专题06电能能量守恒定律人教版2019高二上高中物理必修三期末复习学案知识点习题

专题06电能能量守恒定律▉考点一电功和电功率1电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功。(2)表达式：W=Uq=UIt(3)单位：焦耳，符号为J。常用单位还有kW·h,也称“度”,1kW·h=3.6×10⁶J。2电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，用P表示。(2)表达式：P=(3)单位：瓦特，符号为W。常用的单位还有千瓦(kW),1kW=1000W(4)意义：电功率表示电流做功的快慢。(5)额定功率和实际功率①用电器的额定功率：用电器长期正常工作时的最大允许功率，也就是用电器在额定电压(或额定电流)下工作时的电功率。②用电器的实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求用电器的实际功率不能长时间大于其额定功率。例题：2024年最新“航空规定”：容量不超过100W•h的充电宝可随身携带。其中“W•h”指的是（）A．能量 B．电量 C．电压 D．功率解：W是功率的单位，h是时间单位，根据W=Pt可知，W•h是能量的单位，故A正确，BCD错误。故选：A。▉考点二焦耳定律1焦耳定律内容在国际单位制中，热量Q的单位为焦耳，符号为J。适用范围Q=I²Rt是电热的定义式，可求任意电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)。实质电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为导体的内能。2热功率(1)概念：电流通过导体发热的功率叫热功率。(2)表达式：P热(3)实质：电能转化为内能的功率。例题：关于电流做功，下列说法正确的是（）A．电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功B．R是电动机的内阻，通过电动机的电流与其两端的电压满足U=IRC．焦耳定律Q=I2Rt是由焦耳通过公式推导得到的D．W=UIt只适用于纯电阻电路计算电流做的功解：A.电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功，故A正确；B.电动机是非纯电阻电路，因此通过电动机的电流与其两端的电压不满足U=IR，故B错误；C.焦耳通过实验，应用控制变量法得到焦耳定律，故C错误；D.公式W=UIt适用于任何电路中电功的计算，故D错误。故选：A。▉考点三电路中的能量转化1纯电阻电路和非纯电阻电路在欧姆定律适用的情况下，电功等于电热，即电流消耗的电能全部转化为内能，这种电路叫作纯电阻电路；欧姆定律不适用的电路叫作非纯电阻电路。2含电动机电路的能量转化(1)电动机的三个功率及关系消耗的热功率P热=P²R。电动机对外做功转化为机械能的功率，P机=P电P热=UIPR。三者关系由能量守恒得P电=P机+P热。(2)电动机的效率η=(3)电路分析①含有电动机的电路是非纯电阻电路，可将电动机等效为一个阻值为r的电阻和一个无电阻的转动线圈D串联(如图1212所示),电动机正常工作时，电阻将电能转化为内能，而线圈将电能转化为机械能，有P电=P机+P热，即UI=P机+I2r。②电动机因故障不转动时，电能全部转化为内能，此时电动机相当于一个纯电阻，其阻值大小就等于电动机线圈的电阻，有P电=P热，即UI=I2r。由于线圈电阻很小，线圈上的热功率很大，很容易烧坏电动机，所以这种情况下必须及时切断电源。例题：如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示.在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻r=0.5Ω，则1min内（）A．充电宝输出的电功率为3.18WB．充电宝产生的热功率为0.18WC．手机电池储存的化学能为169.2JD．手机电池产生的焦耳热为18J解：A、充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A，所以充电宝输出的电功率为P出=UI=5.0×0.6W=3.0W，故A错误；B、充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以产生的热功率无法计算，故B错误；C、由题的已知可得电池的化学能转化为电能为E化学能=UItI2rt,其中t=1min=60s,解得：E化学能=169.2J，故C正确；D、电池产生的焦耳热为Q=I2rt=0.62×0.5×60J=10.8J，故D错误。故选：C。▉考点四纯电阻电路与非纯电阻电路的比较能量转化情况电功W=IUt=电热Q=IUt=Q=关系W>Q,W=Q+E其他电功率P=IU=热功率PP热=P²R关系P=P热欧姆定律I=I<举例▉考点五电动势1非静电力和电源如图1221甲所示，由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路，用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。如图乙所示，在外电路中，正电荷在静电力作用下从正极流向负极，静电力做正功，电势能转化为其他形式的能；但在电源内部，正电荷要从负极流向正极，必须有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行，这种力叫作非静电力，非静电力做正功，将其他形式的能转化为电势能。内、外电路的能量转化如图丙所示。从能量转化的角度来看，电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的装置。2电动势(1)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势。(2)定义式：E=(3)单位：伏特，符号为V。(4)物理意义：电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，由电源本身决定。电动势是标量，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。例题：关于电动势E，下列说法中正确的是（）A．电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样B．电动势E的大小，与非静电力的功W的大小成正比，与移动电荷量q的大小成反比C．电动势E等于电荷通过电源时单位时间内非静电力所做的功D．电动势E是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量解：A．电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特，但三者本质上并不一样，故A错误；B．电动势E=WqC．电动势E等于电荷通过电源时单位电荷量非静电力所做的功，故C错误；D．电动势E的物理意义是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，故D正确。故选：D。▉考点六闭合电路欧姆定律及其能量分析1闭合电路中电势的变化如图1222所示为最简单的闭合电路。(1)外电路：在外电路中，电流由高电势处流向低电势处，沿电流方向电势降低IR。(2)内电路①电流方向：在内电路中，非静电力做功使正电荷由负极移到正极，故电流由电源负极流向电源正极，即在内电路中电流由B到A。②电势变化：在内电路中，一方面，电源有内阻，沿电流方向电势降低Ir。另一方面，非静电力把正电荷从电势低处移至电势高处，沿电流方向电势“跃升”E。将电源视为一个没有电阻的理想电源与阻值为r的电阻串联，如图1223所示，在内电路中电源使电势升高E,电阻r使电势降低U内=Ir。2能量转化关系如图1224所示，闭合开关后，设电路中的电流为I。在时间t内：(1)外电路中电阻R产生的内能为Q外=I²Rt;(2)内电路中电阻r产生的内能为Q内=I²rt;(3)电源内部非静电力做的功为W=Eq=Elt。根据能量守恒定律，非静电力做的功应等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即W=Q外+Q内，所以EIt=I²Rt+I²rt,整理后得到E=IR+Ir,即I=E3闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)表达式：I=(3)常用变形公式：E=IR+Ir,E=U外+U内，U外=EIr。(4)适用范围外电路总的电势降落，也叫路端电压。