第3节 电功与电热（分层作业）物理鲁科版2019必修第三册

第3节 电功与电热 目录 【A夯基础】 1 一、电功、电热的比较 1 二、纯电阻电路中的功率分配与计算 2 三、非纯电阻电路的综合问题 3 【B提能力】 4 【C链高考】 6 【A夯基础】 一、电功、电热的比较 1、关于电功和电热，下列说法正确的是（ ） A．电功是电流通过导体时产生的热量 B． 任何情况下，电功的公式W=UIt和电热的公式Q=I²Rt都可以直接通用 C． 在纯电阻电路中，电流做的功全部转化为内能，即W=Q D．在电动机中，电流做的功小于产生的热量 2、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，则电流做功越快，电路中产生的热量一定越多 B．W=UIt适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中， D．热量适用于任何电路 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 二、纯电阻电路中的功率分配与计算 4、两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为（　　） A．QA∶QB=1∶1 B．QA∶QB =2∶1 C．QA∶QB =1∶2 D．QA∶QB =4∶1 5、把相同灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使小灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是（ ） A. P甲=3P乙 B. P甲>P乙 C. P乙=3P甲 D. P乙>3P甲 6、如图的电路中，a、b、c为三根长度不同、横截面积和材料都相同的导体棒。开关闭合后，在相同时间内三根导体棒产生的热量（　　） A．a最多 B．b最多 C．c最多 D．都相等 三、非纯电阻电路的综合问题 7、如图所示，电阻，电动机线圈电阻。当开关S断开时，电流表的示数为0.5A；当电键S闭合后，电动机转起来，电路两端电压不变，电流表显示的电流和电路消耗的电功率应是（　　） A． B． C． D． 8、如图所示，电阻R和电动机M串联接到电路中，已知电动机线圈的电阻阻值跟电阻R的阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机M做功为W2，产生热量为Q2，则(　　) A．U1<U2，Q1＝Q2 B． U1＝U2，Q1＝Q2 C．W1＝W2，Q1>Q2 D．W1<W2，Q1<Q2 【B提能力】 9、下列关于电功和电功率的说法中，正确的是(　　) A．电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能 B．电流做功越多，则功率越大 C．电功率越小，则电流做的功一定越少 D．额定电压相同的电阻A和B，额定功率PA＞PB，两者串联后接在电路中，持续一段时间后，实际消耗的电能WA＞WB 10、电动汽车一般有两种充电模式：慢充和快充，两种充电模式下电池充满电之后电池存储的电能都是一样的。假设快充和慢充，给汽车充电的电源电压都是市电。某型号电动汽车采用快充方式0.5小时电池可从充到，采用慢充方式4.9小时电池可从充到。若充电过程中各种发热损失不计，则快充方式与慢充方式充电过程中充电电流大小之比为（　　） A． B． C． D． 11、(多选)国庆期间小明去逛超市，遇到打折促销买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及图示电路图，下列说法正确的是(　　) A．该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5 Ω B．该电吹风电动机M的内阻为193.5 Ω C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风 D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J 12、如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有“6V，12W”字样，电动机线圈的电阻0.5Ω。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是（   ） A．灯泡正常发光时的电阻为2Ω B．电动机的输入功率为10W C．电动机线圈电阻的发热功率为2W D．整个电路消耗的电功率为14W 13、如图所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示。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r，则时间t内(　　) A．充电宝输出的电功率为UI＋I2r B．充电宝产生的热功率为I2r C．手机电池产生的焦耳热为t D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt 14、（多选）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“强吸”和“弱吸”两个档位，内部电路如图所示。抽气扇额定电压为220V，额定功率为220W，线圈内阻为20Ω，则（　　） A．保持、闭合，断开，抽油烟机处于“弱吸”档 B．