＝12×8 W＝96 W。
通電100 min，電流對(duì)燈泡所做的功W1＝Pt＝16×100×60 J＝9.6×104 J
通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I2＝I－I1＝6 A
電流對(duì)電動(dòng)機(jī)所做的功W2＝I2U2t＝6×8×100×60 J＝2.88×105 J。
(3)燈絲產(chǎn)生的熱量Q1＝W1＝9.6×104 J
電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量
答案　(1)96 W　(2)9.6×104 J　2.88×105 J (3)9.6×104 J　1.08×105 J
隨堂對(duì)點(diǎn)自測(cè)
2
D
1.(電功和電功率)當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時(shí)，通過(guò)該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為0.9 J。為在相同時(shí)間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過(guò)該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是(　　)
A.3 V　1.8 J B.3 V，3.6 J
C.6 V，1.8 J D.6 V，3.6 J
B
2.(焦耳定律)(2024·廣東深圳高二期末)某電吹風(fēng)簡(jiǎn)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220 V電壓下工作。下列說(shuō)法正確的是(　　)
額定電壓 220 V
額定功率 熱風(fēng)時(shí)：990 W
冷風(fēng)時(shí)：110 W
A.開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)
B.吹熱風(fēng)時(shí)通過(guò)電熱絲的電流為4 A
C.吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為990 W
D.該電吹風(fēng)中電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為440 Ω
3.(閉合電路中的能量)(粵教版教材P108練習(xí)2改編)規(guī)格為“220 V　110 W”的電風(fēng)扇，線圈電阻為40 Ω，求：
(1)接上220 V的電壓后，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱功率；
(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱功率。
答案　(1)100 W　10 W　(2)均為1 210 W
解析　(1)接上220 V電壓后，電風(fēng)扇的功率為110 W
所以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率
P機(jī)＝P－P熱＝110 W－10 W＝100 W。
(2)當(dāng)接上220 V電壓后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此電路變?yōu)榧冸娮桦娐罚牡墓β嗜哭D(zhuǎn)化為熱功率
課后鞏固訓(xùn)練
3
BD
A.電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多
B.電功W＝UIt適用于任何電路
C.kW和kW·h都是電功的單位
D.電流做功越多，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量就越多
對(duì)點(diǎn)題組練
題組一　電功和電功率
1.(多選)關(guān)于電功和電功率的說(shuō)法正確的是(　　)
解析　電路中產(chǎn)生的熱量的多少不僅與電功率的大小有關(guān)，還與時(shí)間有關(guān)，故A錯(cuò)誤；電功的定義式W＝UIt適用于一切電路，故B正確；kW是電功率的單位，kW·h是電功的單位，故C錯(cuò)誤；電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，故D正確。
C
2.(2024·廣東珠海高二期末)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，額定電壓為100 V，電阻是1 Ω，正常工作時(shí)電流是5 A，則電動(dòng)機(jī)消耗的功率為(　　)
A.25 W B.475 W C.500 W D.2 000 W
解析　電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P＝UI＝500 W，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。
B
3.(2024·廣東廣州高二期中)定值電阻R1、R2、R3的阻值均為2 Ω，在電路中允許消耗的電功率的最大值分別為10 W、10 W、2 W，現(xiàn)將這三個(gè)電阻按照如圖所示的方式連接，則這部分電路消耗的電功率的最大值為(　　)
A.22 W B.12 W C.15 W D.16 W
B
題組二　焦耳定律
4.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓是220 V，額定電流是5 A，線圈電阻為0.5 Ω，則此電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)每秒產(chǎn)生的熱量為(　　)
A.25 J B.12.5 J C.110 J D.1 100 J
解析　電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈電阻生熱Q＝I2r線t＝52×0.5×1 J＝12.5 J，所以每秒產(chǎn)生的熱量為12.5 J，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。
AB
5.(多選)如圖所示，a、b兩點(diǎn)間的電壓為9 V，三個(gè)電阻的阻值分別為R1＝R2＝6 Ω、R3＝3 Ω。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.R1、R2、R3兩端的電壓之比為1∶1∶1
B.R1、R2、R3消耗的電功率之比為1∶1∶2
C.在相等的相間內(nèi)，通過(guò)R1、R2、R3的電荷量之比為2∶2∶1
D.在相等的相間內(nèi)，R1、R2、R3產(chǎn)生的焦耳焦之比為1∶2∶2
C
題組三　電功與電熱的關(guān)系
6.在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，應(yīng)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0.5 A和 2.0 V。重新調(diào)節(jié)R使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為 2.0 A 和 24.0 V。則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出功率為(　　)