①I=E②U外=EIr既适用于外电路为纯电阻电路的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻电路的闭合电路。例题：人体中的脂肪因缺乏自由电子或离子，不容易导电，某脂肪测量仪的工作原理是根据人体等效电阻阻值的大小来判断脂肪所占比例的高低，简化电路如图所示，其中定值电阻R1与人体等效电阻R2的阻值相差不大。下列说法正确的是（）A．脂肪所占比例低者对应的电压表的示数较大B．脂肪所占比例高者对应的电流表的示数较小C．脂肪所占比例低者对应的电源内阻消耗的功率较小D．脂肪所占比例高者对应的电源消耗的总功率较大解：AC.脂肪所占比例低者电阻较小，图乙是串联电路，总电阻减小，电流增大，电流表示数较大，根据U2=EI（R1+r），可知R2两端电压较小，即电压表示数较小，对应的电源内阻消耗的功率Pr=I2r会较大，故AC错误；BD.脂肪所占比例高者，总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电流表示数较小，电源消耗总功率P总=IE较小，故B正确，D错误；故选：B。▉考点七路端电压与负载的关系1路端电压与负载的关系(1)函数关系U①断路当外电路断开时，R→∞,I=0,U内=Ir=0,U外=E,即断路时的路端电压等于电源电动势，此为直接测量电源电动势的依据。路端电压U外随外电路电阻R变化的图像如图1225所示。②电源短路当外电路短路时,R=0,I=Er(称为短路电流),U由于r很小，电路中电流很大，容易烧坏电源或发生安全事故。（2）变化关系R→0电流I=I→0I→U内↓U内→0U内↑U内→EU外↑U外→EU外↓U外→02路端电压与电流的关系图像(1)图线：由U外=EIr可知，U外I图像是一条斜向下的直线，E如图1226所示。当R减小时，I增大，路端电压减0小，当外电路短路时，R等于零，此时电路中的电流最大，路端电压等于零。(2)截距：纵截距等于电源的电动势E;横截距等于外电路短路时的电流，即I(3)斜率：直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r=EI0(4)面积：图线中某点横、纵坐标的乘积UI为电源的输出功率，即图中矩形的面积表示电源在路端电压为U时的输出功率P。例题：某电源在使用过程中，当通过它的电流大小有明显变化时，路端电压的变化并不明显．其原因是（）A．电源内阻很大B．电源内阻很小C．电源电动势很大 D．电源电动势很小解：根据闭合电路感应电动势E=U外+U内，那么路端电压表达式U外=EIr,当通过它的电流大小有明显变化时，而路端电压的变化并不明显，说明电源的内阻较小，但电源的电动势通常不变，故B正确，ACD错误；故选：B。▉考点八运用比较法理解物理量1电源电动势与电压的类比电动势E电压U意义表示非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的本领大小。表示静电力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小。定义E=W非qUAB=决定因素仅由电源本身决定。由电源、导体的电阻和电路的连接方式决定。联系(1)电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差；(2)电动势等于内、外电路上电势差的和，即E=2两种UI图像的类比图像研究对象其两端电压与通过它的电流成正比。对电源进行研究，电源所在电路的路端电压随电流的变化关系。图像的物理意义,但R不随U与I的变化而变化。表示电源的性质，纵截率的绝对值表示电源的内阻。两图线交点的物理意义点的纵坐标表示路端电压，即电阻两端的电压；或此时电阻消耗的功率。▉考点九闭合电路中的功率关系1闭合电路中的功率P=EI,普遍适用；P=E电源内阻消耗功率P内P内=P²r电源的输出功率P出P出=IU,普遍适用；P出功率分配关系P=P出+P内，即IE=P²r+IU。2电源输出功率与外电路电阻的关系外电路为纯电阻电路时，P当R=r时，P出有最大值，即Pmax=E24r(1)当R<r时，若R增大，则P出增大。(2)当R>r时，若R增大，则P出减小。则|Rr|越大，P出越小；|Rr|越小，P出越大；|Rr|=0,P出最大。(3)当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R₁和R₂,根据二次方程根与系数的关系可以推导出R₁和R₂的关系为R₁·R₂=r²。3电源的效率电源的效率为输出功率与电路消耗的总功率的比值，即η=P当外电路为纯电阻电路时，η=U▉考点十用伏安法测量电池的电动势和内阻1实验思路和物理量的测量实验目的：(1)测量电源的电动势E和内阻r；(2)学习通过计算和作图分析处理实验数据的方法实验思路：根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,改变外电路电阻R,用电流表和电压表测出总电流I₁、I₂和路端电压U₁、U₂,可得到两个方程E=U₁+I₁r和E=U₂+I₂r,联立两个方程即可解得E=2实验步骤和数据处理实验步骤：(1)按照电路图，选择实验器材，并确定电流表、电压表的量程，连接好电路(2)使滑动变阻器的滑片移到滑动变阻器接入电路的阻值最大的一端(3)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，使电流表有明显示数，读出电压表的读数U和电流表的读数I,并填入事先绘制好的表格中(4)多次改变滑动变阻器滑片的位置，读出对应的多组数据，并一—填入表格中(5)断开开关，拆除电路，整理好器材数据处理：由闭合电路欧姆定律可得{E=U1以I为横坐标，U为纵坐标，根据测量数据描点作出UI图像，图线方程为U=EIr如图所示，图像在纵轴上的截距为电动势E,图像在横轴上的截距为短路电流短，图像斜率的绝对值为电池的内阻r,即r=|ΔU3注意事项器材及量程的选取：电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的干电池电压表的量程：实验用的是一节干电池，电动势约为1.5V,因此宜采用量程为0~3V的电压表电流表的量程：干电池允许通过的最大电流约为0.5A,故可选用量程为0~0.6A的电流表滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器应选择阻值较小一点的实验安全与防护：为防止电池电动势E、内阻r发生变化，实验中电流不要过大(应小于0.5A),读数要快，每次读完后应立即断电作图技巧：若根据实验数据作出的UI图像如图甲所示，路端电压变化不是很明显，则作图像时纵轴起点可以不为零，把纵坐标的比例放大，如图乙所示，此时图线与横轴交点的横坐标(如图中的0.6A)不是短路电流画UI图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去例题：用多用电表的直流电压挡直接测量一节干电池两端的电压，把测量值作为电动势。下列说法正确的是（）A．由于系统误差，该测量值大于真实值B．电压表的内阻较大时，系统误差较大C．干电池的内阻较大时，系统误差较大解：用多用电表的直流电压挡直接测量一节干电池两端的电压，根据欧姆定律有：U=从以上表达式可知，由于电压表内阻RV不是无穷大，则测量值小于真实值。当电压表的内阻较大时，系统误差较小，干电池的内阻较大时，系统误差较大，故AB错误，C正确。故选：C。▉考点十一伏安法的实验误差分析1偶然误差分析主要来源于电压表和电流表的读数误差以及作UI图像时描点不准确。2系统误差分析本节实验中的系统误差主要来源于电压表的分流。由于电压表的分流作用，使电流表的示数I小于电池的输出电流l真，导致电池电动势和内阻的测量值E测和r测都比真实值E真和r真小。具体分析时可采用以下几种方法：(1)理论分析法由闭合电路欧姆定律得E测=U₁+I₁r测，E测=U₂+I₂r测，联立解得E测=I2U1−I1U2I2−I(2)图像修正法由于电压表分流，使电流表示数I小于电池的输出电流I真，I真=I+I,而Iv=URv（IV）为流过电压表的电流，Ry为电压表的内阻),U越大，Iy越大，它们的关系如图1231所示。实测的图线为AB,经过修正后的图线为A'B,可看出AB斜率的绝对值和在纵轴上的截距都小于A'B的，即实测的E测和r测(3)等效电源法把图1232中的R和电流表看成外电路，将电压表看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表并联后整体等效的内阻和电动势。等效内阻为r测=Rvr真RV+r3电流表“相对电源内接法”误差分析如图1233甲所示，该测量电路存在的系统误差是电流表的分压作用导致的。因为U真=U测+UA=U测+IRA,RA为电流表的内阻，这样在UI图线上对应每一个I值的U值都应加上一修正值UA=IRA,由于RA很小，所以在I很小时，UA趋于零，I增大，UA也增大，理论值与测量值的差异如图1233乙所示。