保持、闭合，断开，抽油烟机处于“弱吸”档 C．闭合、，抽气扇的输出功率为200W D．闭合、，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率小于220W 15、电动平衡车是一种绿色环保、智能时尚的代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器来检测车体姿态的变化，通过伺服控制系统驱动电机进行相应调整，以保持正常工作。某平衡车使用的电机额定功率P＝700 W，额定电压U＝35 V，车身自重m＝15 kg，设平衡车行驶时受到的阻力为人和车总重的0.1倍，小明质量M＝65 kg，重力加速度g取10 m/s2。当小明以速度v＝5 m/s驾驶平衡车在公路上匀速行驶时，电机恰好达到额定功率。求： (1)5分钟内电机所消耗的电能； (2)电机的输出功率； (3)电机的内阻。 【C链高考】 16、（2025·浙江·高考真题）我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程，其参数之一为。其中单位“”（瓦时）对应的物理量是（　　） A．能量 B．位移 C．电流 D．电荷量 17、(2024·海南卷·高考真题)虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻在0～240 Ω之间不稳定变化，可等效为电阻RC。已知MN两端电压U＝220 V，A与B的电阻RA＝RB＝24 Ω，求： (1)MN间电阻R的变化范围； (2)当RC＝240 Ω时，电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。 18、（2023·辽宁卷·改编）某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R的阻值，使电动机不转动，此时电流表和电压表的示数分别为I1和U1。重新调节R的阻值，使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为I2和U2。则 A. 这台电动机的线圈电阻为 B. 这台电动机正常运转时线圈的发热功率为U1I1 C. 这台电动机正常运转时的输出功率为U2I2－ D. 这个电源的内阻为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 电功与电热 目录 【A夯基础】 1 一、电功、电热的比较 1 二、纯电阻电路中的功率分配与计算 2 三、非纯电阻电路的综合问题 3 【B提能力】 4 【C链高考】 6 【A夯基础】 一、电功、电热的比较 1、关于电功和电热，下列说法正确的是（ ） A. 电功是电流通过导体时产生的热量 B. 任何情况下，电功的公式W=UIt和电热的公式Q=I²Rt都可以直接通用 C. 在纯电阻电路中，电流做的功全部转化为内能，即W=Q D. 在电动机中，电流做的功小于产生的热量 【答案】C 【详解】A选项混淆了电功和电热的概念。B选项只在纯电阻电路中通用。D选项电流做的功应为电功大于电热。故C正确。 2、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，则电流做功越快，电路中产生的热量一定越多 B．W=UIt适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中， D．热量适用于任何电路 【答案】A 【详解】电功率越大，则电流做功越快，但电路中产生的热量不一定多，故A错误；电功的定义式为适用于任何电路，而计算式只适用于纯电阻电路，故B正确；在非纯电阻电路中，电流所做的功等于产生的热量与其他形式的能之和，所以即故C正确；电路热功率的定义式为适用于计算任何电路中产生的热量，故D正确。故选A。 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 【答案】D 【详解】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。 二、纯电阻电路中的功率分配与计算 4、两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为（　　） A．QA∶QB=1∶1 B．QA∶QB =2∶1 C．QA∶QB =1∶2 D．QA∶QB =4∶1 【答案】B 【详解】由电阻定律可得则电阻丝A的电阻为电阻丝B的电阻 所以由焦耳定律可得代入数值可得故选B。 5、把相同灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使小灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是（ ） A. P甲=3P乙 B. P甲>P乙 C. P乙=3P甲 D. P乙>3P甲 【答案】A 【详解】灯泡正常发光，甲电路灯泡并联，因此流过滑动变阻器的电流是乙的3倍，由P=IU得 P甲=3P乙故选C。 6、如图的电路中，a、b、c为三根长度不同、横截面积和材料都相同的导体棒。开关闭合后，在相同时间内三根导体棒产生的热量（　　） A．a最多 B．b最多 C．c最多 D．都相等 【答案】C 【详解】根据串联关系，可知流过三根导体棒的电流相同，由题意可知三根导体棒的电阻率，横截面积都相同，由电路图可知三根导体棒的长度关系为根据电阻定律可得三根导体棒的电阻大小关系根据焦耳定律可知在相同时间内三根导体棒产生的热量大小关系 选项C正确，ABD错误；故选C。 