专题12.1 电路中的能量转化-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019必修第三册）

专题12.1 电路中的能量转化 【人教版】 【题型1 纯电阻电路能量分析】 【题型2 非纯电阻电路问题】 【题型3 联系实际问题】 【题型4 科学探究中的能量问题】 【题型1 纯电阻电路能量分析】 【例1】小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定。握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱(　　) A.通过的电流增大 B.两端的电压增大 C.阻值增大为原来的1.2倍 D.电功率增大为原来的1.44倍 【变式1-1】为了生活方便，电热水壶已进入千家万户，如果将一电热水壶接在220 V的电源两端，经时间t0电热水壶的开关自动切断，假设热量的损失不计、加热丝的阻值不受温度的影响。则(　　) A．如果将电热水壶接在110 V的电源两端，需经2t0的时间电热水壶的开关自动切断 B．如果将电热水壶接在110 V的电源两端，需经16t0的时间电热水壶的开关自动切断 C．如果将电热水壶接在55 V的电源两端，需经4t0的时间电热水壶的开关自动切断 D．如果将电热水壶接在55 V的电源两端，需经16t0的时间电热水壶的开关自动切断 【变式1-2】如图甲，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是(　　) A．L1中的电流为L2中电流的2倍 B．L3的电阻约为1.875 Ω C．L3的电功率约为0.75 W D．L2和L3的总功率约为3 W 【变式1-3】额定电压都是110 V、额定功率PA＝110 W和PB＝40 W的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是(　　) 【题型2 非纯电阻电路问题】 【例2】某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是(　　) 电吹风额定电压 220 V 电吹风额定功率 热风时：990 W 冷风时：110 W A.开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风 B.该电吹风中电动机的内电阻为440 Ω C.吹热风时电热丝的功率为990 W D.吹热风时通过电热丝的电流为4 A 【变式2-1】扫地机器人能有效清除地板上的灰尘等颗粒垃圾。若扫地机器人的电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，则(　 ) A．通过线圈的电流小于 B．通过线圈的电流等于 C．电动机的电功率为I2r D．电动机输出的机械功率为UI 【变式2-2】 (多选)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的内阻R2＝10 Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　　) A.I＝1.5 A B.I＜1.5 A C.P＝15 W D.P＜15 W 【变式2-3】(多选)如图甲所示，用内阻为r1的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r2，则时间t内(　 ) A．充电宝输出的电功率为UI－I2r1 B．充电宝的总功率为UI＋I2r1 C．手机电池产生的焦耳热为t D．手机电池增加的化学能为UIt－I2r2t 【题型3 联系实际问题】 【例3】如图所示是某品牌吊扇的相关参数，g取10 m/s2，以下说法正确的是(　 ) A．吊扇正常工作时通过吊扇电机的电流为0.25 A B．天花板对吊杆的拉力大小等于50 N C．吊扇正常工作时消耗的电能用于对空气做功 D．吊扇边沿A点的最大线速度大小为896π m/s 【变式3-1】某扫地机器人电池容量2 000 mA·h，额定工作电压15 V，额定功率30 W，则下列说法正确的是(　 ) A．扫地机器人的电阻是7.5 Ω B．题中mA·h是能量的单位 C．扫地机器人正常工作时的电流是2 A D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为4 h 【变式3-2】(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械能损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则(　　) 自重 40 kg 额定电压 48 V 载重 75 kg 额定电流 12 A 最大行驶速度 20 km/h 额定输出功率 350 W A.电动机的输入功率为576 W B.电动机的内电阻为4 Ω C.该车获得的牵引力为104 N D.该车受到的阻力为63 N 【变式3-3】新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工