《电路中的能量转化》教案

《电路中的能量转化》教案

核心素养点击

(1)通过实例分析，理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现

物理观念的，加深对功与能量转化关系的认识。

(2)通过推导电功公式和焦耳定律，理解电功、电功率和焦耳定律的内涵。

从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电

科学思维

热的区别和联系。

(1)能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。

科学态度与责任(2)联系生活中的电风扇、空调、电动机等电器设备，体会能量转化与守

恒思想，增强理论联系实际的意识。

S自学新教材•注重基础性

一、电功和电功率

I.填一填

(1)电流转化为其他形式的能，是通过电通做功来实现的。

(2)电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。

(3)静电力的功：电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电压U、电路中的电流/、

通电时间f三者的乘积。即火=地。

(4)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。

②定义式：P弋

③电功率表达式：p=UI,

④单位：电功的单位是焦耳(J),电功率的单位是瓦特(W),

2.判断

(1)电功与电能的单位是相同的，因此，电功就是电能。(X)

(2)电流做的功越多，电功率越大。(X)

(3)电流做功的过程实质上就是静电力对自由电荷做功的过程。(V)

3.想一想

如图所示，己知电路两端的电势差为U,电路中的电流为/,电荷从左端到达右

端所用的时间为，，则在，时间内通过导体某截面的电荷星是多少？把这些电荷从左端移到

右端，电场力做功是多少？

U

图12.1-1

提示：由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q=〃，根据捋电力做功的公式W=qU,

可得W=UIto

二、焦耳定律及电路中的能■转化

1.填一填

(1)焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电

2

时间成正比。即：0=lRto

(2)热功率：电流通过导体发热的功率?从=旦。

(3)电路中的能量转化

①电动机工作时能量转化关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为机械能，还

有一部分转化为内能。

②功率关系：尸电=尸视+「携。

③电池充电时能量转化关系：电能转化为化学能和内能。

2.判断

(1)非纯电阻电路中，电热。的表达式仍为。=尸母。(V)

(2)热功率与电功率是相同的。(X)

(3)电流通过笔记本电脑时，电功与电热不相等。(J)

3.想一想

(1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？

提示：电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能。电强斗工作时，将电能转化为内

能。

(2)公式W=U〃、W=/2心应用时应注意什么？W=U〃可以计算热量吗？

提示：w=u〃普遍适用，而w=r&只适用于触电阻也路。在他也阻电路中，可以应

用w=u〃计算热量，而在非纯电阻电路中不能应用w=u〃计算热量。

一I=•二~I

主题探究(一)串、并联电路中的电功率的分析与计算

【重难释解】

1.串联电路功率关系

(1)各部分电路电流/相同，根据尸=产心各电阻上的电功率与电阻成正比(纯电阻电路)。

(2)总功率P电=U/=(Ui+S+…+U”)/=Pi+P2+…+P”。

2.并联电路功率关系

772

(1)各支路电压相同，根据尸=方，各支路电阻上的电功率与电阻成反比(先电阻电路)。

(2)总功率。g=U，=U(/i+，2+…+[”)=P]+P2+…+尸”。

3.结论

无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。

典例1有额定电压都是HOV,额定功率PA=100W,PB=40W的两盏电灯，若接

在电压是220V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么图12.1・2的电路中消耗功率最小

的电路是()

