第5章 第一节 电路中的能量（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

第五章 电能与能源的可持续发展 电路中的能量 第 一 节 核心素养导学 物理观念 (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。 (3)知道闭合电路中的能量转化关系。 科学思维 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，理解电功和电热的区别和联系。 科学态度 与责任 (1)能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。 (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。 续表 1 四层学习内容1落实必备知识 2 四层学习内容2强化关键能力 3 四层学习内容3·4浸润学科素养和核心价值 CONTENTS 目录 4 课时跟踪检测 四层学习内容1落实必备知识 一、电功和电功率 1.电功 (1)定义：电流通过一段电路时，自由电荷在___________的推动下做定向移动，电场力对___________所做的功，称为电功。 (2)公式：W=________，单位：_________，符号：_____。 电场力 自由电荷 UIt 焦耳 J 2.电功率 (1)定义：电流做功与完成这些功____________之比叫作电功率。 (2)公式：P=____=UI，单位：_____，符号：____，1 kW=103 W。 [微点拨] W=UIt，在科学研究中称为静电力做功，在生产生活中称为电流做功，简称电功。 所用时间 瓦特 W 二、焦耳定律 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量与_________________成正比，与_____________及___________成正比。 (2)公式：Q=_______。 2.热功率：一段电路因发热而消耗的功率，P=_______。 电流的二次方 导体的电阻 通电时间 I2Rt I2R 三、闭合电路中的能量 功率 电源的功率 电源的输出功率 电源的内耗功率 公式 P=______ P出=_______ P内=_______ 意义 _____提供电能的_______ _________消耗电能的功率 ________消耗电能的功率 关系 P=___________ EI U外I U内I 电源 功率 外电路 内电路 P出+P内 1.如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，电荷从左端到达右端所用的时间为t，则在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少?把这些电荷从左端移到右端，电场力做功是多少? 提示：由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q=It，根据静电力做功的公式W=qU，可得W=UIt。 2.如图所示，是一种过去常用的电炉子。 (1)该用电器电路是纯电阻电路，还是非纯电阻电路? 提示：纯电阻电路。 (2)电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线几乎不发热? 提示：电炉丝电阻较大，通电相同时间，电炉丝产生的热量较多。 3.电吹风工作时，将电能转化为什么能?电风扇工作时，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：电吹风和电风扇都有电动机，电能转化为内能和机械能，电熨斗工作时将电能转化为内能。 四层学习内容2强化关键能力 当家中只开一盏节能灯时，电能表的表盘转得很慢，而用电烧水壶烧水时，电能表的表盘转得很快。 新知学习(一)　对电功和电功率的理解 任务驱动 那么节能灯和电烧水壶在相同时间内，哪个用电器消耗电能多?哪个用电器的电功率大? 提示：电烧水壶在相同时间内消耗电能多，对应电功率大。　 1.对电功的理解 (1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。 (2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。 (3)电功W=UIt=qU对任何电路都适用。 重点释解 2.对电功率的分析 (1)电功率P==UI对任何电路都适用。 (2)额定功率和实际功率 额定功率 用电器正常工作所消耗的功率 实际功率 用电器在实际电压下电流做功的功率 3.对电功、电功率的三点说明 (1)电功W=UIt适用于任何电路。 (2)在纯电阻电路中，由于I=，所以在纯电阻电路中的电功可表示为W=UIt=I2Rt=t。 (3)P=UI适用于任何电路，在纯电阻电路中P=UI=I2R=。 1.(多选)室内有几种用电器，1.0 kW的电磁炉、150 W的洗衣机、800 W的电水壶、200 W的电视机和2.5 kW的空调器。如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是 (　 ) A.电磁炉和洗衣机 B.电水壶和空调器 C.电磁炉和空调器 D.洗衣机、电视机和空调器 针对训练 √ √ 解析：电路中允许的最大功率为Pm=UI=2 860 W。用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可能同时使用，故选项B、C正确。 2.