資源簡介

1　電路中的能量轉化
［學習目標］　1.理解電功、電功率、焦耳定律、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
1.電功
(1)電流做功的實質是導體中的恒定電場對自由電荷的　　　　　在做功。電能轉化為其他形式的能是通過電流做功來實現的。
(2)電功的計算公式：W=　　　　。
單位：焦耳，符號為J。
常用的單位：千瓦時(kW·h)，也稱“度”，1 kW·h=　　　　　　　　 J。
2.電功率
(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比。
(2)公式：P==　　　　。
(3)單位：瓦特，符號為W。
(4)意義：表示電流做功的快慢。
(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所消耗的功率，此時流經用電器的電流就是它的額定電流。
(1)電功率越大，表示電流做功越多。(　　)
(2)由公式P=可知，時間越短，功率越大。(　　)
例1　(來自教材改編)四個定值電阻連成如圖所示的電路。RA、RC的規格為“10 V　4 W”，RB、RD的規格為“10 V　2 W”。下列按消耗功率大小排列這四個定值電阻正確的是(　　)
A.PA=PCB.PB>PC>PA>PD
C.PD>PA>PC>PB
D.PA=PC>PB=PD
二、焦耳定律
1.焦耳定律
(1)內容：電流通過導體產生的熱量跟　　　　　　　　成正比，跟　　　　　　　　及　　　　　　　　成正比。這個關系式最初是由焦耳通過實驗直接得到的，物理學中就把它叫作焦耳定律。
(2)表達式 Q=　　　　　。
2.熱功率
(1)定義：單位時間內的發熱量稱為熱功率。
(2)公式：P熱=I2R。
電烙鐵通電后，電烙鐵的烙鐵頭熱得能把金屬熔化，而與電烙鐵相連的導線卻不怎么熱，為什么？
例2　兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B并聯在電路中，A的長度為2L，直徑為d；B的長度為L，直徑為2d，那么通電后，A、B在相同的時間內產生的熱量之比為(　　)
A.QA∶QB=1∶8
B.QA∶QB=8∶1
C.QA∶QB=1∶2
D.QA∶QB=4∶1
例3　(多選)(來自教材改編)電飯鍋工作時有兩種狀態：一種是鍋內水燒干前的加熱狀態，另一種是鍋內水燒干后的保溫狀態，如圖所示是電飯鍋電路原理示意圖，K是感溫材料制造的開關。下列說法中正確的是(　　)
A.其中R2是供加熱用的電阻絲
B.當開關K接通時電飯鍋為加熱狀態，K斷開時為保溫狀態
C.要使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，應為2∶1
D.要使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，應為(-1)∶1
三、電路中的能量轉化
1.電動機工作時的能量轉化關系
(1)電動機從電源獲得能量，一部分轉化為　　　　　　，還有一部分轉化為內能。
(2)電動機的簡易模型及其功率、效率
①電動機消耗的功率(總功率)：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%。
2.電池充電時的能量轉化關系：電池從電源獲得的能量一部分轉化為電池的　　　　能，還有一部分轉化為內能。
(1)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。(　　)
(2)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。(　　)
(3)任何電路中的電功W=UIt，電熱Q=I2Rt，且W=Q。(　　)
例4　一臺電風扇電動機電阻為20 Ω，接上220 V電源后正常工作，輸入的電功率為66 W。 求：
(1)電風扇正常工作時通過風扇電動機的電流；
(2)電風扇正常工作時，轉化為機械能的功率和轉化為內能的功率，以及電動機的效率；
(3)若接上電源后，扇葉被卡住，不能轉動，則此時通過電動機的電流是多大？電動機消耗電能的功率和發熱功率各是多大？
純電阻電路與非純電阻電路的比較
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
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
歐姆定律 適用，I= 不適用，I<
答案精析
一、
1.(1)靜電力　(2)UIt　3.6×106
2.(2)UI
易錯辨析
(1)×　(2)×