三、非纯电阻电路的综合问题 7、如图所示，电阻，电动机线圈电阻。当开关S断开时，电流表的示数为0.5A；当电键S闭合后，电动机转起来，电路两端电压不变，电流表显示的电流和电路消耗的电功率应是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】当开关断开时，由欧姆定律可得，电源电压为当开关闭合时，由于电源电压不变，通过R1的电流仍为0.5A，电动机转动起来后，电动机为非纯电阻电路，其中的电流满足 故电流表的示数满足电路消耗的电功率为故选C。 8、如图所示，电阻R和电动机M串联接到电路中，已知电动机线圈的电阻阻值跟电阻R的阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机M做功为W2，产生热量为Q2，则(　　) A. U1<U2，Q1＝Q2 B. U1＝U2，Q1＝Q2 C. W1＝W2，Q1>Q2 D. W1<W2，Q1<Q2 【答案】A 【详解】电动机是非纯电阻元件，其两端电压U2>IR＝U1，B错误；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此W1<W2，C错误；电流产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A正确，D错误。 【B提能力】 9、下列关于电功和电功率的说法中，正确的是(　　) A．电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能 B．电流做功越多，则功率越大 C．电功率越小，则电流做的功一定越少 D．额定电压相同的电阻A和B，额定功率PA＞PB，两者串联后接在电路中，持续一段时间后，实际消耗的电能WA＞WB 【答案】A 【详解】电流做功的本质就是电场力驱动电荷定向移动做功，把电能转化为其他形式的能。根据电功率的定义式：P＝，可知电功率的大小与做功的多少无关。额定电压相同的电阻A和B，额定功率PA＞PB，由P＝可知：RA＜RB；两者串联后接在电路中，流过两个电阻的电流是相等的，由公式：W＝I2·Rt，可知持续一段时间后，实际消耗的电能WB＞WA。故A正确，B、C、D错误。 10、电动汽车一般有两种充电模式：慢充和快充，两种充电模式下电池充满电之后电池存储的电能都是一样的。假设快充和慢充，给汽车充电的电源电压都是市电。某型号电动汽车采用快充方式0.5小时电池可从充到，采用慢充方式4.9小时电池可从充到。若充电过程中各种发热损失不计，则快充方式与慢充方式充电过程中充电电流大小之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设快充方式充电过程中充电电流大小为，则有慢充方式充电过程中充电电流大小为，则有联立可得故选B。 11、(多选)国庆期间小明去逛超市，遇到打折促销买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及图示电路图，下列说法正确的是(　　) A．该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5 Ω B．该电吹风电动机M的内阻为193.5 Ω C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风 D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J 【答案】A、C 【详解】吹热风时，电热丝和电动机一起工作，功率为电阻R和电动机功率之和，为1 000 W，吹冷风时，只有电动机在工作，功率为250 W，故电阻R上的功率为750 W，根据R＝得出，该电吹风发热电阻R的阻值为R＝ Ω≈64.5 Ω，故A正确；电动机的内阻不能求解出来，因为不知道电动机输出的机械功率，故B错误；当开关S1断开、S2闭合时，只有电动机在转动，加热电阻没有工作，电吹风吹冷风，故C正确；当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为250 J，故D错误。故选A、C。 12、如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有“6V，12W”字样，电动机线圈的电阻0.5Ω。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是（   ） A．灯泡正常发光时的电阻为2Ω B．电动机的输入功率为10W C．电动机线圈电阻的发热功率为2W D．整个电路消耗的电功率为14W 【答案】C 【详解】灯泡正常发光时的电流为灯泡的电阻为 ，A错误；电动机的电压为电动机输入功率为，B错误；电动机线圈电阻的发热功率为，C正确；整个电路消耗的电功率为，D错误。故选C。 13、如图所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示。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r，则时间t内(　　) A．充电宝输出的电功率为UI＋I2r B．充电宝产生的热功率为I2r C．手机电池产生的焦耳热为t D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt 【答案】D 【详解】选D。