某插座的额定电流为10 A，以下电器单独使用该插座时，安全的是 (　 ) ①额定功率为60 W，额定电压为220 V的电风扇 ②额定功率为1 200 W，额定电压为220 V的洗衣机 ③额定功率为3 000 W，额定电压为220 V的取暖器 ④额定功率为4 500 W，额定电压为220 V的电热水器 A.①或② B.仅① C.③或① D.仅④ √ 解析：根据电功率公式P=，可计算得①②③④中用电器的电流分别为I1= A≈0.27 A，I2= A≈5.5 A，I3= A≈13.6 A，I4= A≈20.5 A，故只有①②两种用电器可以安全使用，B、C、D均错误，A正确。 3.一根电阻丝在通过2 C的电量时，消耗电能是8 J。若在相同时间内通过1 C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能W分别为 (　 ) A.U=4 V，W=4 J B.U=4 V，W=2 J C.U=2 V，W=4 J D.U=2 V，W=2 J √ 解析：因为电阻丝在通过2 C的电量时，消耗的电能是8 J，由W=qU得：此时电压为U== V=4 V，当在相同的时间内通过电阻丝的电量是1 C时，根据I=可知：I'=，电阻不变，根据U=IR可知，此时电阻丝两端电压为U'== V=2 V，电阻丝在这段时间内消耗的电能为W'=q'U'=1×2 J=2 J，故D正确，A、B、C错误。 在现代化生产生活中，电动机是我们的得力助手，能够帮我们处理许多问题。 新知学习(二)　电功与电热的关系 任务驱动 (1)对于电动机的电路，电流做功把电能转化成什么能量? 提示：电动机把电能转化成内能和机械能。 (2)流过电动机的电流I、两端的电压U、电动机本身的电阻R三者之间有怎样的关系? 提示：在相同时间t内，根据UIt=I2Rt+W其他可得，I<，不再遵循欧姆定律。 1.纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化 重点释解   纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻，电能全部转化成内能 除内能外，还把电能转化成其他形式的能 能量转 化情况   纯电阻电路 非纯电阻电路 电功 W=IUt=I2Rt=t W=IUt 热功 Q=IUt=I2Rt=t Q=I2Rt 关系 W=Q W>Q，W=Q+E其他 电功率 P=IU=I2R= P=IU   纯电阻电路 非纯电阻电路 热功率 P热=IU=I2R= P热=I2R 关系 P=P热 P>P热，P=P热+P其他 欧姆定律是否成立 成立，有U=IR，I= 不成立，有U>IR，I< 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 2.电动机的功率和效率 (1)输入功率：电动机的总功率。由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总=UI。 (2)输出功率：电动机做有用功的功率。 (3)热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率P热=I2R。 (4)功率关系：P总=P出+P热。 (5)电动机的效率：η=。 [典例]　在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。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0.5 A和 1.0 V；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2.0 A和15.0 V。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。 典例体验 [答案]　22.0 W　2 Ω [解析]　当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V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r== Ω=2 Ω 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和15.0 V， 则电动机的总功率P总=U2I2=15.0×2.0 W=30.0 W 线圈电阻的热功率P热=r=2.02×2 W=8.0 W 所以电动机的输出功率 P输出=P总-P热=30.0 W-8.0 W=22.0 W。 [拓展]　上述[典例]中，若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物，该重物的质量为多少?(g=10 m/s2) 提示：P输出=mgv，则m==2.2 kg。 /方法技巧/ 电动机电路的分析与计算 1.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=IR对于纯电阻电路和非纯电阻电路都适用 D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路 针对训练 √ 解析：由电功率公式P=知，电功率越大，表示电流做功越快，对于一段电路，有P=UI，I=，焦耳热Q=Rt，可见Q与P、t都有关，所以，P越大，Q不一定越大，选项A错误；W=UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而W=I2Rt= t只适用于纯电阻电路，选项B错误；U=IR只能用于纯电阻电路中，非纯电阻电路不适用，选项C错误；Q=I2Rt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。 2.