例1　C　[根據R=可知RA=RCPA，因RB、RC兩端電壓相等，根據P=可知PC>PB，因RA、RC電阻相等，IA>IC，根據P=I2R可知PA>PC，即PD>PA>PC>PB，故選C。]
二、
1.(1)電流的二次方　導體的電阻
通電時間　(2)I2Rt
思考與討論
電流通過導體時產生的熱量Q等于電流I的二次方、導體的電阻R和通電時間t三者的乘積，因為烙鐵頭的電阻大，在通電電流和通電時間相同時，烙鐵頭產生的熱量多，導線的電阻很小，產生的熱量少，所以烙鐵頭的溫度高于導線的溫度。
例2　A　[電阻絲A、B的長度之比為2∶1，直徑之比為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8∶1，電阻絲A、B并聯在電路中，電壓相同，根據I=可得電阻絲A、B中的電流之比為IA∶IB=1∶8，根據Q=I2Rt可知電阻絲A、B在相同的時間內產生的熱量之比為QA∶QB=1∶8，故選A。]
例3　ABD　[由P=可得，當接通K時，電路中的總電阻變小，功率變大，電飯鍋處于加熱狀態；當斷開K時，電路中的總電阻變大，功率變小，電飯鍋處于保溫狀態，則R2是供加熱用的電阻絲，A、B正確；使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，由P=I2R可知，電阻R2在保溫與加熱狀態下的電流之比為1∶，根據I=知(R1+R2)∶R2=∶1，則R1∶R2=(-1)∶1，C錯誤，D正確。]
三、
1.(1)機械能
2.化學
易錯辨析
(1)×　(2)√　(3)×
例4　(1)0.3 A　(2)64.2 W　1.8 W　97.3%　
(3)11 A　2 420 W　2 420 W
解析　(1)由P=UI可得電風扇正常工作時通過電動機的電流是I== A=0.3 A。
(2)線圈電阻發熱功率PQ=I2r=1.8 W；
電風扇正常工作時轉化為機械能的功率
P機=P-PQ=64.2 W；
電動機的效率為η=×100%≈97.3%。
(3)當葉片不轉動時，電動機為純電阻用電器，這時通過電動機的電流為I'==11 A；
電動機消耗的電功率和發熱功率均是
P'=UI'=I'2r=2 420 W。(共48張PPT)
電路中的能量轉化
1
第
十
二
章
1.理解電功、電功率、焦耳定律、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
內容索引
課時對點練
一、電功和電功率
二、焦耳定律
三、電路中的能量轉化
< 一 >
電功和電功率
1.電功
(1)電流做功的實質是導體中的恒定電場對自由電荷的 在做功。電能轉化為其他形式的能是通過電流做功來實現的。
(2)電功的計算公式：W＝ 。
單位：焦耳，符號為J。
常用的單位：千瓦時(kW·h)，也稱“度”，1 kW·h＝ J。
靜電力
UIt
3.6×106
2.電功率
(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比。
(2)公式：P＝＝ 。
(3)單位：瓦特，符號為W。
(4)意義：表示電流做功的快慢。
(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所消耗的功率，此時流經用電器的電流就是它的額定電流。
UI
(1)電功率越大，表示電流做功越多。(　　)
(2)由公式P＝可知，時間越短，功率越大。(　　)
×
×
　(來自教材改編)四個定值電阻連成如圖所示的電路。RA、RC的規格為“10 V　4 W”，RB、RD的規格為“10 V　2 W”。下列按消耗功率大小排列這四個定值電阻正確的是
A.PA＝PCB.PB>PC>PA>PD
C.PD>PA>PC>PB
D.PA＝PC>PB＝PD
例1
√
根據R＝可知RA＝RCPA，因RB、RC兩端電壓相等，根據P＝可知PC>PB，因RA、RC電阻相等，IA>IC，根據P＝I2R可知PA>PC，即PD>PA>PC>PB，故選C。
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< 二 >
焦耳定律
1.焦耳定律
(1)內容：電流通過導體產生的熱量跟 成正比，跟____
_________及 成正比。這個關系式最初是由焦耳通過實驗直接得到的，物理學中就把它叫作焦耳定律。
(2)表達式Q＝ 。
2.熱功率
(1)定義：單位時間內的發熱量稱為熱功率。
(2)公式：P熱＝I2R。
電流的二次方
導體
的電阻
通電時間
I2Rt
思考與討論
電烙鐵通電后，電烙鐵的烙鐵頭熱得能把金屬熔化，而與電烙鐵相連的導線卻不怎么熱，為什么？