解题指导：

(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。

(2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比。

［解析］若要两力均正常发光，亦即母力的电压均为110V,对A电路，因为尺\V/eB,

所以UAVUB,即UB>”0V,B灯将被烧坏；对B电路，UB>U井，B灯将被烧坏；对C

电路,心可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB,等于H0V,两灯

可能正常发光，且电路消耗总功率为200W;对D电路，滑动变阻器电阻可能等于两灯并

联后总电阻，可能有UA=UB=U#=110V,两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280

W。综上可知，C正确。

［答案］C

功率求解的技巧

(1)在的电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公式，如用电

廿

器电流相同时，用尸=尸;?比较，若电压相同时用P=天比较，若电阻相同时，可根据/或

u的关系比技。

(2)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要明确是

正比还是反比关系。

(3)当求解用电器的功率时，要明确求解的是什幺功率。实除功率与额定功率不一定相

等。

【素养训练】

1.如图12.L3所示，一个电阻K和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路

中的电流为人电阻两端的电压为S，电功率为外；灯泡两端的电压为电，电功率为02。

则卜列关系式止确的是（）

图12.1-3

A.Pi=UIB.P2=U2R

C.U2=U-1RD.Ui=U-IR

解析：选C电阻的功率P|=U|/,A错误；P2=UiItB错误；U2=U-Ui=U-IRt

C正确，D错误。

2.（2020**高等）一车载加热器（额定电压为24V）发热部分的电路如图12.1-4所示,〃、

b、c是三个接线端点，设。入ac、机•间的功率分别为九八几八Pbc，贝M）

图12.1-4

A.Pab>PbcB.Pah=Pac

C.Pac=PbcD.Pab<Pac

解析：选D接刈时，电路的总电阻为兄6=整沼累=笔；接好时，电路的总

,„R(9R+9R)18Rm「q.占3M“乱出&n9K(R+9」90R.ss4

电阻为KacUR+gR+gRUT"；接be时，电路的总电阻为Q»c—R+9R+9R=T"°由题知'

7/2

不管按哪两个点，电压均为。=24V,根据尸=万，可知Pab=Pbc<Pac,选项D正确，A、

B、C错误。

3.某款高科技的锂离子多功能电池有两路电压输出设计，如图12.1・5所示。一路为环

状凹槽电极，该路经由电路输出电芯电压，额定电压为3.7V；另一路为与干电池电极完全

相同的中心柱状电极，经由变换电路输出额定电压1.5V,下表为该电池的各项参数。下列

说法正确的是（）

810mA-h(3.7V)

型号PH5标准容量

3000mWh(1.5V)

1500mA(3.7V)

电芯锂聚合物输出电流（最大）

2000mA(1.5V)

大于500次完全充放电(根据使用

标准电压DC1.5V/3.7V电池寿命

情况而异)

A.使用环状凹槽电极时，电池的能量是2916J

B.使用环状凹槽电极时，在最大输出电流工作状态下能工作约2h

C.使用中心柱状电极时，电池的电量是10800C

D.使用中心柱状电极时，在最大输出电流工作状态下能工作约lh

解析：选D使用环状凹槽电极时，电池标准容量是0.81A・h,因此电池的能量为W

=UIt=3.7X0.81X3600.1=10789.2J,A楂误：使用环状凹楝电极时，能够在最大输由电

流下工作时间，=长=喂芋=0.54h,B错误；使用中心柱状电极时，根据W=U〃，可

知电量0=2A・h=72OOC,C错误；在最大输出电流的工作状态下能工作时间为，=片=

'max

2Ah

D正确。

2A

主题探究(二)纯电阻电路和非纯目阻电路

【重难释解】

1.纯电阻电路与非纯电阻电路

(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。

(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路

中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。

2.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较

比较项目纯电阻电路非纯电阻电路

举例白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅电动机、电解槽

__V

能量转化情况1八＞11=1

W=Q+E雌

电功和电热的关系W=Q即VIt=l1Rt

尸心+E其他

P=P热+P其他

电功率和热功率的关系P=P热，即UI=I2R

即UI=I2R+P^

U=IR/=*成立〃?，不成立

欧姆定律是否成立fU>/V3

1\

W=U〃、尸电=U/适用于任何电踣r计算电功和电功率

。=产七、。修=/2〃适用于任意电£各计算电热和热功率

说明

只有纯电阻电路满足W=。，P<==尸热：非纯电阻电路

尸电〉产监

3.电动机的功率和效率

(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，尸入=U/。

(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，尸热=产入

(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，，出=川一户九

p出ui—尸「

(4)电动机的效率：//=—X1()O%=t7X100%.