(多选)现有一个排气扇，如图所示，排气扇电动机的线圈电阻为0.2 Ω，当它两端电压为110 V时，通过的电流为5 A。则这台排气扇 (　 ) A.每分钟消耗的电能是33 000 J B.每分钟产生的热量是300 J C.输出功率是545 W D.工作效率是82.5% √ √ √ 解析：排气扇的电功率是P=UI=110×5 W=550 W，每分钟消耗的电能是E=Pt=550×60 J=33 000 J，A正确；每分钟产生的热量是Q=I2rt=52×0.2×60 J=300 J，B正确；排气扇的输出功率是P出=UI-I2r=110×5 W-52×0.2 W=545 W，C正确；排气扇的工作效率是η=×100%=×100%≈99%，D错误。 1.串联电路功率关系 (1)各部分电路电流I相同，根据P=I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比(纯电阻电路)。 (2)总功率P总=UI=(U1+U2+…+Un)I=P1+P2+…+Pn。 新知学习(三)　串、并联电路中的电功率 重点释解 2.并联电路功率关系 (1)各支路电压相同，根据P=，各支路电阻上的电功率与电阻成反比(纯电阻电路)。 (2)总功率P总=UI=U(I1+I2+…+In)=P1+P2+…+Pn。 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]　有额定电压都是110 V，额定功率PA=100 W，PB=40 W 的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是 (　 ) 典例体验 √ [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]　若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电路，因为RA<RB，所以UA<UB，即UB>110 V，B灯将被烧坏；对B电路，UB>U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA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110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W；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并=110 V，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。 /方法技巧/ 功率求解的技巧 (1)在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公式，如用电器电流相同时，用P=I2R比较，若电压相同时用P=比较，若电阻相同时，可根据I或U的关系比较。 (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，要明确求解的是什么功率。实际功率与额定功率不一定相等。 1.(多选)有甲、乙、丙三个电阻，R甲=2R乙=4R丙，则 (　 ) A.把它们串联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比P甲∶P乙=2∶1 B.把它们串联在电路中，甲、丙消耗的电功率之比P甲∶P丙=1∶4 C.把它们并联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比P甲∶P乙=2∶1 D.把它们并联在电路中，甲、丙消耗的电功率之比P甲∶P丙=1∶4 针对训练 √ √ 解析：把它们串联在电路中，通过它们的电流相等，所以根据公式P=I2R可得P甲∶P乙=R甲∶R乙=2∶1，P甲∶P丙=R甲∶R丙=4∶1，A正确，B错误；把它们并联在电路中，它们两端的电压相等，所以根据公式P=可得 P甲'∶P乙'=R乙∶R甲=1∶2，P甲'∶P丙'=R丙∶R甲=1∶4，故C错误，D正确。 2.有两个灯泡L1、L2，额定电压皆为3 V，额定功率分别为6 W、3 W，采用不同的接法，下列说法正确的是 (　 ) A.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W B.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6 W C.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为3 W D.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6 W √ 解析：由P=UI可得两灯泡的额定电流分别为I1===2 A，I2===1 A，两个灯泡的电阻分别为R1=== Ω，R2===3 Ω，若将它们串联接在电路中，则电路中的最大电流为1 A，两灯泡的总功率最大为Pm= =12×=4.5 W，故A正确，B错误；若将它们并联接在电路中，并联电路的电压是3 V时都达到额定功率，两灯泡的总功率最大为Pm'=P1+P2=9 W，故C、D错误。 四层学习内容3·4浸润学科 素养和核心价值 ◉科学思维——电动机发热功率和机械功率的计算 1.(选自人教版教材“例题”)一台电动机，线圈的电阻是0.4 Ω，当它两端所加的电压为220 V时，通过的电流是5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少? 