由图可知E测=E真，r测>r真。▉考点十二能量转化与守恒1能量及其转化(1)能量的概念：一个物体能够对外做功，就说这个物体具有能量。(2)能量的多种形式能量形式含义举例机械能机械能是由物体的运动状态和相对位置决定的能量，表现为动能和势能。行驶的汽车、被拉开的弓、举高的锤头等。内能内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。体积不变时，质量一定的铁块在不同温度时的内能不同。电能电能是与电有关的能量。电器设备(如收音机、电灯以及计算机等)所消耗的能量都是电能。核能核能是一种储存在原子核内部的能量。原子核发生核反应(如裂变或聚变)核潜艇、核电站、核武器等。化学能物质进行化学反应时放出的能量。物质燃烧时放出的光和热等。(3)能量的转化各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中总量保持不变。2能量守恒定律(1)内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫作能量守恒定律。(2)表达式表达式意义E初=E末初状态各种形式能量的总和等于末状态各种△E增=△E减从转化的角度看，某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等；从转移的角度看，某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少(3)物理意义能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到，任何一部机器，只要对外做功，都要消耗能量，都只能使能量从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而不能无中生有地创造能量。不消耗能量，却可以源源不断地对外做功的机器(第一类永动机)是不可能制成的。例题：关于能源、能量，下列说法正确的是（）A．能量是守恒的，所以不会发生能源危机B．能量利用过程中存在能量耗散，说明能量在不断减少C．能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源D．能量守恒定律说明能量的转化或转移不具有方向性解：AC、能量是守恒的，能量耗散说明便于利用的能源最终会转化为不便于利用的能源，会发生能源危机，故A错误，C正确；B、在自然界中能量是守恒的，能量耗散只是能量从一种形式转化成另一种形式，故B错误；D、由于能量耗散，能量的转化或转移具有方向性，实际上，能量转化或转移通常具有方向性，如热能从高温物体向低温物体传递，这符合热力学第二定律，故D错误。故选：C。▉考点十三能量转移或转化具有方向性1宏观自然过程的方向性在自然界中，所有宏观自发过程都具有单向性，或都有一定的方向性，是不可逆过程。如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，房屋腐朽倒塌，人从出生到死亡等。2与热现象有关的能量转化的方向性(1)机械能和内能的转化过程具有方向性机械能可以全部转化为内能，但内能不能自发地全部转化为机械能而不引起其他变化。(2)热传导具有方向性内能总是自发地从高温物体向低温物体传递，而不能自发地从低温物体向高温物体传递。(3)气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体。(4)气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空。结论：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。例题：在生产和生活中使用的许多设备都可以看作能量转换器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式。下列电器设备在工作中可以实现把电能转化为机械能的是（）A．电饭煲 B．电热水器 C．电熨斗 D．电风扇解：A.电饭煲在工作时，主要是将电能转化为内能，用于加热食物，因此它并不是将电能转化为机械能的设备‌，故A错误；B.电热水器同样是将电能转化为内能，用于加热水，所以它也不是将电能转化为机械能的设备，故B错误；C.电熨斗在工作时，也是将电能转化为内能，用于熨烫衣物，因此它同样不是将电能转化为机械能的设备‌，故C错误；D.电风扇在工作时，通过电动机将电能转化为机械能，驱动风扇叶片旋转，从而产生风，因此，电风扇是将电能转化为机械能的设备‌，故D正确。故选：D。▉考点十四能源和能量耗散1能源能源指能够提供可利用能量的物质，能源可按如下几方面分类：(1)按人类开发能源的历史划分：常规能源(煤、石油、天然气、水力等),新能源(核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等)。(2)按能否再生划分：可再生能源(如水能、风能、潮汐能等)和不可再生能源(如煤、石油、天然气、核能等)。(3)从对环境的影响分类：清洁能源(也称“绿色能源”,如太阳能、风能等),非清洁能源(如煤、石油等)。2能量耗散(1)概念：在能量的转化过程中，一部分能量转化为内能流散到周围环境中，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。(2)与能量守恒的关系：能量的耗散是不可避免的，但仍遵守能量守恒定律。(3)意义：能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。例题：关于能量耗散，下列说法中正确的是（）A．能量耗散是指能量在不断地减少B．能量耗散不遵守能量守恒定律C．能量取之不尽，因此不必节约能源D．能量耗散说明能量在转移、转化过程中具有方向性解：A．在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散，故A错误；BCD．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，能量的品质在逐渐降低，有些能量使用以后不能再被利用，所以可以利用的能源在逐渐减少，所以要节约能源，故BC错误，D正确。故选：D。▉考点十五能源与社会发展1能源与人类社会发展能源是社会存在与发展的必需品，是国民经济运行的物质基础。能源科技的每一次突破，都会带来生产力的巨大飞跃和社会的进步。2能源与环境石油和煤的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，造成了“温室效应”,引发了一系列问题，如两极的冰雪融化、海平面上升、海水倒灌、耕地盐碱化……这些都是人类过度开发自然所产生的严重问题。3开发新能源(1)化石能源的短缺及带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急。(2)新能源主要有下列几种：太阳能、生物质能、风能、核能、氢能等。4节约能源能量耗散虽然不会使能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。由于可供人类消耗的能源越来越少，所以要节约能源。例题：下列说法中正确的是（）A．“未见其人，先闻其声”，说明声波可以发生衍射现象，而光则沿直线传播，不能发生衍射现象B．日本将福岛核废水排海，是因为可以通过降低核废水的浓度来减小放射性元素的半衰期，从而尽快消除核污染C．科学家研究发现，某恒星的发射光谱整体存在向波长增大方向移动的“红移现象”，这表明该恒星正在逐渐远离地球D．能量是守恒的，所以今天消耗的石油、煤、天然气等能源最终都会转化为风能、水能等能源再次为我们所应用，故不必担心能源会枯竭解：A、衍射是波特有的现象，所以声波和光都能发生衍射现象，但是只有波长远远大于障碍物的尺寸或者和障碍物尺寸差不多时才能发生明显的衍射现象，“未见其人，先闻其声”说明声波的波长较长，能发生明显的衍射现象，而光的波长较短，衍射现象不明显，故A错误；B、半衰期只由原子核本身决定，与一切物理化学性质无关，所以降低核废水的浓度无法减小放射性元素的半衰期，故B错误；C、根据多普勒原理可知，当波源与接收者相对靠近时，接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与接收者相对远离时，接收到的频率小于波源发出的频率，“红移现象”是指接收到的波长增大，即频率减小说明该恒星正在逐渐远离地球，故C正确；D、虽然能量是守恒的，但能量的转换和利用效率是有限的，且化石能源的消耗会导致不可逆的环境影响。此外，风能、水能等可再生能源的开发和利用需要技术和基础设施的支持，不能简单地认为化石能源会直接转化为这些能源，故D错误。