答案　電流通過導體時產生的熱量Q等于電流I的二次方、導體的電阻R和通電時間t三者的乘積，因為烙鐵頭的電阻大，在通電電流和通電時間相同時，烙鐵頭產生的熱量多，導線的電阻很小，產生的熱量少，所以烙鐵頭的溫度高于導線的溫度。
　(來自教科教材改編)兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B并聯在電路中，A的長度為2L，直徑為d；B的長度為L，直徑為2d，那么通電后，A、B在相同的時間內產生的熱量之比為
A.QA∶QB＝1∶8
B.QA∶QB＝8∶1
C.QA∶QB＝1∶2
D.QA∶QB＝4∶1
例2
√
電阻絲A、B的長度之比為2∶1，直徑之比為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8∶1，電阻絲A、B并聯在電路中，電壓相同，根據I＝可得電阻絲A、B中的電流之比為IA∶IB＝1∶8，根據Q＝I2Rt可知電阻絲A、B在相同的時間內產生的熱量之比為QA∶QB＝1∶8，故選A。
　(多選)(來自教材改編)電飯鍋工作時有兩種狀態：一種是鍋內水燒干前的加熱狀態，另一種是鍋內水燒干后的保溫狀態，如圖所示是電飯鍋電路原理示意圖，K是感溫材料制造的開關。下列說法中正確的是
A.其中R2是供加熱用的電阻絲
B.當開關K接通時電飯鍋為加熱狀態，K斷開時
為保溫狀態
C.要使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，
應為2∶1
D.要使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，應為(－1)∶1
例3
√
√
√
由P＝可得，當接通K時，電路中的總電阻變小，功率變大，電飯鍋處于加熱狀態；當斷開K時，電路中的總電阻變大，功率變小，電飯鍋處于保溫狀態，則R2是供加熱用的電阻絲，A、B正確；
使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，由P＝I2R可知，電阻R2在保溫與加熱狀態下的電流之比為1∶，根據I＝知(R1＋R2)∶R2＝∶1，則R1∶R2＝(－1)∶1，C錯誤，D正確。
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< 三 >
電路中的能量轉化
1.電動機工作時的能量轉化關系
(1)電動機從電源獲得能量，一部分轉化為 ，還有一部分轉化為內能。
(2)電動機的簡易模型及其功率、效率
①電動機消耗的功率(總功率)：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%。
2.電池充電時的能量轉化關系：電池從電源獲得的能量一部分轉化為電池的 能，還有一部分轉化為內能。
機械能
化學
(1)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。
(　　)
(2)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。
(　　)
(3)任何電路中的電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
×
√
×
　(來自魯科教材)一臺電風扇電動機電阻為20 Ω，接上220 V電源后正常工作，輸入的電功率為66 W。 求：
(1)電風扇正常工作時通過風扇電動機的電流；
例4
答案　0.3 A
由P＝UI可得電風扇正常工作時通過電動機的電流是I＝ A＝0.3 A。
(2)電風扇正常工作時，轉化為機械能的功率和轉化為內能的功率，以及電動機的效率；
答案　64.2 W　1.8 W　97.3%
線圈電阻發熱功率PQ＝I2r＝1.8 W；
電風扇正常工作時轉化為機械能的功率P機＝P－PQ＝64.2 W；
電動機的效率為η＝×100%≈97.3%。
(3)若接上電源后，扇葉被卡住，不能轉動，則此時通過電動機的電流是多大？電動機消耗電能的功率和發熱功率各是多大？
答案　11 A　2 420 W　2 420 W
當葉片不轉動時，電動機為純電阻用電器，這時通過電動機的電流為I'＝＝11 A；
電動機消耗的電功率和發熱功率均是P′＝UI′＝I′2r＝2 420 W。
純電阻電路與非純電阻電路的比較
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
總結提升
比較 項目 純電阻電路 非純電阻電路
能量 轉化 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
比較 項目 純電阻電路 非純電阻電路
功率 特點 電功率等于熱功率與其他功率之和：
P電＝UI