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 提示：由焦耳定律可知，电动机发热的功率为P热=I2R=52×0.4 W =10 W 电动机消耗的电功率为P电=UI=220×5 W=1 100 W 根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为P机=P电-P热=1 100 W-10 W=1 090 W 这台电动机发热的功率为10 W，对外做功的功率为 1 090 W。 ◉科学态度与责任——自动扶梯最多乘载人数的确定 2.(选自鲁科版教材课后练习)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.5 m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，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120 W，则这台自动扶梯可同时乘载多少人? 答案：1 900 W　25人 解析：不载人时扶梯运行的电功率P0=UI=380×5 W=1 900 W。 设自动扶梯最多可同时乘载的人数为N，由P最大=P0+N×120可得： N= 人=25人。 1.如图所示，某抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M(电动机)，抽气扇有“弱吸”与“强吸”两个挡位，则 (　 ) 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 A.抽气扇须在点亮照明灯的情况下才能工作 B.闭合开关S1和S2，抽气扇处于“弱吸”挡 C.抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其机械功率不变 D.抽气扇正常工作时，电动机线圈的电阻小于其两端电压与流过电流的比值 √ 解析：抽气扇和照明灯是并联关系，抽气扇和照明灯可以各自独立工作，A错误；闭合开关S1和S2，电路中总电阻较小电流较大，抽气扇处于“强吸”挡，B错误；抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其机械功率增大，C错误；抽气扇正常工作时有UI=I2r+P机，可得=r+，可知电动机线圈的电阻小于其两端电压与流过电流的比值，D正确。 2.智能机器人被广泛应用各个领域，下表数据是某配送机器人工作的参数。配送机器人满载时，匀速行驶的速度为7.2 km/h，此时配送机器人以额定功率工作，所受阻力为总重量的0.02倍，g=10 m/s2，则配送机器人的内阻为 (　 ) A.2.5 Ω　　　　　　　　　 B.5 Ω C.10 Ω D.15 Ω √ 参数 额定电压 额定电流 机器人净重 最大承载量 数据 50 V 2 A 100 kg 100 kg 解析：由题意知，满载工作时输出功率P=Fv=0.02mgv=80 W，机器人满足UI=P+I2r，解得r=5 Ω，故选B。 3.如图所示，用充电宝为一手机电池充电。已知充电宝的输出电压U，输出电流I，手机电池的内阻为r，若U、I均恒定不变，则充电一段时间t内 (　 ) A.转化为手机电池的化学能为UIt B.手机电池产生的焦耳热为t C.手机电池充电效率为1- D.充电宝输出的电功率为UI+I2r √ 解析：充电宝的输出电压为U，输出电流为I，故充电宝的输出功率为P=UI，充电一段时间t内充电宝输出的电能为W=UIt，而手机电池产生的内能为Q=I2rt，所以转化为手机电池的化学能为UIt-I2rt，A、D错误；手机电池产生的焦耳热为Q=I2rt，因为手机电池不是一个纯电阻元件，则I≠，所以Q≠t，B错误；手机电池产生的热功率为P热=I2r，故手机电池充电功率即电能转化为化学能的功率为P出=UI-I2r，所以充电效率===1-，C正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A级——学考达标 1.有三个用电器，分别为笔记本电脑、电饭煲和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V，60 W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量(　 ) A.笔记本电脑最多　　　　 B.电饭煲最多 C.电风扇最多 D.一样多 √ 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：笔记本电脑在工作时是电能转化为光能、内能和机械能等，电饭煲在工作时是电能只转化为内能，电风扇在工作时是电能转化为机械能和内能，所以在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相同，电饭煲转化的内能最多，产生的热量最多，B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.如图所示，是某新款智能手表，其充电电压为5.0 V，充电电流为1 A。如果每4天要为手表充电2小时，当地电价为0.60元/度，则智能手表连续使用一年所需的电费约为 (　 ) A.0.06元　　　　　　　 B.0.6元 C.6元 D.60元 解析：手表充电一次所耗电的电能为W=UIt=0.01 kW·h，则智能手表连续使用一年所需的电费为E=0.01××0.6≈0.55元，电费约为0.6元，故选B。 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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，UI>I2R C.电功W=UIt只在纯电阻电路中适用 D.