典例2在研究微型电动机的性能时，可采用如图12.1.6所示的实验电路。当调节滑动

变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V；重新调节R

使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。求这台电动机正

常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。

解题指导：

(1)电动机停止转动，电路为纯电阻电路。

(2)电动机正常运转，电路为非纯电阻电路。

［解析］当电流表和电压表的示数为0.5A和1.0V时，电动机停止工作，电动机中只

有电动机的内阻消耗电能，其阻值「=率=悬。=2。

当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0A和15.0V,

则电动机的总功率尸B=S/2=15.0X2.0W=30.0VV

线圈电阻的热功率「拈=国•=2.02X2\V=8.0W

所以电动机的输出功率

P心=尸导一尸部=30.0W-8.0W=22.0W。

［答案］22.0W2。

［迁移•发散］

上述典例中，若电动机以。=lm/s匀速竖直向上提升重物，该重物的质量为多少？@

取10m/s2)

提示；P^tngv,«'Jm=—=2.2kgo

电动机电路的分析与计算

4.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（）

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=I2Rt=^t,对任何电路都适用

C.U=/R对于纯电阻电路和非纯电阻电路都适用

D.焦耳热0=产也适用于任何电路

解析：选D由电功率公式尸=学知，电功率越大，表示电流做功越快，对于一段电路，

有P=UI,1=与，焦耳热。=管皿，可见。与尸、，都有关，所以，P越大，。不一定越

大，选项A错误；W=U〃是也功的定义式，适用于任何电路，而计'=/2m=号，只适用于

纯电阻电路，选项B错误：只能用于纯电阻电路中，非葩电阻电路不适用，选项C

错误；。=尸刑是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，选项D正确。

5.（2021•咸阳实雄中学月考）一只电风扇，标有“U、P”,电动机线圈电阻为K,把它

接入电压为U的电路中，以下几种计算电风扇发热量的方法正确的是（）

V2

A.Q=RB.Q=Pt

C.Q=^RtD.以上三种方法都正确

解析：选C电风扇电路是非蛇电阻电路，欧姆定律不适用，A错误；标有“U、P”

的P不是发热功率,B错误;通过电风扇的电流/=£,根据焦耳定律可求得。=小汝=62孜，

C正确，D错误。

6.某电动机提升重物的装置如图12.1・7所示，电源的电压为120V,不计内阻。重物

的质量力=50kg。当电动机以。=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度

/=5A,重力加速度g取lOm/s2,则下列判断不正确的是（）

图12.1-7

A.电动机消耗功率600W

B.电动机的机械功率4S0W

C.电动机线圈电阻为6。

D.电动机线圈电阻为24。

解析：选D电动机消耗功率尸=U[=600W,选项A正蹒，不符合题意；电动机的机

械功率P低=/〃皿=450W,选项B正确，不符合题意；对电动机。一。孔=尸「，解得电动机

线图电阻为r=6C,选项C正确，不符合题意，选项D错误，符合题意。

一—a山二I

一、培养创新意识和创新思维

1.某商场安装了一台倾角为30。的自动扶梯，该扶梯在电压为38。V的电动机带动下

以0.5m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kWo不载人时测得电动

机中的电流为5A,若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，忽略电动机内阻的热损耗,

则不载人时扶梯运行的电功率是多大？若输送一个人的功率为120W,则这台自动扶梯可

同时乘载多少人？

解析：不载人时扶梯运行的电功率

尸o=U[=380X5\V=1900VV»

设自动扶梯最多可同时乘载的人数为N,

由P*jt=Po+NX12O可得：

4900—1900

N=人=25人。

答案：1900W25人

二、注重学以致用和思维建模

2.家电待机耗电问题常常被市民所忽略。北京市电力公司曾举办“计量日进您家”活

动，免费上门为市民做家庭用电耗能诊断分析。在上门实测过程中，技术人员发现电视机

待机一天的耗电在0.2度左右，小小机顶盒一天的待机耗电更是高达0.4度。据最新统计温

州市的常住人口约1000万人，参考下表数据，估算每年温州市家庭用电器待机耗电约为

()