A.47 W B.44 W C.32 W D.18 W
D
7.(2024·廣東韶關(guān)期末)油煙危害健康，某品牌的抽油煙機(jī)的主要部件是照明燈L和抽氣扇M(電動(dòng)機(jī))，電路連接如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.抽氣扇須在點(diǎn)亮照明燈的情況下才能工作
B.閉合開(kāi)關(guān)S1和S2，抽氣扇處于“弱吸”擋
C.抽氣扇由“弱吸”擋換成“強(qiáng)吸”擋，其發(fā)熱功率不變
D.工作中的抽氣扇因吸入異物出現(xiàn)卡機(jī)時(shí)，回路中的電流將變大
解析　由電路圖可知，照明燈和抽氣扇處于并聯(lián)狀態(tài)，則抽氣扇工作與否與是否點(diǎn)亮照明燈無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；閉合開(kāi)關(guān)S2電阻R被短路，則流過(guò)抽氣扇的電流、電壓變大，則功率變大，抽氣扇處于“強(qiáng)吸”擋，而抽氣扇的熱功率為P＝I2r，其中r為抽氣扇內(nèi)阻，阻值不變，則抽氣扇由“弱吸”擋換成“強(qiáng)吸”擋，其發(fā)熱功率增大，B、C錯(cuò)誤；工作中的抽氣扇因吸入異物出現(xiàn)卡機(jī)時(shí)，電路變成純電阻電路，回路中的電流將變大，D正確。
A
題組四　閉合電路的能量
8.(2024·廣東廣州高二期末)如圖，便攜式小風(fēng)扇用可充電直流電源連接電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電阻為RM，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，回路電流為I，則(　　)
A.時(shí)間t內(nèi)電源的總功為EIt
B.電動(dòng)機(jī)的額定電壓為IRM
C.電動(dòng)機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
D.通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流做功功率大小為I2RM
解析　時(shí)間t內(nèi)電源的總功W＝EIt，A正確；電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，不適用歐姆定律，電動(dòng)機(jī)的額定電壓不等于IRM，B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，C錯(cuò)誤；通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流做功功率即為電功率，大于熱功率I2RM，D錯(cuò)誤。
D
9.(2024·廣東珠海高二期末)用充電寶給手機(jī)電池充電時(shí)，充電寶輸出電能轉(zhuǎn)化為手機(jī)電池的化學(xué)能和內(nèi)能，等效電路如圖乙所示。在充電開(kāi)始后的時(shí)間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U和輸出電流I都可認(rèn)為是恒定的，若手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，則t時(shí)間內(nèi)(　　)
BC
綜合提升練
10.(多選)有兩個(gè)燈泡L1、L2，額定電壓皆為6 V，額定功率分別為6 W、3 W，將它們接在電路中，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W
B.若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W
C.若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W
D.若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W
BD
11.(多選)如圖所示，電阻R1＝20 Ω，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R2＝10 Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5 A，當(dāng)開(kāi)關(guān)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)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是 (　　)
A.I＝1.5 A B.I＜1.5 A
C.P＝15 W D.P＜15 W
12.電熱毯是人們常用的電熱式家用電器，它一般具有加熱和保溫功能，如圖為某種電熱式電器的簡(jiǎn)化電路圖，主要元件有電阻絲R1、R2和自動(dòng)開(kāi)關(guān)S。
(1)當(dāng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)，用電器分別處于什么狀態(tài)？
(2)用電器由照明電路供電(U＝220 V)，設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400 W，保溫時(shí)用電器的電功率為40 W，則R1和R2分別為多大？
答案　(1)S閉合為加熱狀態(tài)，S斷開(kāi)為保溫狀態(tài) (2)121 Ω　1 089 Ω
培優(yōu)加強(qiáng)練
13.一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在6 V電壓下正常工作，用此電動(dòng)機(jī)提升重10 N的物體時(shí)，在10 s內(nèi)使該物體在豎直方向勻速上升了1.1 m，上述過(guò)程中，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為0.2 A。不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱外的其他能量損失。求：
(1)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率；
(2)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻。
答案　(1)1.1 W　(2)2.5 Ω
解析　(1)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力F＝G＝10 N，
(2)電動(dòng)機(jī)的輸入功率為
P入＝UI＝6×0.2 W＝1.2 W，
根據(jù)能量關(guān)系P入＝P機(jī)＋P熱，
得電動(dòng)機(jī)的熱功率為P熱＝P入－P機(jī)＝1.2 W－1.1 W＝0.1 W，又P熱＝I2R，得線圈的電阻為R＝2.5 Ω。

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