电热Q=I2Rt只在纯电阻电路中适用 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：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W电=W其他+Q，其中W电=UIt，Q=I2Rt，所以有W电>Q，即有UIt>I2Rt，所以UI>I2R，故B正确；电功公式W=UIt是对一切电路都适用，故C错误；电热公式Q=I2Rt适用于一切电路，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4.一个直流电动机所加电压为U，电流为I，线圈内阻为R，当它工作时，下述说法中错误的是 (　 ) A.电动机的输入功率为IU B.电动机的发热功率为I2R C.电动机的输出功率为IU-I2R D.电动机的输出功率为I2R 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：电动机的输入功率为P电=UI，故A正确，不符合题意；电动机的发热功率为P热=I2R，故B正确，不符合题意；电动机的输出功率为P出=P电-P热=UI-I2R，故C正确，不符合题意；D错误，符合题意。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5.如图是电解硫酸铜溶液的装置示意图，图中电压表示数为U，电流表示数为I，通电时间为t，则下列说法正确的是 (　 ) A.CuSO4溶液中的阳离子向铜板定向移动 B.IU是电能转化成化学能的功率 C.IUt是这段时间内电路消耗的总电能 D.IUt是这段时间内产生的总焦耳热 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：由于铜板接电源的正极，因此CuSO4溶液中的阴离子向铜板定向移动，A错误；该电路是非纯电阻电路，IU是消耗电能的总功率，其中有一部分转化为化学能，还有一部分产生焦耳热，因此IUt是这段时间内电路消耗的总电能，而I2rt是这段时间内产生的总焦耳热，其余的才转化为化学能，B、D错误，C正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6.手机电池容量(电量)和快速充电功能已经成为人们选择手机时的重要参考因素，如图为某品牌手机将锂电池电量从0~100%充满过程中充电功率P和充电时间t的关系图像，设充电过程中电池两端电压恒为4.35 V，不计其他能量损耗，则 (　 ) A.充电过程的平均功率为40 W B.充电过程的平均功率为60 W C.该电池的容量是2 000 mA·h D.该电池的容量是4 000 mA·h 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：题中P⁃t图像与坐标轴所围的面积表示电能，所以整个充电过程中充入电池的电能为E=70×4×60 J+40×10×60 J+×40×6×60 J=4.8×104 J，充电过程的平均功率为==40 W，故A正确，B错误；该电池的容量是q=≈3 065 mA·h，故C、D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7.如图所示是一台直流电动机的照片。当该电动机在额定电压下工作时，下列结论正确的是 (　 ) A.电动机的热功率是3 W B.电动机的输入功率为0.125 W C.电动机输出的机械功率是2.875 W D.电动机持续工作一小时耗电为0.03度 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：电动机热功率为P热=I2R=0.52×0.5 W=0.125 W，故A错误；电动机输入功率为P入=UI=6×0.5 W=3 W，故B错误；电动机输出的机械功率为P机=P入-P热=3 W-0.125 W=2.875 W，故C正确；电动机持续工作一小时耗电为W=P入t=0.003×1 kW·h=0.003 kW·h，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.其中R2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断开时为保温状态 C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，则R1∶R2=2∶1 D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时一半，则R1∶R2=(-1)∶1 2 3 4 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：由P=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，R2是供加热用的电阻丝，故A、B正确；要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，由P=I2R可得：电阻R2在保温与加热状态下的电流之比为1∶，所以(R1+R2)∶R2=∶1。则R1∶R2=(-1)∶1，故C错误，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.(8分)手持式挂烫机体型小，易携带，使用时，出蒸汽速度也快，随时随地都能熨烫衣服，完全不受场所空间限制，深受年轻一族的欢迎，下表为某型号手持挂烫机的规格参数。则：手持式挂烫机的额定电流为 　　 A；连续正常使用手持挂烫机5 min 所消耗的电能为　　 　 J。  