家庭常用电器电视机洗衣机空调电脑

户均数量/台2121

电器待机功耗/(W/台)10204040

A.4X106度B.4X10。度

C.4X1012度D.1X10*度

解析：逸B温州的常住人口约1000万人，平均每户的人口按3人计算，温州大约有

330万户家庭，所有用电器待机的总功率P=(2X10+20+2X40+40)\V=160W,温州市

家庭用电器待机一年的耗电量为：W=330Xl（rx160X10-3X365X24kW・h=4.62X度，

故B正确，A、C、D错误。改选B。

3.如图12.L8甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图12.L8乙所示。

在充电开始后的一段时间/内，充电宝的输出电压U、输出电流,可认为是恒定不变的，设

手机电池的内阻为r,则时间（内（）

A.充电宝输出的电功率为U/+ZV

B.充电宝产生的热功率为产「

C.手机电池产生的焦耳热为与，

D.手机电池储存的化学能为U〃一尸〃

解析：选D充电宝的输出电压为U、输出电流为/,所以充电宝输出的电功率为尸=

ui,A错误；手机电池充电电流为/,所以手机电池产生的热功率为而充电宝的

热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；输出的电

能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律可知手机

电池储存的化学能为W=U〃一产殖D正确。

4.下表是某品牌电动自行车的主要技术参数。

整车质量40kg蓄电池工作电压36V

最高车速25km/h一次充电电耗0.6kWh

电动机效率75%充电时间8h

最大骑行噪声62dB一次充电连续行驶里程50km

质量加=60kg的人骑该电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶，受到的阻力

是人与车总重的0.02。重力加速度g取10m/s?。

（1）若以这一速度连续行驶10min,电动机至少做多少功？

（2）行驶过程中通过电动机的电流多大？

解析：（1）电动自行车所受的阻力

/=0.02（，〃+，〃率）g=20N

10min内电动自行车行驶的路程

x=vt=f）X10X60m=3600m

所以电动机所做的功

H'有=/r=20X3600J=7.2X1（尸J。

（2）设行驶过程中通过电动机的电流为I,

则UlNi=Wv

W*_7.2XIO”

可尔得‘一口”一36乂10X60X75%A=4.4A。

答案：（1）7.2XMHJ（2）4.4A

［课时跟踪检测］

A组一重基础•体现综合

1.白炽灯的工作原理是利用电流的热效应，电流通过金属丝使温度升高，达到炽热,

从而发光。图1家用电器中哪一样电器也是利用电流的热效应工作的（）

解析：选B微波炉、电风扇、电视机都是非纯电阻元件，而电饭煲是触电阻元件利

用电流的热效应工作，A、C、D错误，B正确。

2.K和此分别标有“2。1.UA”和“4。0.5A”,将它们串联后>小,，二

接入电路中，如图2所示，则此电路中允许消耗的最大功率为（）J-1

图2

A.1.5VVB.3.0W

C.5.0VVD.6.0VV

解析：选A串联电路中各用电器电流相同，最大允许电流应等于0.5A,由P=/2R,

可知RI和公在最大允许电流时的功率分别为0.5W、1W,故A项正确。

3.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（）

A.电流做功越快，电功率越大，电路中产生的焦耳热一定越多

B.在非纯电阻电路中，U1>PR

C.电功W=U〃只在纯电阻电路中适用

D.电热。=产放只在纯电阻电路中适用

解析：选B电流做功越快，电功率越大，但是电路中产生的焦耳热不一定多，一是

没有说明时间，二是没有说明电路是不是纯电阻电路，故A错误；在非纯电阻电路中消耗

的电能一方面转化为内能，另一方面转化为其他形式的能，即有We=W*他+。，其中W.