故选：C。▉考点十六功能关系与能量守恒1功与能(1)功是力在空间上的积累，是过程量。(2)能反映了物体能够对外做功的一种本领，与物体所处的状态相对应，是状态量。2功能关系不同形式的能量之间的转化是通过做功来实现的。做功的过程就是各种形式的能量转化(或转移)的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移),因此，功是能量转化的量度，但功、能的本质不同。3能量转化与守恒的几种常见情况(1)只有重力和弹簧弹力做功：动能、重力势能和弹性势能相互转化，机械能守恒，△E机=0。(2)除重力或系统内弹力外，只有摩擦力做功：机械能转化为系统内能，包括内能在内的总能量守恒，△E机+△E内=0。(3)除重力或系统内弹力外，只有电场力做功：机械能与电势能相互转化。包括电势能在内的总能量守恒，△E机+△E电=0。(4)电源中非静电力做功：其他形式的能(化学能)转化为电能，△E电=△E其他。(5)电路中电流做功：电能转化为其他形式的能(机械能、内能等),△E其他=△E电。例题：下列哪个定律是能量守恒定律的具体体现（）A．库仑定律 B．电阻定律 C．欧姆定律 D．楞次定律解：A、库仑定律描述的是真空中的两个点电荷之间的相互作用力，与能量守恒定律无关，故A错误；B、电阻定律反应的是电阻的影响因素，与能量守恒定律无关，故B错误；C、欧姆定律反应的是对于纯电阻元件，通过其中的电流的影响因素，与能量守恒定律无关，故C错误；D、楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，它说明了感应电流方向总是使得其产生的磁场抵抗引起感应电流的磁通量变化，从而体现了能量守恒，故D正确。故选：D。一．电功和电功率的概念及影响因素（共3小题）1．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图所示为某款扫地机器人，已知其电池是容量为3000mA•h的锂电池，额定工作电压为15V，额定功率为30W，则下列说法正确的是（）A．题中“mA•h”是能量的单位 B．扫地机器人充满电后可以工作的时间约为2h C．扫地机器人储存的电能大约是2000J D．扫地机器人正常工作时的电流是2A【答案】D【解答】解：A.题中“mA•h”是电荷量的单位，故A错误；D.扫地机器人正常工作时的电流I=PUB.扫地机器人充满电后可以工作的时间t=qC.扫地机器人额定功率30W，根据E＝W＝Pt＝30×1.5×3600J＝J，故C错误。故选：D。2．2024年最新“航空规定”：容量不超过100W•h的充电宝可随身携带。其中“W•h”指的是（）A．能量 B．电量 C．电压 D．功率【答案】A【解答】解：W是功率的单位，h是时间单位，根据W＝Pt可知，W•h是能量的单位，故A正确，BCD错误。故选：A。3．无人驾驶飞机简称为无人机，是利用遥控设备发射无线电波和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。在民用方面无人机主要是以电动机来提供动力，在航拍、农业、快递、救援、观测等众多领域应用广泛。多旋翼无人机更是使用最多的类型。它通常具有三个以上的旋翼轴，通过每个轴上的电动机转动带动旋翼，从而产生升推力，可以完成垂直起降、悬停等各种飞行动作。某学校在操场进行庆典活动，由旋翼无人机进行直播摄像和播放音乐烘托氛围。（1）无人机上装有遥感照相机，即使在夜晚也能进行拍摄，这种遥感照相机敏感的电磁波属于B。A.可见光波段B.红外波段C.紫外波段D.X射线波段（2）当你站在地面上听到无人机播放音乐的音调（频率）比悬停时变高了：①可知无人机与你的距离B。A.在变大B.在变小C.不变D.无法确定②出现此情形的原因是波的D。A.干涉现象B.衍射现象C.折射现象D.多普勒效应（3）已知此无人机质量为m，重力加速度为g，当其以恒定速率v、沿半径为R的圆周在空中水平面内盘旋时：①空气对无人机的作用力的大小为m(v2②无人机运动一周过程中，空气对无人机的作用力的冲量大小为2mgπRv（4）甲、乙两位同学，看到了无人机正好悬停在空中，有了下面的对话：甲：因为无人机不动，所以电机是不做功的，其功率为零；乙：我认为电机是做功的，因为悬停也耗电!但想不明白，根据能量守恒，如果电机还做功，其消耗的能量哪去了呢！？请你判断甲乙两同学的说法是否正确，不正确的指出其错误，并回答乙的疑问。对于甲同学：说法错误，见解析；对于乙同学：见解析。【答案】（1）B；（2）①B；②D；（3）①m(v2R)【解答】解：（1）一切物体都在不停地辐射红外线，所以种遥感照相机敏感的电磁波属于红外波段，故B正确，ACD错误。故选：B。（2）①根据多普勒效应可知可知无人机与你的距离在变小，故B正确，ACD错误。故选：B。②出现此情形的原因是波的多普勒效应，故D正确，ABC错误。故选：D。（3）①无人机需要的向心力大小为Fn=mv2R②无人机运动一周的时间为t=2πRv（4）电机是做功的，能量变成了机械能。无人机需要动力系统提供能量以维持悬停状态，这意味着动力系统会消耗能量来为无人机提供所需的推力和悬停稳定性，能量以化学或电能的形式通过电池或发动机转化为机械能，用于产生推力以对抗重力。所以甲乙同学说法错误。故答案为：（1）B；（2）①B；②D；（3）①m(v2R)二．电功和电功率的计算（共3小题）4．锂电池体积小、容量大、电压稳定，在手机中广泛应用。它主要依靠锂离子在正极（含锂化合物）和负极（碳材料）之间移动来工作，其原理如图所示。若某款手机锂电池的电动势3.7V，电池容量5000mA•h，正常通话电流100mA，则（）A．正常通话时，电池输出的功率为0.37W B．电池充满电后，手机能正常通话25h C．图示状态是电池充电状态，将电能转化为化学能 D．图示状态是电池内部电场对锂离子的静电力做负功，将化学能转化为电能【答案】D【解答】解：A．手机锂电池的电动势3.7V，正常通话电流100mA＝0.1A，电池总功率P＝EI，解得P＝0.37W，正常通话时，由于存在一定的内阻，所以电池输出的功率小于0.37W，故A错误；B．电池充满电后，手机能正常通话时间为t=qC．图示状态锂离子从电池负极到正极，即为电池内部的电流方向，故处于放电状态，化学能转化为电能，故C错误；D．图示状态处于放电状态，电池内部电场对锂离子的静电力做负功，将化学能转化为电能，故D正确。故选：D。5．如图所示，M是电动机，当电动机正常工作时通过的电流是I，电压是U，消耗的电功率是P，若电动机内阻为R，则（）A．I=UR B．I＜UR C．P=【答案】B【解答】解：AB．电动机是非纯电阻电路，根据能量守恒有P=UI=P机+I2C.因为I＜UR，两边同时乘U可得D.结合以上分析有IR＜U，两边同时乘I可得I2R＜UI＝P，故D错误。故选：B。6．在如图所示的电路中，保持通过干路的电流I不变，增大R1的阻值，则（）A．I2不变 B．R1两端电压不变 C．R3两端电压不变 D．R3消耗的功率减小【答案】C【解答】解：A．保持通过干路的电流I不变，增大R1的阻值，根据并联电路支路电流与电阻成反比可得I可知I2变大，故A错误；B．R1两端电压U增大R1的阻值，R1两端电压变大，故B错误；C．根据U3＝IR3可知，R3两端电压不变，故C正确；D．根据P3=I故选：C。三．已知电功率求解电路的电压、电流和电阻等物理量（共3小题）7．随着科技发展，扫地机器人作为智能化家电典型代表逐步走入千家万户。如图所示为某一款扫地机器人的主机，产品的相关参数如表所示，下列说法正确的是（）主机功率：75W额定电压：220V充电电池：6400mA•h尘袋容量：约3.2L产品总重：13.66kgA．“mA•h”为能量单位 B．主机工作电流约为2.93A C．主机电动机的电阻约为645Ω D．电池最多能储存的能量约为5.0×106J【答案】D【解答】解：A．根据电流的定义式I=qB．主机电动机的功率P＝75W，额定电压U＝220V，根据P＝UI，代入数据解得主机电动机工作电流约为I≈0.34A，故B错误；C．若主机电动机是纯电阻，根据欧姆定律R=UI，可得电阻为R≈645D．已知充电电池的电荷量q＝6400mA•h＝23040C，额定电压U＝220V，根据W＝Uq，可得电池最多能储存的能量W＝5.0×106J，故D正确。故选：D。（多选）8．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，K是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（）A．电路中R2是供加热用的电阻丝 B．当开关K断开时，电路为加热状态 C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，R1RD．