P熱＝I2R
P電＝P熱＋P其他
歐姆 定律
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< 四 >
課時對點練
題號 1 2 3 4 5 6 7
答案 ACD D D 見解析 B D B
題號 8 9 10 答案 C D (1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω
對一對
答案
1
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6
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8
9
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考點一　電功和電熱的理解
1.(多選)(來自魯科教材)下列有關公式的說法正確的是
A.計算電功時W＝UIt適用于任何電路
B.對任何電路W＝UIt＝t
C.在非純電阻電路中，UI>I2R
D.計算焦耳熱時，Q＝I2Rt適用于任何電路
基礎對點練
√
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9
10
答案
√
√
1
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3
4
5
6
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8
9
10
答案
公式W＝UIt是計算電路的總功的大小，適用于任何電路，A正確；
當電路為純電阻電路時，根據歐姆定律I＝， 可以推導出W＝I2Rt、W＝t，所以W＝I2Rt、W＝t只適用于純電阻電路，B錯誤；
在非純電阻電路中，UI表示的是總功率的大小，而I2R只是電路中發熱功率，還有對外做功的功率的大小，所以UI>I2R，C正確；
Q＝I2Rt適用于任何電路中的焦耳熱的計算，D正確。
2.我國某品牌的電動汽車使用磷酸鐵鋰電池，其續航里程可達400公里。已知某節磷酸鐵鋰電池放電電壓為2.5 V，容量為300 A·h，則該節電池儲存的電能約為
A.750 kW·h B.75 kW·h
C.7.5 kW·h D.0.75 kW·h
1
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答案
電池儲存電能E＝UIt＝2.5×300×10－3 kW·h＝0.75 kW·h，故選D。
√
考點二　純電阻電路的分析與計算
3.(來自教科教材改編)A、B、C三個燈泡按如圖所示的方式連接時，各自消耗的實際功率相同，則RA∶RB∶RC為
A.1∶1∶1 B.1∶2∶2
C.2∶1∶1 D.1∶4∶4
1
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8
9
10
答案
√
B、C兩個燈泡并聯，UB＝UC，B、C兩個燈泡消耗的實際功率相同，由P＝得RB＝RC，IA＝2IB＝2IC，由P＝I2R及PA＝PB＝PC得RA∶RB∶RC＝1∶4∶4，故選D。
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9
10
答案
4.(來自教材)如圖，輸電線路兩端的電壓U為220 V，每條輸電線的電阻R為5 Ω，電熱水器A的電阻RA為30 Ω。求電熱水器A上的電壓和它消耗的功率。如果再并聯一個電阻RB為40 Ω的電熱水壺B，則電熱水器和電熱水壺消耗的功率各是多少？
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8
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10
答案
答案　見解析
當只有電熱水器A時，I＝ A＝5.5 A
故UA＝IRA＝5.5×30 V＝165 V，PA＝I2RA＝5.52×30 W＝907.5 W
當再并聯電熱水壺B時，總電流為I'＝ A≈8.11 A，
A、B上的電壓UA'＝UB＝U－I'·2R＝(220－8.11×2×5) V＝138.9 V
電熱水器A消耗的功率PA'＝ W≈643.11 W
電熱水壺B消耗的功率PB＝ W≈482.33 W。
1
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10
答案
考點三　非純電阻電路的分析與計算