=U%Q=l2Rt,所以有W电>0,即有U〃:>“心，所以UI>PR,故B正确；电功公式W

=U〃是对一切电路都适用，故C错误；电热公式。=/次适用于一切电路，故D错误。

4.HWCP60型无线充电器的输出额定电压为5V,输出额定电流为2A,某款手机的

电池容量为4200mAh,输入额定电压为3.82V,则（）

A.无线充电器的内阻为2.5。

B.无线充电器以额定电流工作时，发热功率为10W

C.手机电池充满电时，储存的化学能约为5.8X10"

D.将手机电池从零电量充至满电量时，消耗的总电能约为5.8X10。J

解析：选C充电器的线图电阻和充电器发热功率无法用题中信息求出，A、B错误；

根据公式E化=gU,代入数据解得E化=4.2X60X60X3.82J=5.8X10"J,C正确；充电过

程还有额外的电池发热、充电器发热等，所以消耗的电能大于5.8X1『J,D错误。

5.一块手机电M的背面印有如图3所示的一些符号.另外在手机使用说明书上还写有

“通话时间3h,待机时间100h”，则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为（）

A.1.8VV；5.4X10-2WB.3.6W,0.108VV

C.0.6VVJ.8X10-2WD.6.48W,1.94W

解析：选C由题图知U=3.6V,q=500mA・h,通话时间f=3h,由W=Uq,P=y

得尸=0.6W;同理待机时间，=100h,P'=1.8X10-2W,C对。

6.由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情

况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸。为安全起见，中国民航总局做出了如表相关规

定。某款移动电池（锂离子电池）的参数如图4和下表所示，下列说法正确的是（）

图4

容量25000mAh

重量596g

额定电压3.7V

转换率85%

充电时间15.5h

A.2500。11伏41中的111人力是能量的单位

B.这款移动电池充满电后所储存的总化学能为92500W・h

C.乘飞机出行时，这款移动电池可以直接随身携带

D.这款移动电池理论上能给3200mA・h的手机最多充电7次

解析：选C根据g=〃可知，mA・h是电量的单位，故A错误；这款移动电池充满电

后所储存的总化学能为W=VIt=Uq=25A-hX3.7V=923Wh,故B错误；根据B项分

析可知，乘飞机出行时，这款移动电池可以直接随身携带，故C正确；这款移动电池理论

.25000mA-hX85%右」

上能给3200mA・h的手机最多充电N=----9二—7T------46.6,故最多充电6次，故D

j/uuniA-ii

错误。

7.电动平衡车因其便利性被年轻人所喜欢，变成了日常通勤的交通工具。平衡车依靠

人体重心的改变，来实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。下表所示为某款电动平

衡车的部分参数，若平衡车以最大速度行驶时，电机恰好达到额定功率，则下列说法中正

确的是（）

电池输出电压36V电池总容量50000mAh

电机额定功率900W最大速度15km/h

百公里标

充电时间2〜3小时6kWh

准耗电量

A.电池最多输出的电能约为1800J

B.充满电的平衡车以额定功率行驶的最长时间约为2h

C.该平衡车以最大速度行驶时牵引力约为60N

D.该平衡车在标准情况下能行驶的最大里程约为3km

解析：选B电池装多榆出的电能为W=gU=50000X10FX3600X36J=6.48X1O6J,

648X106

故A错误；由储存的电能除以额定功率可求得时间为—s=7200s=2h,故B

Puno

正确：根据功率公式,则有卜=；；=鼠行N=216N.故C错误：由电池总电量除以百公里

6><

标准耗电量即可求得行驶里程x=3，）"*"）""）工100km=30km,故D错误。

B组一重应用•体现创新

8.（多选）电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水

烧开后保温状态。如图5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（）

图5

A.其中&是供加热用的电阻丝

B.当开关K接通时电饭锅为加热状态，K断开时为保温伏态

C.要使此在保温状态时的功率为加热状态的一半，则R：Ri=2：1

D.要使q在保温状态归的功率为加热状态时一半，则用：&=(1一1)：1

解析：选ABD由尸=卷得：当接通K时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当

断开K时，电阻变大，功率变小，处于保温状态。由上可知，Q是供加热用的电阻丝，故

A、B正确；要使此在保温状态时的功率为加热状态的一半，由/»=尸展可得：电阻展2在

保温与加热状态下的电流之比为1，所以(R1+R2):Ri=\2：1。则Ri：&=(6-1)：

1,故C错误，D正确。

9.如图6,电路中8个电阻的阻值r相同，r=lA,另3个电阻阻值均为R=4。，还

有一个电阻阻值K)=2。，将“、力与电源相连，电路中总电流为2A,则电路消耗的总功

率为P,其中他上消耗的功率为尸o,贝人)

A.P=24W,尸0=1VV

o

B.P=12W,Po=7W

q

C.P=16W,Po=1w

o

D.P=16W,尸o=；VV

解析：选C2「与飞串联的总电阻为4Q,再与找并联的电阻为2C,等于Ro的电阻

值，依此类推，。力间的总电阻为R，2=2r+Ro=2Ro=4C,根据尸=尸宠知电路消耗的总功

率为P=AR.6=22X4W=16W;岛的电流与总电流的关系为则得

/A=|X2A=1A,RO上消耗的功率为/»O=#RO=*X2W=/W,故选C。

10.如图7所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=lQ,电动机两端电压

为5V,电路中的电流为1A,物体重20N,不计摩擦力，则()

图7

A.电动机的机械功率为5W

B.电动机的电功率为1W

C.物体匀速上升时的速度为0.2m/s

D.电动机的热功率为4W

解析：选C电动机的热功率/〜=尸,=1W,电动机消耗的总功率。=u/=5W,电

动机的机械功率也就是榆出功率尸出=尸一尸热=4W,故A、B、D错误；电动机的机械功

率等于绳子拉力的功率，物体匀速上升时有尸出=尸小=预约，物体匀速上升时的速度为u

P*4

=赢=疝m/s=0.2m/s,故C正确。

11.有一小型直流电动机，把它接入5=0.3V的电路中时，电动机不转，测得流过电

动机的电流为/i=0.6A：若把电动机接入3=3.0V的电路中时，电动机正常工作，工作电

流是，2=1.0A,求：

(1)电动机正常工作时的输出功率是多少；

(2)如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大。

解析：(1)当3=0.3V,2i=0.6ABt,电动机不转，此时电动机为免电阻，故电动机的

内电阻为r=*=0.5。，

当S=3.0V,〃=1.0A时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻，则电动机的输

出功率为产出=3/2—/r=2.5\V。

(2)当电动机正常工作被卡住时，电动机又为纯电阻，其热功率为尸热=§=18W。

答案：(1)2.5W⑵18M

12.(2021•山东府城检测।太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，人们正致力研究

着。有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积为600cm2,太阳能电

池电动势为30V,内阻为3Q.现使玩具汽车在水平路面上匀速行驶，其太阳能集光板正

对太阳，测得电流强度为2A.己知电动机的直流电阻为2。，太阳光垂直照射到地面上单

位面积的辐射功率为L6X103W/m2。

(1)求玩具汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率；

(2)这辆玩具汽车的总重为80N,在水平路面上行驶的阻力是车重的0.2倍，这辆玩具

车在水平路面上的最大速度是多大？

解析：(1)玩具汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率

Pi=E[=30X2W=60W

太阳能集光板的接收功率

P2=600X10-4X1.6X1(PW=96W

太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为

"金X100%=62.5%。

（2）玩具汽车以最大速度匀速行驶时，/=F=0.2G,

电动机的输出功率为，出=E/一产（r+n）=产。，

解得v=2.5m/so

答案：（1）62.5%（2）2.5m/s

A组•基础达标

I.（南通名校月考）一台电动机正常工作时，两端的电压为U,通过的电流为/.已知电动

机线圈的电阻为七则电动机（）

A.消耗的功率为户/?B.消耗的功率为竽

C.发热的功率为FRD.输出的功率为U/

【答案】C

【解析】电动机消耗的电能为/%=",由于电动机是非纯电阻元件，故不能用/，=尸夫

H2

和2=匕求消耗的总功率，A、B错误：电动机线图的产生的热功率P独=尸我，C正确；榆

1\

出功率■P出=W一产R,D错误.

2.如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线

却不怎么热，其主要原因是（）

A.导线有绝缘皮，隔热效果好

B.导线较长，散热比电烙铁快

C.导线的电阻远小于电路铁的电阻

D.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流

【答案】C

【解析】由热功率p=Re可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电

烙铁的电阻，故电烙铁很烫而导线不怎么热，c正确.

3.（南平名校期末）如图，电阻火和电动机M并联接到电路中，己知电阻R跟电动机线

圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作.经过一段时间，电流通过电阻R做功为

M，产生热量为口，电流通过电动机做功为W2,产生热量为。2,则有（）

A.用=%Q\=QiB.Wi>W2fQ\>Qi

C.叫〈卬2,。尸QD.VV,>IV2.Qi<02

【答案】B

【解析】设开关接通后，电路两端电压为U.对于电阻此由欧姆定律得U=LR,对于

电动机，U>bR,则有/2V/1.电功W=W2=UI2t,则有根据焦耳定律得0

=IlRt,Qi=IiRt,则有Q>0.故B正确，A、C、D错误.

4.功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当.假设每户

家庭有2只60W的白炽灯，均用1OW的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每

天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近（）

A.8X1O8kWhB.8X1O10kWh

C.8XIO"kWhD.8X10l3kWh

【答案】B

【解析】因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60W为10W,则每户家庭每天节

省的电能为（60—10）X10-3x2X6kWh=0.6kWh,所以全国一年节省的电,能为

0.6X4X10sX365kW-h=8.76XIO10kWh,B正确，A、C、D错误.

5.如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10V10W”，B灯

“60V60W”，C3T“20V20W”，。灯“20V20W”.在“、b两端加上电压后，

四个灯泡都能发光.比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是（）

A.Pti>Pl)>PA>PcB.PH>PA>PD=PC

C.PB>PD>PC>PAD.PA>PC>PD>PB

【答案】B

【解析】由R=7•可知，灯的电阻心=10Q,RB=6（）Q,RC=RD=20Q,C、。并联部

分的电阻为A#=10。，电路中由串联电路的功率■关系知产户?八=尸心而我

=PD=—,故PB>PA>P/J=PC,B正确.

6.下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热Imin产生的热量为（）

电热水壶

型号SP—356A额定电压220V

额定功率1800W额定频率50Hz

额定容量1.5L

A.1.80X103B.1.I0XIO4J

C.1.32X104JD.1.08X105J

【答案】D

【解析】由铭牌可知，也热水壶的功率为18（X）W,所以正常加热1分钟产生的热量为

Q=Pt=\800X60J=1.08X105J.

7.如图所示为甲、乙两灯泡的LU图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压

为220V的电路中时实际发光的功率分别约为（）

A.15W、30WB.30W、40W

C.40W、60WD.60W、100W

【答案】C

【解析】由图像可知，当U=220V时，通过甲、乙两灯的电流分别为/T=0.18A、/乙

=0.27A,则P,=U/f-40W,=乙-60W,C正确.

8.（上海黄浦区模拟）某实物投影机有10个相同的强光灯L〜LK＞（24V200W）和10

个相同的指示灯Xi〜Xio（24V2W）,如图连接在220V交流电源，，若工作一段时间后,

L2灯丝烧断，则（