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，R1R2【答案】AD【解答】解：AB、由电功率的计算方法P=U2R，可知开关断开时，P1=U2CD、由电阻R2在保温状态时的功率为：P2′=(UR1+R2)故选：AD。9．面对当今世界能源危机，我国大力推广新能源汽车，某纯电汽车内部有两套电源系统：一套是高压动力电池系统，动力电池满电时电池储存的电能为E0＝85.4kW•h，车辆百公里综合电耗为k＝14kW•h；另一套为低压照明电池系统，内部电路如图所示，电源电动势E＝18V、内阻r＝1Ω，电动机M的内阻R＝1Ω，灯泡L标有“12V24W”字样且内阻恒定。（1）动力电池系统在满电条件下，求该电车的续航里程x；（2）照明电池系统中，闭合开关S，若灯泡L恰好正常发光，求电源输出功率P1和电动机输出功率P2。【答案】（1）该电车的续航里程x为610km；（2）电源输出功率P1和电动机输出功率P2分别为72W，32W。【解答】解：（1）动力电池系统在满电条件下，该电车的续航里程为x=E代入数据解得x＝610km（2）照明电池系统中，闭合开关S，灯泡L正常发光，根据闭合电路欧姆定律得U＝U灯＝E﹣I干r电源输出功率为P1＝UI干代入数据解得P1＝72W对于灯泡有P灯＝U灯I灯电动机输出功率为P2代入数据解得P2＝32W答：（1）该电车的续航里程x为610km；（2）电源输出功率P1和电动机输出功率P2分别为72W，32W。四．电流的热效应及其应用（共3小题）10．小周老师在优质课展示活动中做了“电池+口香糖锡纸＝取火工具”的实验（如图甲），实验前将口香糖锡纸中间剪掉一些（如图乙），将锡纸条带锡面的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，发现锡纸条很快开始冒烟、着火，则以下说法正确的是（）A．此实验中使用旧电池效果更好 B．此实验利用了电流的热效应，a段最先燃烧 C．可以用锡来制作标准电阻 D．若a＝b＝c，则a段电阻最小，c段电阻最大【答案】B【解答】解：A．此实验中使用老旧电池效果没有新电池好，因为老旧电池的内阻比较大，使得电路电流较小，电流的热效应不明显，故A错误；BD．根据电阻定律R=ρl若ab＝bc＝cd，材料相同，则电阻率相同，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，则ab段电阻最大，cd段电阻最小；此实验利用了电流热效应，在串联电路中电流处处相等，根据P＝I2R可知，因为ab段电阻最大，则ab段的功率最大，所以ab段最先燃烧，故D错误，B正确；C．用来制作标准电阻的材料，电阻率比较稳定，基本不受温度的影响；而锡的电阻率随温度的变化而变化，不可以用来制作标准电阻，故C错误。故选：B。11．下列用电器中，利用电流的热效应的是（）A．洗衣机 B．手机 C．电熨斗 D．电冰箱【答案】C【解答】解：A、电流流过洗衣机时，将电能主要转化为机械能。故A错误；B、手机是利用电磁波进行工作的，不是利用电流的热效应工作的，故B错误；C、电流流过电熨斗时，将电能转化为内能，然后使得电熨斗发热。故C正确D、电流流过电冰箱时，将电能主要转化为机械能。故D错误。故选：C。12．电流通过导体时，不会产生热量。×（判断对错）【答案】×。【解答】解：电流通过任何导体时都有发热的现象，产生的热量可用焦耳定律计算。故答案为：×。五．焦耳定律的内容及表达式（共3小题）13．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是（）A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt=U2C．在不是纯电阻的电路中，UI＞I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路【答案】A【解答】解：A、电功率越大，电流做功越快，但不一定转化的热量大。故A错误B、W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt=UC、在非纯电阻电路中，总电功大于电热故UI＞I2R．故C正确D、任何电路中求焦耳热要用Q＝I2Rt．故D正确本题选错误的故选：A。14．电流通过导体时会产生热量，产生热量的规律用公式表示为Q＝I2Rt。最早通过实验发现这个规律的物理学家是（）A．焦耳 B．欧姆 C．伏特 D．牛顿【答案】A【解答】解：焦耳通过大量精确的实验，确定了电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻以及通电时间成正比，为电学的发展做出了重要贡献，后人为了纪念他，将这一规律命名为焦耳定律。故A正确，BCD错误。故选：A。15．关于电流做功，下列说法正确的是（）A．电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功 B．R是电动机的内阻，通过电动机的电流与其两端的电压满足U＝IR C．焦耳定律Q＝I2Rt是由焦耳通过公式推导得到的 D．W＝UIt只适用于纯电阻电路计算电流做的功【答案】A【解答】解：A.电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功，故A正确；B.电动机是非纯电阻电路，因此通过电动机的电流与其两端的电压不满足U＝IR，故B错误；C.焦耳通过实验，应用控制变量法得到焦耳定律，故C错误；D.公式W＝UIt适用于任何电路中电功的计算，故D错误。故选：A。六．用焦耳定律计算电热（共3小题）16．如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中，R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，R1的表面边长为R2的两倍。现给R1、R2两端加上相同的电压U，则R1与R2相比（）A．电阻率ρ1＞ρ2 B．通过电流I1＝I2 C．相同时间内产生的焦耳热Q1＞Q2 D．相同时间内通过的电荷量q1＞q2【答案】B【解答】解：A.由于两种材料相同，则ρ1＝ρ2，故A错误；B.设电阻的厚度为d，其正方形的边长为a，根据电阻定律可得R=ρaad=ρd，由于材料相同，电阻率相同，且厚度相同，可见电阻值的大小仅与材料和厚度有关，与尺寸大小无关，则有R1＝R2，根据I=C.根据Q＝I2Rt，可知R1、R2在相同时间内产生的焦耳热Q1＝Q2，故C错误；D.根据q＝It可知，相同时间内通过的电荷量q1＝q2，故D错误。故选：B。17．通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为R，电流为2I，则在t2A．4Q B．2Q C．Q2 D．【答案】B【解答】解：通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若在t2Q′＝（2I）2•2R⋅12t=1故ACD错误，B正确故选：B。18．我国电磁炮发射技术世界领先，如图是“电磁炮”的原理结构示意图。已知水平轨道宽d＝2m，长l＝100m，轨道间匀强磁场的磁感应强度大小B＝10T，炮弹的质量m＝10kg，弹体在轨道间的电阻R＝0.2Ω；可控电源的内阻r＝0.8Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射，不计电磁感应带来的影响。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I＝1×104A。若不计轨道摩擦和空气阻力，求：（1）电磁炮弹离开轨道时的速度大小；（2）磁场力对弹体的最大功率；（3）发射过程系统消耗的总能量。【答案】（1）电磁炮弹离开轨道时的速度大小等于2×103m/s；（2）磁场力对弹体的最大功率等于4×108W；（3）发射过程系统消耗的总能量等于3×107J。【解答】解：（1）电磁炮所受安培力F＝BId，解得F＝2×105N根据动能定理可知Fl=解得v＝2×103m/s（2）磁场力对弹体的最大功率P＝Fv，解得P＝4×108W（3）以安培力方向为正方向，由动量定理Ft＝mv解得t＝0.1s发射过程产生的焦耳热Q＝I2（R+r）t，解得Q＝1×107J发射过程系统消耗的总能量E=Q+答：（1）电磁炮弹离开轨道时的速度大小等于2×103m/s；（2）磁场力对弹体的最大功率等于4×108W；（3）发射过程系统消耗的总能量等于3×107J。七．热功率的计算（共3小题）19．一粗细均匀的金属丝长为L、电阻为R，其材料的电阻率为ρ。当在其两端加上电压U后，通过的电流为I，消耗的热功率为P。现将该金属丝均匀拉长为2L后仍在其两端加上电压U。下列说法正确的是（）A．电阻率将变为2ρ B．电阻将变为2R C．通过的电流将变为I4D．消耗的热功率将变为P【答案】C【解答】解：A．电阻率与材料和温度有关，与长短粗细无关，所以其电阻率仍为ρ，故A错误；B．将该金属丝均匀拉长为2L后，其横截面积将变为原来的一半，由电阻定律R=ρL可知，其电阻将变为4R，故B错误；C．对金属丝由欧姆定律I=U可知，电流将变为I4D．由纯电阻的电功率公式P=U可知，消耗的热功率将变为P4故选：C。（多选）20．如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b串联连接在电路中，横截面积之比Sa：Sb＝2：3。下列说法正确的是（）A．两导线电阻之比为2：3 B．两导线中的电场强度之比为3：2 C．两导线的焦耳热功率之比为3：2 D．自由电子在两导线中移动的速率之比va：vb＝3：2【答案】BCD【解答】解：A、根据电阻定律R=ρLS可得两导线的电阻之比为B、两导线串联，所以通过两导线的电流相等，根据欧姆定律U＝IR可得两导线两端的电压之比为UaUb=RC、根据P热＝I2R可知，两导线的焦耳热功率之比等于电阻之比，即热功率之比为3：2，故C正确；D、根据电流的微观表达式I＝neSv可得，自由电子在两导线中移动的速率之比为va故选：BCD。21．如图所示，电阻R＝2.0Ω，闭合开关S后，电流表示数I＝0.50A。在通电时间2.0s内，求：（1）通过电阻R的电荷量q；（2）电阻R的热功率P。【答案】（1）通过电阻R的电荷量q等于1.0C；（2）电阻R的热功率P等于0.50W。【解答】解：（1）根据电流的定义I=q解得q＝0.50×2.0C＝1.0C（2）电阻R产生的热功率为P＝I2R，解得P＝0.50W答：（1）通过电阻R的电荷量q等于1.0C；（2）电阻R的热功率P等于0.50W。八．纯电阻电路的能量转化特点（共3小题）22．2023年7月，由上海话剧艺术中心出品的舞台剧《骆驼祥子》突破性地加入了高科技道具——机械骆驼。下图甲是《骆驼祥子》排练照，机械骆驼其实是工业级机器狗B1，这一炫酷的道具设计十分大胆，舞台上骆驼的笨重和呆滞也是祥子悲惨一生的象征。如图乙所示，机械骆驼的直流电动机的额定电压为U，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源两端时，电动机恰好能正常工作，其内部电路如图乙所示，下列说法中正确的是（）A．电动机的额定电流为URB．电动机的输入功率为U2C．电动机消耗的热功率为(E−U)2D．电源的总功率为E【答案】D【解答】解：AB.电动机正常运行，不是纯电阻电路，不能直接使用欧姆定律和P=UC.对电源内阻使用欧姆定律E﹣U＝Ir，故电路中电流为I=E−Ur，电动机消耗的热功率为P＝I2R，即PD.电源的总功率为EI，即电源的总功率为EE−U故选：D。23．如图，电动机M与灯泡L串联在电路中，电动机M的线圈电阻为2Ω，灯泡L的电阻为6Ω，电源的电动势为E＝16V、内阻为r＝1Ω。闭合开关S后，灯泡正常发光，电动机正常运转，电动机线圈上产生的热功率为2W，忽略电动机转动时受到的摩擦，则电动机M输出的机械功率＝7W；电源输出的电功率P＝15W。【答案】7，15。【解答】解：电动机线圈上产生的热功率为2W，电动机M的线圈电阻为2Ω，根据P′＝I2R，代数数据解得I＝1A，则电源内电压Ur＝Ir，即Ur＝1V，灯泡L的电阻为6Ω，灯泡L的电源UL＝IRL，即UL＝6V，电动机M的电压UM＝E﹣Ur﹣UL，即UM＝9V，则电动机M输出的机械功率为PM﹣P′＝UMI﹣I2R，代入数据电动机M输出的机械功率为7W，电源输出的电功率为P＝EI﹣I2r，代入数据电源输出的电功率为15W。故答案为：7，15。24．一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A．在30s内可使该物体被匀速提升3m。若不计一切摩擦和阻力，求：（1）电动机的输入功率；（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；（3）电动机的电阻。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）电动机的输入功率为：P入＝UI＝0.2×3W＝0.6W。（2）电动机提升重物的机械功率为：P机＝Fv＝（4×3根据能量关系有：P入＝P机+PQ得生热的功率为：PQ＝P入﹣P机＝（0.6﹣0.4）W＝0.2W。所生热量为：Q＝PQt＝0.2×30J＝6J。（3）由焦耳定律为：Q＝I2Rt得线圈电阻为：R=答：（1）电动机的输入功率为0.6W。（2）线圈电阻产生的热量为6J。（3）线圈电阻为5Ω。九．非纯电阻电路的能量转化特点（共3小题）25．下列说法中，错误的是（）A．无人机表演匀速上升时，电流通过其内部电动机时的电功率和热功率不相等 B．求电流做功W＝UIt适用于任何电路，求电阻R的焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 C．在非纯电阻电路中，电功率UI大于热功率I2R D．电功率越大，电流做功越快，闭合电路中产生的焦耳热一定越多【答案】D【解答】解：A．无人机表演匀速上升时，电动机是非纯电阻电路，电流通过其内部电动机时的电功率大于热功率，故A正确；B．根据电流做功的规律可知，求电流做功W＝UIt适用于任何电路，求电阻R的焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路，故B正确；C．在非纯电阻电路中，电功率UI等于热功率I2R与其它功率之和，故C正确；D．电功率越大，电流做功越快，闭合电路中产生的焦耳热不一定越多，因为还与工作时间有关，故D错误。本题选错误的，故选：D。26．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压U＝5.0V、输出电流I＝0.6A，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻r＝0.5Ω，则1min内（）A．充电宝输出的电功率小于3W B．充电宝产生的热功率为0.18W C．手机电池储存的化学能为169.2J D．手机电池产生的焦耳热为18J【答案】C【解答】解：A、充电宝的输出电压U＝5.0V、输出电流I＝0.6A，所以充电宝输出的电功率为P出＝UI＝5.0×0.6W＝3W，故A错误；B、充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以产生的热功率无法计算，故B错误；C、由题意及能量守恒定律，可得手机电池储存的化学能为：E化学能＝UIt﹣I2rt，其中t＝1min＝60s，代入数据解得：E化学能＝169.2J，故C正确；D、根据焦耳定律，可知手机电池产生的焦耳热为Q＝I2rt＝0.62×0.5×60J＝10.8J，故D错误。故选：C。（多选）27．如图所示，一台电动机线圈的阻值为R，一定值电阻的阻值也为R，将它们串联在电压为U的电路中，电动机恰好正常工作。下列说法正确的是（）A．在相同的时间内定值电阻产生的焦耳热小于电动机产生的焦耳热 B．电动机两端的电压大于U2C．电路中的电流大于U2RD．定值电阻的电功率小于U【答案】BD【解答】解：A、根据串联电路电流的特点可知，流过定值电阻和电动机的电流相等，根据焦耳定律可知，相等时间内定值电阻和电动机产生的焦耳热相等，故A错误；C、由于电动机消耗的电能仅一部分用于产生电热，根据功能关系有UI＞I2•2R，则电路中的电流小于U2RB、根据欧姆定律可知，结合上面C的分析可知，定值电阻两端的电压小于U2，结合串联电路电压的特点可知，电动机两端的电压大于UD、定值电阻两端的电压小于U2，电路中的电流小于U2R，根据P＝UI可知，定值电阻的电功率故选：BD。十．电动机中的能量转化与计算（共3小题）28．如图电动机与灯泡串联接入电路，电动机正常工作时，灯泡的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2．则下列表达式正确的是（）A．U1R1＞C．I1＞I2 D．I【答案】B【解答】解：灯泡和电动机串联可知电流相等，都等于通过灯泡的电流，灯泡为纯电阻元件，根据欧姆定律有I因对电动机而言U即通过电动机的电流I可知U1故选：B。29．一电动机正常工作时两端的电压为U，通过的电流为I，已知电动机线圈电阻为R，则该电动机（）A．发热功率为UI B．发热功率为I2R C．对外做功的功率为UI D．对外做功的功率为I2R【答案】B【解答】解：AB.发热功率为P热＝I2R，故A错误，B正确；CD.对外做功的功率为P出＝IU﹣I2R，故CD错误。故选：B。（多选）30．某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝15m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从水库抽取的，水面距离喷水口高度保持H＝3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为1.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（）A．每秒水泵对水做功为225J B．每秒水泵对水做功为150J C．水泵输入功率为300W D．电动机线圈的电阻为20Ω【答案】BD【解答】解：AB、由题意可知，水从水面到喷出位置之间的过程中，根据能量守恒定律可得：12mvC、水泵对水做功，使水获得初动能，根据能量关系有水的机械能增加量为ΔE=P泵出t=12D、由题意可知，水泵的输入功率等于电动机的输出功率，而电动机的输入功率等于电动机的输出功率和发热功率，即：PM出＝P泵入，PM=UI=P故选：BD。十一．计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率（共3小题）31．某电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端电压为U，通过的电流为I。则（）A．电压U等于Ir B．电动机的发热功率为UI C．电动机消耗的电功率为I2r D．电动机输出的机械功率为UI﹣I2r【答案】D【解答】解：A、只有纯电阻电路电压才等于Ir，电动机不是纯电阻电路，则电压U＞Ir，故A错误；B、电动机的发热功率为I2r＜IU，故B错误；C、电动机消耗的电功率为P＝IU＞I2r，故C错误；D、电动机输出的机械功率为P出故选：D。32．如图所示的电路中，电压表、电流表均视为理想电表，电源的电动势E＝160V，内阻r＝2Ω，提升重物的直流电动机电阻RM＝0.6Ω，定值电阻R＝8Ω，电压表的读数为110V，则（）A．电流表的示数为183A B．电动机的输入电功率为1100W C．电动机的机械功率为550W D．电动机工作1h所产生的热量为5.4×104J【答案】D【解答】解：A．电源的电动势E＝160V，内阻r＝2Ω，根据闭合电路欧姆定律可得E＝I（R+r）+UM解得电路电流为I=E−即电流表的示数为5A，故A错误；B．电动机的输入电功率为P入＝UMI＝110×5W＝550W故B错误；C．电动机的机械功率为P机故C错误；D．电动机工作1h所产生的热量为Q=I故D正确。故选：D。33．如图电路中，电源电动势为14V，内阻忽略不计，小灯泡的额定电压为6V、额定功率为12W，电动机的线圈电阻RM＝1Ω。若灯泡恰能正常发光，电压表视作理想电表，下列说法正确的是（）A．电动机的输出功率为12W B．电压表的示数为2V C．流经电动机的电流为8A D．电动机的电功率为4W【答案】A【解答】解：BC．电源电动势为14V，内阻忽略不计，小灯泡的额定电压为6V，则电压表的示数为U＝E﹣UL＝14V﹣6V＝8V灯泡恰能正常发光，则电流为I=可知流经电动机的电流为2A，故BC错误；AD．电动机的电功率为P电＝UI＝8×2W＝16W电动机线圈产生的热功率为P则电动机的输出功率为P出＝P电﹣P热，解得P出＝12W故A正确，D错误。故选：A。十二．电动机“卡死”情况下的功率计算（共3小题）34．有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，正常工作时的电流是1.0A，此时，电动机的输出功率是P出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P热，则（）A．P出＝1.5W，P热＝8W B．P出＝2W，P热＝8W C．P出＝2W，P热＝0.5W D．P出＝1.5W，P热＝0.5W【答案】A【解答】解：当电动机不转时，电动机的内阻为r=U1I电动机正常工作时输出功率为P出＝U2I2﹣I22r＝1.5W。卡住后热功率：P热=U故选：A。35．某学习小组利用如图所示电路研究某手持小风扇的电动机性能。调节滑动变阻器R，测得风扇运转时电压表示数为2.0V，电流表示数为0.20A；扇叶被卡住停止转动时，电压表示数为1.25V，电流表的示数为0.50A。下列说法正确的是（）A．电动机线圈的电阻为10Ω B．风扇运转时输出的机械功率为0.3W C．风扇运转时线圈的发热功率为0.4W D．与扇叶被卡住时相比，风扇运转时电源的总功率更大【答案】B【解答】解：A．扇叶被卡住时r'=UI故A错误；B．风扇运转时输出的机械功率为P＝U1I1−I1代入数据解得P＝0.3W故B正确；C．风扇运转时线圈的发热功率P热=I1解得P热＝0.1W故C错误；D．扇叶被卡住时，电源的总功率P1＝EI解得P1＝0.5E风扇运转时电源的总功率P2＝EI1解得P2＝0.2E扇叶被卡住时电源的总功率更大，故D错误。故选：B。（多选）36．如图，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R为1Ω，灯泡的电阻为6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻RM为0.5Ω，下列说法正确的是（）A．开关闭合后，灯泡的电流2A B．开关闭合后，电阻R两端的电压为3V C．开关闭合后，电动机的输出功率为10W D．若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流不变【答案】BC【解答】解：AB、开关闭合后，电动机恰好正常工作，电动机额定电压U＝6V，根据闭合电路欧姆定律得：E＝U+I（R+r），可得干路电流为I＝3A，根据欧姆定律UR＝IR得开关闭合后，电阻R两端的电压为3V，设灯泡电阻为R2，灯泡中的电流I2=UR2CD、电动机的输入功率P电＝UIM＝6×2W＝12W，电动机的发热功率为P热=IM2RM故选：BC。十三．电动势的概念和物理意义（共3小题）37．如图所示为一电子测力计的原理图，对测量台施加力的作用时电压表和电流表示数会发生变化。两次分别施加大小不同的力，当施加的力较小时（）A．电源的效率高 B．R1消耗的功率小 C．电压表示数与电流表示数的比值较小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值较小【答案】C【解答】解：A．当施加的力较小时，弹簧压缩量较小，R2接入电路部分较小，电源的效率η=减小，故A错误；B．R2较小时，根据闭合电路欧姆定律I=知电流表示数I增大，R1消耗的功率I2R1增大，故B错误；C．根据电路连接和欧姆定律可知电压表示数与电流表示数的比值等于R2，R2较小，比值较小，故C正确；D．根据U＝E﹣I（R1+r）知电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值等于R1+r，是定值，故D错误。故选：C。38．关于电动势E，下列说法中正确的是（）A．电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样 B．电动势E的大小，与非静电力的功W的大小成正比，与移动电荷量q的大小成反比C．电动势E等于电荷通过电源时单位时间内非静电力所做的功 D．电动势E是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量【答案】D【解答】解：A．电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特，但三者本质上并不一样，故A错误；B．电动势E=WC．电动势E等于电荷通过电源时单位电荷量非静电力所做的功，故C错误；D．电动势E的物理意义是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，故D正确。故选：D。39．下列说法中正确的是（）A．电荷在电场中受力方向与该点电场方向相同 B．电场线是假想曲线，磁感线是真实存在的 C．电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能 D．元电荷指的是电子和质子本身【答案】C【解答】解：A.电荷在电场中受力方向与该点电场方向的关系取决于电荷的正负。对于正电荷，其受力方向与电场方向相同；对于负电荷，其受力方向与电场方向相反，故A错误；B.电场线和磁感线都是为了形象地描述电场和磁场而引入的假想曲线，它们并不是真实存在的。我们可以通过这些曲线来理解和分析电场和磁场的分布和强度，但它们本身并不是物理实体，故B错误；C.电源是提供电能的装置，它通过非静电力做功将其他形式的能（如化学能、机械能等）转化为电能，这是电源的基本定义和功能，故C正确；D.元电荷并不是指电子或质子本身，故D错误。故选：C。十四．常见的电源种类及参数问题（共3小题）40．下列说法中正确的是（）A．金属在温度特别高时电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象 B．把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向 C．某手机的说明书标明电池容量为4000mA•h，其中mA•h为能量单位 D．为了扩大电流表的量程，需要串联一个电阻【答案】B【解答】解：A．金属在温度特别低时电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象，故A错误；B．物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，故B正确；C．某手机的说明书标明电池容量为4000mA•h，其中mA•h为电荷量单位，故C错误；D．为了扩大电流表的量程，需要并联一个小电阻，故D错误。故选：B。41．如图所示是某种手机电池外壳上的文字说明，则下列说法正确的是（）A．该电池的容量为252C B．该电池待机时的平均工作电流约为14.58mA C．mA•h与J均属于能量的单位 D．mA和h都是国际单位制中的基本单位【答案】B【解答】解：A.该电池的容量为q＝It＝700×10﹣3A×3600s＝2520C，故A错误；B.该电池待机时的平均工作电流I=qtC.mA•h是电荷量的单位，J是能量的单位，故C错误；D.mA和h都不是国际单位制中的基本单位，故D错误。故选：B。42．电压表大、小量程的内阻分别为8kΩ和3kΩ，用电压表的正负接线柱直接与一个水果电池的正负极相连测量其电动势大小，发现用大量程挡测量的结果为0.8V；用小量程挡测量的结果为0.6V。则下列推断正确的是（）A．水果电池的内阻大约为零点几欧 B．水果电池的内阻大约为几十欧 C．水果电池的内阻大约为几千欧 D．水果电池的电动势介于0.6V～0.8V之间【答案】C【解答】解：设水果电池的电动势为E，内阻为r，大量程电压表的内阻为R＝8kΩ，小量程电压表的内阻为R'＝3kΩ。用大量程挡测量时有U=ER+rR=0.8V，用小量程挡测量时有U'=故选：C。十五．电源内部的电荷移动和能量转化问题（共3小题）43．如图甲所示，杭州亚运村启用一款公共座椅，该座椅安装了嵌入式无线充电器，其无线充电功能支持多种充电协议。充电器下方铭牌如图乙所示，下列说法正确的是（）A．该充电器以最大输出功率输出时，输出电压为21V B．交流供电电路中电压偶有波动，该充电器允许输入电压的峰值为240V C．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，大约需要1.7h D．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，无线充电器输出的电能为60000J【答案】C【解答】解：A．由P＝UI可知该充电器以最大输出功率输出时，输出电压为20V，故A错误；B．该充电器允许输入电压的有效值为240V，峰值为UmC．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，大约需要t=qD．某电池容量为5000mAh，使用5V﹣3A协议充电，电池由完全耗尽到充满，无线充电器输出的电能为W＝UIt＝Uq，解得W＝90000J，故D错误。故选：C。44．锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作。图为锂电池原理的示意图，某过程中锂离子从电池正极脱嵌，通过膈膜嵌入负极材料的微孔中。下列说法正确的是（）A．锂电池储存的能量可以用mA•h作单位 B．图示过程中，锂电池内部电流由负极流向正极 C．图示过程表示锂电池正在充电 D．图示过程中，电池内部电场对锂离子的静电力做负功，将其他形式能转化为电能【答案】C【解答】解：A、在电池中电荷量的单位通常表示为mA•h或A•h，锂电池储存的能量不可以用mA•h作单位，故A错误；BCD、用电器给锂电池充电时，电池内部带正电的锂离子是从正极运动到负极，电流由正极流向负极，图中锂离子都是从正极运动到负极的，锂离子带正电荷，所以正电荷从高电势向低电势运动，是处于充电状态，电池内部电场对锂离子的静电力做正功，将电能转化为其他形式的能，故C正确，BD错误。故选：C。45．在闭合电路中，下列说法正确的是（）A．在电源外部，存在着由负极指向正极的电场 B．在电源内部，非静电力阻碍正电荷向正极移动 C．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置 D．电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功使电荷的电势能减小【答案】C【解答】解：AB.电源的外电路中存在着由正极指向负极的电场；电源内部也存在着由正极指向负极的电场，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极，故AB错误；C.电源是提供电能的装置，是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，故C正确；D.电源内部，正极电势高于负极电势，则电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，电荷的电势能增大，故D错误；故选：C。十六．电动势与电压的区别与联系（共3小题）46．关于电动势和电压的理解，下列说法正确的是（）A．电源两极间的电压就是电源的电动势 B．家用5号干电池的电动势大于7号干电池的电动势 C．两者单位都是伏特，故电动势与电压属于同一物理量 D．电动势的大小反映电源把其它形式能量转化为电能的本领【答案】见试题解答内容【解答】解：A.电源两极间的电压是路端电压，不是电源的电动势，故A错误；B.家用5号干电池的电动势等于7号干电池的电动势，都是1.5V，故B错误；CD.电动势和电压的单位都是伏特，但它们的物理意义不同，电动势反映的是电源把其它形式能量转化为电能的本领大小，即非静电力做功本领大小的物理量，电压反映的电场力做功本领的大小，故C错误，D正确。故选：D。47．下列有关电动势的说法正确的是（）A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电量成反比 B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压 C．干电池电动势为1.5V，表明将1C的正电荷从电源负极移到正极，通过非静电力做功，将1.5J电能转化为了其他性质的能量 D．电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的【答案】D【解答】解：AD、根据电动势的定义式E=WB、电动势的单位跟电压的单位都是伏特，电动势等于内外电压之和，只有当外电路断路时，电动势才等于电源两极间的电压，故B错误；C、根据电动势的定义式E=W故选：D。48．以下有关电动势的说法正确的是（）A．非静电力做的功越多，电动势就越大 B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压 C．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电量成反比 D．E=W【答案】D【解答】解：A、只有非静电力做功与所移动的电荷量的比值比较大时，电动势才比较大；只是做功多，不能说明电动势大，故A错误；B、电动势和电压的单位相同，但二者的性质不同；故不是同一物理量，故B错误；CD、根据电动势的定义式E=W故选：D。十七．闭合电路欧姆定律的内容和表达式（共3小题）49．如图所示电路中，电源电动势为E，内电阻为r，当滑动变阻器的滑片P向a端滑动的过程，电压表和电流表的示数变化情况为（）A．电压表示数增大，电流表示数减小 B．电压表示数减小，电流表示数增大 C．电压表和电流表示数都增大 D．电压表和电流表示数都减小【答案】A【解答】解：在滑动变阻器的滑片P向a端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流I减小，电压表测量路端电压，其示数U＝E﹣Ir，I减小，其他量不变，则U增大，故电压表示数增大。根据串联电路分压规律知，电路中并联部分的电压增大，通过R2的电流增大，而总电流减小，所以电流表示数减小。故A正确，BCD错误。故选：A。50．如图甲连接电路，电表均为理想电表。闭合开关S，让滑动变阻器的滑片C从B端向左滑动的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示，U、I分别是电压表、电流表的示数，R是变阻器AC间的电阻，P出是电源输出功率，η