2 3 4 5.45　 3.6×105 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：手持式挂烫机的额定电流I== A≈5.45 A；连续正常使用手持挂烫机5 min所消耗的电能E=Pt=1 200×5×60 J=3.6×105 J。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B级——选考进阶 10.(多选)某款新能源汽车是全球首款搭载“刀片电池”的车型。若该车装配了120块“刀片电池”，每块“刀片电池”的容量是200 A·h，平均工作电压是3.2 V，则下列说法正确的是(　 ) A.单块电池充满电后储存的电荷量是200 C B.单块电池充满电后储存的电能是640 W·h C.若该车在某次行驶中平均能耗是13 kW·h/100 km，则其续航里程是640 km D.若某块电池充电电流是200 A，则经过30 min可将该电池从其容量的30%充到80% 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：单块电池充满电后储存的电荷量是q=200 A·h=200 A·3 600 s =7.2×105 C，故A错误；单块电池充满电后储存的电能是E1=UIt=3.2 V ×200 A·h=640 W·h，故B正确；该车充满电后储存的电能为E=120E1 =120×0.64 kW·h=76.8 kW·h，则其续航里程是s=×100 km≈591 km，故C错误；若某块电池充电电流是200 A，则经过30 min可将该电池从其容量充到q=200 A×30 min=100 A·h，即为总容量的50%，故可将该电池从其容量的30%充到80%，故D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11.如图，电路中8个电阻的阻值r相同，r=1 Ω，另3个电阻阻值均为R=4 Ω，还有一个电阻阻值R0=2 Ω，将a、b与电源相连，电路中总电流为2 A，则电路消耗的总功率为P，其中R0上消耗的功率为P0，则 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.P=24 W，P0= W B.P=12 W，P0= W C.P=16 W，P0= W D.P=16 W，P0= W 解析： 2r与R0串联的总电阻为4 Ω，再与R并联的电阻为2 Ω，等于R0的电阻值，依此类推，ab间的总电阻为R总=2r+R0=2R0=4 Ω，根据P=I2R知电路消耗的总功率为P=R总=22×4 W=16 W；R0的电流与总电流的关系为=××=，则得I0=I总=×2 A= A，R0上消耗的功率为P0=R0=×2 W=W，故选C。 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.如图所示为小明同学家里购买的一款扫地机器人，工作过程遇电量不足20%时，会自动返回基座充电。小明同学仔细翻阅了这款扫地机器人的说明书，发现其工作参数如下表所示，则该扫地机器人 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 扫地机器人 电池 14.4 V/5 200 mA·h锂离子电池 产品重量 约4.7 kg 无线连接 WiFi智能快连 额定电压 14.4 V 额定功率 68 W 充电时间 <6小时 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 A.电阻一定为3.05 Ω B.实际工作电流一定为4.72 A C.充满电后正常工作的时间一定为1.1 h D.以额定功率工作时每分钟消耗电能一定为4 080 J √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：机器人不是纯电阻用电器，所以其电阻R≠= Ω=3.05 Ω，故A错误；由说明书可知，扫地机器人工作的额定电压为14.4 V，额定功率为68 W，则额定电流I== A≈4.72 A，实际工作电流不一定等于额定电流，B错误；根据电池容量5 200 mA·h可知，电量为q=5.2 A×3 600 s=18 720 C，由于机器人工作过程遇电量不足20%时，会自动返回基座充电，所以充满电后正常工作的时间为t==s≈0.88 h，故C错误；以额定功率工作时每分钟消耗电能为E=Pt=68×60 J=4 080 J，故D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.(12分)图甲所示的新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220 V电路中，在电饭锅工作的一段时间内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示。求： 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)电热丝R1的电阻； 答案： 110 Ω　 解析：由图乙电路图分析可知，当开关S、S1均闭合时，电阻R1和R2并联，电路中总电阻最小，电流最大。当开关S闭合，S1断开时，电路中电阻R1接入电路，此时电路中总电阻最大，电流最小，结合图丙分析可得R1==110 Ω。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)0~10 min内电饭锅消耗的电能。 答案：3.96×105 J 解析：由图丙可知，0~10 min电路电流为3 A，则消耗电能为W=UI1t=3.96×105 J。   2 3 4 $$