5.如圖所示，電阻R和電動機M串聯接到電路中，已知電阻R跟電動機M線圈的電阻相等，開關閉合后，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做的功為W1，產生的熱量為Q1；電流通過電動機M做的功為W2，產生
的熱量為Q2，則有
A.U1＝U2，Q1C.W1U2，Q1＝Q2
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10
答案
√
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10
答案
電阻R和電動機M串聯，流過兩用電器的電流相同。電阻R跟電動機M線圈的電阻相等，則由焦耳定律可知兩者產生的熱量相等，則Q1＝Q2，電動機正常工作時為非純電阻用電器，消耗的電能絕大部分轉化為機械能，少部分轉化為熱能Q2，電流通過R做的功等于Q1，所以電流通過電動機M做的功要大于電流通過電阻R做的功，則W1IR，則U16.(來自教材改編)一臺電動機，線圈的電阻是0.4 Ω，當它兩端所加的電壓為220 V時，通過的電流是5 A。這臺電動機發熱的功率與對外做功的功率分別是
A.1 100 W　10 W B.1 090 W　10 W
C.10 W　1 100 W D.10 W　1 090 W
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10
答案
√
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7
8
9
10
答案
電動機發熱的功率P熱＝I2r＝52×0.4 W＝10 W
總功率P＝IU＝1 100 W
對外做功的功率P出＝P－P熱＝1 090 W，故選D。
7.(2025·渭南市高二期末)手機長時間充電容易引發安全事故，許多學校為了安全和規范管理，禁止學生將手機帶入校園，更不允許學生夜間在教室對手機進行充電。如圖所示為某款充電器對手機進行充電的示意圖，充電器的輸出電壓為5.0 V，手機鋰電池的電阻r＝0.1 Ω。若充電過程手機處于關機狀態，充電器的輸出功率為5.0 W，則關于充電過程下列說法正確的是
A.充電器的輸出電流為50 A
B.充電器的輸出電流為1.0 A
C.手機鋰電池的發熱功率為1.0 W
D.電能轉化為化學能的功率為5.0 W
√
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答案
能力綜合練
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答案
輸出電流為I＝ A＝1.0 A，故A錯誤，B正確；
手機鋰電池的發熱功率為Pr＝I2r＝12×0.1 W＝0.1 W，故C錯誤；
充電過程電能轉化為化學能的功率P＝P－Pr＝5.0 W－0.1 W＝4.9 W，故D錯誤。
8.(2024·廣州市高二期中)現有標有“110 V　40 W”的燈泡L1和標有“110 V　100 W”的燈泡L2及一只最大阻值為500 Ω的滑動變阻器R，將它們接在220 V的電路中，在如圖所示的幾種接法中，兩個燈泡可以正常發光，且整個電路消耗功率最小的是
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答案
√
L1(110 V　40 W)和L2(110 V　100 W)的額定電壓相同，由P＝可知R1>R2，A圖中由串聯電路電流相等，兩燈的電壓不相等，可知圖中L1、L2一定不會同時正常發光，故A錯誤；
D圖中燈L2與滑動變阻器并聯，總電阻小于L2的電阻，所以燈L2兩端的電壓小于燈L1兩端的電壓，圖中L1、L2一定不會同時正常發光，故D錯誤；
由并聯電路電壓相等特點可知B圖中L1、L2電壓相等，兩燈可以正常發光，P總＝2(P1＋P2)；C圖中L1與滑動變阻器并聯，總電阻小于L1的阻值，可能與L2的阻值相等，則兩燈可以正常發光，P總'＝2P2，所以P總>P總'，所以消耗功率最小的是C圖電路，故選C。
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答案
9.(來自魯科教材改編)下表是某品牌電動自行車的主要技術參數。
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答案
整車質量 40 kg 蓄電池工作電壓 36 V
最高車速 30 km/h 一次充電電耗 0.88 kW·h
電動機效率 75% 充電時間 8 h
最大騎行噪聲 62 dB 一次充電連續行駛里程 50 km
質量m＝60 kg的人騎該電動自行車在水平路面上以6 m/s的速度勻速行駛，受到的阻力是人與車總重的0.02。重力加速度g取10 m/s2，則該過程中通過電動機的電流約為
A.1.1 A B.2.2 A C.3.3 A D.4.4 A
√
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答案
由題可知，勻速行駛時人與車受到的阻力為Ff＝(m＋m車)g×0.02＝20 N
則騎行過程中車的機械功率為P＝Ffv＝120 W
由表格知電動機效率為η＝75%
則電動機的總功率為P'＝＝160 W
由表格知電動機輸入電壓為36 V，則其電流為I＝ A≈4.4 A。
10.(來自魯科教材)一臺小型電動機在3 V電壓下工作， 勻速提升重力為4 N的物體時，通過它的電流是0.2 A，在30 s內將該物體勻速提升3 m。不計除電動機線圈發熱之外的能量損失，求：
(1)電動機的輸入功率；
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答案
尖子生選練
答案　0.6 W
電動機的輸入功率P入＝UI＝3×0.2 W＝0.6 W。
(2)在提升重物的30 s內電動機線圈所產生的熱量；
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答案
答案　6 J
電動機提升重物的機械功率P機＝Fv＝4× W＝0.4 W
根據能量關系P入＝P機＋PQ
得熱功率PQ＝P入－P機＝(0.6－0.4) W＝0.2 W
所產生熱量Q＝PQt＝0.2×30 J＝6 J
(3)線圈的電阻。
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答案
答案　5 Ω
根據焦耳定律Q＝I2Rt
得線圈電阻R＝ Ω＝5 Ω。
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本課結束
第
十
二
章　第十二章　電能 能量守恒定律
1　電路中的能量轉化
分值：50分
[1~3、5、6題，每題4分]
考點一　電功和電熱的理解
1.(多選)下列有關公式的說法正確的是
A.計算電功時W=UIt適用于任何電路
B.對任何電路W=UIt=t
C.在非純電阻電路中，UI>I2R
D.計算焦耳熱時，Q=I2Rt適用于任何電路
2.我國某品牌的電動汽車使用磷酸鐵鋰電池，其續航里程可達400公里。已知某節磷酸鐵鋰電池放電電壓為2.5 V，容量為300 A·h，則該節電池儲存的電能約為
A.750 kW·h B.75 kW·h
C.7.5 kW·h D.0.75 kW·h
考點二　純電阻電路的分析與計算
3.A、B、C三個燈泡按如圖所示的方式連接時，各自消耗的實際功率相同，則RA∶RB∶RC為
A.1∶1∶1 B.1∶2∶2
C.2∶1∶1 D.1∶4∶4
4.(7分)(來自教材)如圖，輸電線路兩端的電壓U為220 V，每條輸電線的電阻R為5 Ω，電熱水器A的電阻RA為30 Ω。求電熱水器A上的電壓和它消耗的功率。如果再并聯一個電阻RB為40 Ω的電熱水壺B，則電熱水器和電熱水壺消耗的功率各是多少？
考點三　非純電阻電路的分析與計算
5.如圖所示，電阻R和電動機M串聯接到電路中，已知電阻R跟電動機M線圈的電阻相等，開關閉合后，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做的功為W1，產生的熱量為Q1；電流通過電動機M做的功為W2，產生的熱量為Q2，則有
A.U1=U2，Q1C.W1U2，Q1=Q2
6.(來自教材改編)一臺電動機，線圈的電阻是0.4 Ω，當它兩端所加的電壓為220 V時，通過的電流是5 A。這臺電動機發熱的功率與對外做功的功率分別是
A.1 100 W　10 W B.1 090 W　10 W
C.10 W　1 100 W D.10 W　1 090 W
[7~9題，每題5分]
7.(2025·渭南市高二期末)手機長時間充電容易引發安全事故，許多學校為了安全和規范管理，禁止學生將手機帶入校園，更不允許學生夜間在教室對手機進行充電。如圖所示為某款充電器對手機進行充電的示意圖，充電器的輸出電壓為5.0 V，手機鋰電池的電阻r=0.1 Ω。若充電過程手機處于關機狀態，充電器的輸出功率為5.0 W，則關于充電過程下列說法正確的是
A.充電器的輸出電流為50 A
B.充電器的輸出電流為1.0 A
C.手機鋰電池的發熱功率為1.0 W
D.電能轉化為化學能的功率為5.0 W
8.(2024·廣州市高二期中)現有標有“110 V　40 W”的燈泡L1和標有“110 V　100 W”的燈泡L2及一只最大阻值為500 Ω的滑動變阻器R，將它們接在220 V的電路中，在如圖所示的幾種接法中，兩個燈泡可以正常發光，且整個電路消耗功率最小的是
A.　　　　　　　　B.
C.　　　　　　　　D.
9.下表是某品牌電動自行車的主要技術參數。
整車質量 40 kg 蓄電池工作電壓 36 V
最高車速 30 km/h 一次充電電耗 0.88 kW·h
電動機效率 75% 充電時間 8 h
最大騎行噪聲 62 dB 一次充電連 續行駛里程 50 km
質量m=60 kg的人騎該電動自行車在水平路面上以6 m/s的速度勻速行駛，受到的阻力是人與車總重的0.02。重力加速度g取10 m/s2，則該過程中通過電動機的電流約為
A.1.1 A B.2.2 A C.3.3 A D.4.4 A
10.(8分)一臺小型電動機在3 V電壓下工作， 勻速提升重力為4 N的物體時，通過它的電流是0.2 A，在30 s內將該物體勻速提升3 m。不計除電動機線圈發熱之外的能量損失，求：
(1)(2分)電動機的輸入功率；
(2)(4分)在提升重物的30 s內電動機線圈所產生的熱量；
(3)(2分)線圈的電阻。
答案精析
1.ACD　[公式W=UIt是計算電路的總功的大小，適用于任何電路，A正確；當電路為純電阻電路時，根據歐姆定律I=， 可以推導出W=I2Rt、W=t，所以W=I2Rt、W=t只適用于純電阻電路，B錯誤；在非純電阻電路中，UI表示的是總功率的大小，而I2R只是電路中發熱功率，還有對外做功的功率的大小，所以UI>I2R，C正確；Q=I2Rt適用于任何電路中的焦耳熱的計算，D正確。]
2.D　[電池儲存電能E=UIt=2.5×300×10-3 kW·h=0.75 kW·h，故選D。]
3.D　[B、C兩個燈泡并聯，UB=UC，B、C兩個燈泡消耗的實際功率相同，由P=得RB=RC，IA=2IB=2IC，由P=I2R及PA=PB=PC得RA∶RB∶RC=1∶4∶4，故選D。]
4.見解析
解析　當只有電熱水器A時，I== A=5.5 A
故UA=IRA=5.5×30 V=165 V，
PA=I2RA=5.52×30 W=907.5 W
當再并聯電熱水壺B時，總電流為I'== A≈8.11 A，A、B上的電壓UA'=UB=U-I'·2R=(220-8.11×2×5) V=138.9 V
電熱水器A消耗的功率
PA'== W≈643.11 W
電熱水壺B消耗的功率
PB== W≈482.33 W。
5.B　[電阻R和電動機M串聯，流過兩用電器的電流相同。電阻R跟電動機M線圈的電阻相等，則由焦耳定律可知兩者產生的熱量相等，則Q1=Q2，電動機正常工作時為非純電阻用電器，消耗的電能絕大部分轉化為機械能，少部分轉化為熱能Q2，電流通過R做的功等于Q1，所以電流通過電動機M做的功要大于電流通過電阻R做的功，則W1IR，則U16.D　[電動機發熱的功率P熱=I2r=52×0.4 W=10 W
總功率P=IU=1 100 W
對外做功的功率P出=P-P熱=1 090 W，故選D。]
7.B　[輸出電流為I== A=1.0 A，故A錯誤，B正確；
手機鋰電池的發熱功率為
Pr=I2r=12×0.1 W=0.1 W，故C錯誤；
充電過程電能轉化為化學能的功率
P=P-Pr=5.0 W-0.1 W=4.9 W，故D錯誤。]
8.C　[L1(110 V　40 W)和L2(110 V　100 W)的額定電壓相同，由P=可知R1>R2，A圖中由串聯電路電流相等，兩燈的電壓不相等，可知圖中L1、L2一定不會同時正常發光，故A錯誤；
D圖中燈L2與滑動變阻器并聯，總電阻小于L2的電阻，所以燈L2兩端的電壓小于燈L1兩端的電壓，圖中L1、L2一定不會同時正常發光，故D錯誤；
由并聯電路電壓相等特點可知B圖中L1、L2電壓相等，兩燈可以正常發光，P總=2(P1+P2)；C圖中L1與滑動變阻器并聯，總電阻小于L1的阻值，可能與L2的阻值相等，則兩燈可以正常發光，P總'=2P2，所以P總>P總'，所以消耗功率最小的是C圖電路，故選C。]
9.D　[由題可知，勻速行駛時人與車受到的阻力為
Ff=(m+m車)g×0.02=20 N
則騎行過程中車的機械功率為P=Ffv=120 W
由表格知電動機效率為η=75%
則電動機的總功率為P'==160 W
由表格知電動機輸入電壓為36 V，
則其電流為I== A≈4.4 A。]
10.(1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω
解析　(1)電動機的輸入功率
P入=UI=3×0.2 W=0.6 W。
(2)電動機提升重物的機械功率
P機=Fv=4× W=0.4 W
根據能量關系P入=P機+PQ
得熱功率PQ=P入-P機=(0.6-0.4) W=0.2 W
所產生熱量Q=PQt=0.2×30 J=6 J
(3)根據焦耳定律Q=I2Rt
得線圈電阻R== Ω=5 Ω。

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