充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为UI，故A错误；充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以产生的热功率不一定为I2r，故B错误；U是充电宝的输出电压，不是内电压，所以不能用·t计算电池产生的焦耳热，手机电池产生的焦耳热应为I2rt，故C错误；由题的已知条件可得手机电池存储的化学能为UIt－I2rt，故D正确。 14、（多选）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“强吸”和“弱吸”两个档位，内部电路如图所示。抽气扇额定电压为220V，额定功率为220W，线圈内阻为20Ω，则（　　） A．保持、闭合，断开，抽油烟机处于“弱吸”档 B．保持、闭合，断开，抽油烟机处于“弱吸”档 C．闭合、，抽气扇的输出功率为200W D．闭合、，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率小于220W 【答案】B、C 【详解】根据电路图，可知保持、闭合，断开，定值电阻被短路，抽油烟机两端的电压为额定电压220V，功率最大，处于“强吸”档，故A错误；根据电路图，可知保持、闭合，断开，抽油烟机与定值电阻串联，其两端的电压小于额定电压220V，处于“弱吸”档，故B正确；根据电路图，可知闭合、，抽气扇的输出功率为故C正确；闭合、，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率为故D错误。故选BC。 15、电动平衡车是一种绿色环保、智能时尚的代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器来检测车体姿态的变化，通过伺服控制系统驱动电机进行相应调整，以保持正常工作。某平衡车使用的电机额定功率P＝700 W，额定电压U＝35 V，车身自重m＝15 kg，设平衡车行驶时受到的阻力为人和车总重的0.1倍，小明质量M＝65 kg，重力加速度g取10 m/s2。当小明以速度v＝5 m/s驾驶平衡车在公路上匀速行驶时，电机恰好达到额定功率。求： (1)5分钟内电机所消耗的电能； (2)电机的输出功率； (3)电机的内阻。 【答案】(1) 2.1×105 J　(2)400 W　(3)0.75 Ω 【详解】(1)300秒(5分钟)内，电机所消耗的电能：E＝W＝Pt， 解得：E＝2.1×105 J (2)由匀速运动可知，牵引力： F＝Ff＝0.1(m＋M)g 解得：F＝80 N 电机输出功率：P输出＝Fv＝400 W (3)电机的热功率： P热＝P－P输出＝700 W－400 W＝300 W 由P＝UI得，I＝＝20 A 由P热＝I2R得：R＝＝0.75 Ω 【C链高考】 16、（2025·浙江·高考真题）我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程，其参数之一为。其中单位“”（瓦时）对应的物理量是（　　） A．能量 B．位移 C．电流 D．电荷量 【答案】A 【详解】根据电功W=Pt可知W·h是能量的单位。故选A。 17、(2024·海南卷·高考真题)虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻在0～240 Ω之间不稳定变化，可等效为电阻RC。已知MN两端电压U＝220 V，A与B的电阻RA＝RB＝24 Ω，求： (1)MN间电阻R的变化范围； (2)当RC＝240 Ω时，电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。 【答案】(1)12 Ω≤R≤22 Ω　(2)16.7 W 【详解】(1)根据电路可知当RC＝0时MN间电阻R的阻值最小，R＝＝12 Ω 当RC＝240 Ω时MN间电阻R的阻值最大，R＝＝22 Ω 故MN间电阻R的变化范围为12 Ω≤R≤22 Ω。 (2)当RC＝240 Ω时，通过电热器B的电流 I＝ 此时电热器B消耗的功率PB＝I2RB 解得PB≈16.7 W。 18、（2023·辽宁卷·改编）某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R的阻值，使电动机不转动，此时电流表和电压表的示数分别为I1和U1。重新调节R的阻值，使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为I2和U2。则 A. 这台电动机的线圈电阻为 B. 这台电动机正常运转时线圈的发热功率为U1I1 C. 这台电动机正常运转时的输出功率为U2I2－ D. 这个电源的内阻为 【答案】A、C 【详解】从电路图中可以看出,电动机和滑动变阻器串联,电压表测量电动机两端的电压,电流表测量电路电流,根据公式可求电动机停转时的电阻; 利用公式可求电动机的总功率,根据公式可求电动机克服本身阻力的功率,总功率与电动机克服自身电阻功率之差就是电动机的输出功率. A、电动机不转动时满足欧姆定律,电动机的电阻 ;故A对； B、正常转动时的发热功率为 ，故B错； C、这台电动机正常运转时输入功率为 ,所以输出功率为 ，故C对； D、若滑动变阻器的阻值R恒定不变不变，则根据闭合电路欧姆定律可知： 则解得： ，由于变阻器的阻值变化，且不知道具体是多少，所以电源内阻不等于，故D错；故选A、C 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $