第七节 电功、电功率及焦耳定律（导学案）物理沪科版2020必修第三册

第七节 电功、电功率及焦耳定律 导学案 1．理解电功、电功率、电热、热功率及它们之间的关系.2.应用焦耳定律解决相关问题. 3.区分电功和电热，会在非纯电阻电路中正确计算电功和电热． 【知识回顾】 一、电功 1．概念：___________所做的功称为电功。 2．物理意义：描述___________转化为其他形式的能的多少。 3．实质：导体中的___________对___________的作用力做的功。 4．公式：W = ___________=___________。 如果电路是纯电阻电路，满足 U = IR，代入上式，还有 W = ___________=___________。 5．单位：焦耳，简称焦，符号是 J。日常生活中的常用单位：千瓦·时（kW·h）。 二、电功率 1．概念：电流所做的功与完成这些功所用的时间之比称为电功率，用 P 表示。 2．物理意义：描述电流做功的_______。 3．公式：P = ___________=___________。 如果电路是纯电阻电路，还有 P = ___________=___________。 4．单位：瓦特，简称瓦，符号是 W。 三、焦耳定律 1．内容：电流通过导体产生的热量 Q，与电流 I 的二次方，电阻 R，时间 t 成正比。通常把电流流过导体时产生的热量称为__________，也称为___________。 2．表达式：Q = ___________ 3．热功率：电流通过导体产生的热量时间之比之比，即 P = = ___________。 四、电功和电热的区别 1．纯电阻电路：电路将消耗的电能全部用于发热（如电熨斗、饭煲等），即 W = Q。满足： W = Q = UIt = t = I2Rt P电 = P热 = UI = = I2R 2．非纯电阻电路：电能并不全都转化为内能，有部分电能转化为机械能或化学能（如电动机或电解槽等），即 W > Q。 · 电功只能用 W = UIt，电热只能用 Q = I2Rt，且 W > Q；由 UIt > I2Rt 推出 U > IR，即非纯电阻电路中欧姆定律不成立。 · 电功率只能用 P电 = UI，热功率只能用 P热 = I2R，且 P电 > P热，P出 = P电 − P热。 【自主复习】 1．电源的总功率：就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率． ①任意电路：． ②纯电阻电路：． 2．电源输出功率：整个外电路上消耗的电功率． ①任意电路：． ②纯电阻电路： 由与外电阻的关系图像可以看出： ①当时，电源的输出功率最大，为，但效率不是最大，而是只有50%． ②当时，随着的增大，输出功率越来越小． ③当时，随着的增大，输出功率越来越大． ④当时，每个输出功率对应两个外电阻和，且，因此需要注意题目中可能出现双解的情况． 3．电源内耗功率：内电路上消耗的电功率 4．电源的效率：指电源的输出功率与电源的功率之比，即 ①任意电路： ②纯电阻电路： 提高纯电阻电路效率的方法：越大，越高． 什么是电功？ 我们把电流所做的功叫做电功（electric work）。电流做了多少功就表示有多少电能转化成其他形式的能。 电功实质上是导体中的电场对自由电荷的作用力做的功。设通过导体的恒定电流为 I，导体两端的电压为 U，则在时间 t 内电流通过这段导体的电荷量为 q = It，电场力对电荷所做的功为 W = qU = UIt 电功的单位是焦耳，简称焦，符号是 J。 什么是电功率？ 以前已经学过用功率表示机械做功的快慢，类似的，我们用电功率来表示电流做功的快慢。电流所做的功与完成这些功用的时间之比叫做电功率（electric power），用 P 表示。根据功率的定义式 P = ，将 W = UIt 代入得 P = UI 电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是 W。 大家谈 日常生活使用的电器上都贴有一个铭牌，标识该用电器的额定电压、额定功率或额定电流等。如图 10–61 所示是一台电风扇的铭牌，说说铭牌上标识的电学量及其含义。 图 10–61 某电风扇的铭牌 示例 1 一浴霸的额定功率 P = 1.1 kW、额定电压 U = 220 V。试问：该浴霸在正常工作时，通过的电流有多大？如果连续正常工作 30 min，消耗多少电能？ 分析：电流可由 I = 求解，消耗的电能即为这段时间电流做的电功。 解：设浴霸正常工作时电流为 I，则根据电功率的公式 P = UI，可得 I = = A = 5 A 浴霸连续正常工作时间 t = 30 min = 1 800 s，消耗电能 W = Pt = 1 100×1 800 J = 1.98×106 J 需要说明的是，由于焦耳这个单位较小，在日常生活中经常使用的电功单位是千瓦·时（kW·h）。1 kW·h 等于电功率为 1 kW 的用电器连续工作 1 h 所消耗的电能。因此，如需知道示例 1 中的浴霸消耗了多少千瓦·时电能，可由运行时间 t = 30 min = 0.5 h 及额定功率 P = 1.1 kW，得浴霸消耗电能 W = Pt = 1.1×0.5 kW·h = 0.55 kW·h 什么是电热？ 英国物理学家焦耳（J. P. Joule，1818—1889）经过多次实验指出：电流通过导体产生的热量 Q，与电流 I 的二次方、导体的电阻 R 和通电的时间 t 成正比。这就是焦耳定律（Joule’s law），即 Q = I2Rt 通常把电流流过导体时产生的热量称为电热，也叫做焦耳热。电流通过导体产生的热量与所用时间之比叫做热功率，其表达式为 P = = I2R 电路将消耗的电能全部用于发热，这样的电路称为纯电阻电路，典型的应用有电熨斗、电饭煲等。 示例 2 一台标有“220 V 1 000 W”字样的电热水器在额定电压下使用，1 min 产生多少热量？如果电路电压略有下降，降为 210 V，电热水器 1 min 放出的热量又是多少？ 分析：电热水器的电路可视作纯电阻电路，电功率等于热功率。当电压不是额定电压时，电热水器的实际功率就不是额定功率 1 000 W。 解：设该电热水器额定电压为 U、额定功率为 P、电阻为 R，则其 1 min 产生的热量 Q = Pt = 1 000×60 J = 6.0×104 J 根据 P = UI = ，可得电热水器的电阻 R = = Ω = 48.4 Ω 当电路电压 U1 为 210 V 时，电热水器 1 min 产生的热量 Q1 = t = ×60 J ≈ 5.5×104 J 由本示例可知，用电器只有在额定电压下，其电功率才是额定功率，如果电压发生变化，实际功率就会发生变化。 电功和电热有什么区别？ 如果电路是纯电阻电路，电能都转化为内能，这时电功 W 与电流所产生的热量 Q 相等，即 W = Q。 如果电路中有电动机或电解槽等用电器，则在这类非纯电阻电路中，电能并不全都转化为内能，有部分电能转化为机械能或化学能。这时，电功 W > 电热 Q，它们的差就是电能转化成机械能或化学能的部分。 示例 3 一台电动机的额定电压 U = 220 V，线圈的电阻 R = 0.8 Ω。正常工作时，它每秒产生的热量为 1 280 J，则正常工作时的电流为多大？电动机的输出功率为多大？ 分析：含有电动机的电路是非纯电阻电路，电能会转化为内能和机械能。应先根据电动机产生的热量算出通过线圈的电流 I；再根据电功率的公式 P = UI 算出电动机的输入功率 P，将输入功率减去转化为内能的功率 P热，就是电能转化为机械能的功率，也即输出功率 P输出。 解：设电动机正常工作时通过的电流为 I，1 s 产生的热量为 Q，则由 Q = I2Rt 得 I = = A = 40 A 电动机正常工作时输入功率 P = UI = 220×40 W = 8 800 W 电动机正常工作时的热功率 P热 = = W = 1 280 W 因此，电动机的输出功率 P 输出 = P − P 热 = (8 800 - 1 280) W = 7 520 W 一、填空题 1．用如图所示的电路来测量冲牙器电机输出的机械功率，电源的电动势为，内阻为，电阻，电动机的内阻；电动机正常工作时电压表示数为，不计电动机的摩擦损耗，则流过电动机的电流强度为 A，电动机输出的机械功率为 W。 二、综合题 新能源车以其环保、智能等优势越来越受到广大消费者的青睐，新能源车将逐步替代传统燃油汽车成为家庭用车的主流。某款国产纯电四驱SUV汽车，其说明书的相关数据如下：重量2440kg，搭载了108.8kWh大容量电池，电池能量密度为150Wh/kg。续航里程（充满电后汽车能行驶的最大路程）635公里，百公里耗电17.6kWh。最高时速达到180km/h。零至100km/h加速时间4.4秒。 请完成下列问题 2．下列哪种情况可以将汽车看作质点（　　） A．在倒车入库时 B．高速公路上检测车速时 C．避让障碍物时 D．交通事故中核定责任时 3．该款SUV汽车，在某次充电过程中，显示充电功率为6.1kW，电量剩余为35%，充电剩余时间为11小时30分钟。该电池的实际最大容量为 （保留小数点后1位数字）。充满电后，在某路段实际运行过程中，屏幕显示：近50公里内计算得出每百公里平均耗电22kWh。如果按照这样的耗电，该车实际能续航 公里（保留小数点后1位数字）。 4．提速快是新能源汽车的一个重要优势。假设该SUV汽车在说明书提供的最短时间内，速度从零提速至的过程是匀加速直线运动，则其平均加速度大小为 （保留2位有效数字），这过程中，汽车行驶的距离为 m（保留2位有效数字）。 充电宝、用电器自带的蓄电池等，使我们的生活变得更加便利。 5．充电宝内部的主要部件是锂电池，实际上是一个电源，可以给手机充电。某充电宝的铭牌标注的是“10000mA·h”和“3.7V”，若某机场规定：严禁携带额定能量超过的充电宝搭乘飞机。关于充电宝下列说法中正确的是（　　） A．是能量的单位 B．该充电宝的额定能量是 C．是功率的单位 D．该充电宝可以带上飞机 6．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电的过程中，充电宝的输出电压、输出电流可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间内（　　） A．充电宝输出的电功为 B．充电宝产生的热功率为 C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为 7．智能扫地机器人是一种智能家用电器，能自动在房间内完成地板清洁工作，如今已慢慢普及，成为现代家庭的常用家电。某款智能扫地机器人，其参数见表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率。下列说法正确的是（　　） 电池容量 5000mA·h 充电器输出 24V/1000mA 工作电压 24V 额定功率 40W A．该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为 B．该扫地机器人最多能储存的能量为 C．该扫地机器人充满电后能工作 D．该扫地机器人充满电后能工作 8．如图是一种可显示汽车蓄电池输出电压的车用充电头。小明观察到停车熄火状态下，单独打开前车灯时，充电头显示电压为；同时打开前后车灯后，电压降为。小明由此判断前后车灯是并联关系，他的判断依据是 。小明查阅行车手册后得知，前车灯和后车灯的额定电压相同，额定功率分别为和，由此推算出汽车蓄电池的电动势为 。 9．充电宝，又称为移动电源，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以随时随地给手机等数码设备充电或待机供电。充电宝一般由锂电芯或者干电池作为储电单元。充电宝自身的充电插头可直接通过交流电源对移动设备充电且自身具有储电功能，相当于一个充电器和备用电池的混合体。 (1)充电宝可以给手机充电。如图1所示，用内阻r的充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2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．手机电池产生的焦耳热为 B．手机的输入功率为UI C．充电宝产生的热功率为I2r D．手机电池储存的化学能为UIt (2)机场严禁携带能量超过160W⋅h的充电宝搭乘飞机。160W⋅h相当于 kg重物下落1m所具有的动能（重力加速度g取10m/s2）。一标有“30000mA⋅h，5V”的充电宝 （选填“能”或“不能”）携带乘机。 (3)如图，用输出电压为1.4V、输出电流为100mA的充电宝对内阻为的电池充电。充电时，电池消耗的热功率为 W，电能转化为化学能的功率为 W，每秒通过的电子数为 。 (4)“用DIS测量充电宝的电动势和内阻”的实验电路如图（a）所示。 ①：图中A，B分别为 传感器和 传感器。闭合开关前，滑动变阻器的滑动头P应置于 端（选填“a”或“b”）； ②：闭合开关后，调节滑动变阻器，测得两个电表的多组数据，作出的图像如图（b）所示。根据图像可求出该充电宝的电动势 V，内阻 。（结果均保留两位小数） 家庭电路由入户电源线（火线，零线）、电能表、总开关、断路器、用电器、导线、插座开关组成。火线相当于实验室电路的电源正极，零线相当于电源负极，火线和零线之间的电压为交流电，所以家庭电路比实验室电路连接要更注重安全性，尤其在电路出故障进行维修时要尽可能避免危险。 10．节日用的一串串小彩灯中，每个灯的构造都如图所示，除灯丝电阻外，在灯丝引线上还并联有金属丝，下列说法中正确的是（　　） A．正常工作时电流主要流过 B．的阻值远大于 C．灯丝断后电流只流过 D．不发光的灯越多，剩余亮着的灯就越亮 11．图（a）中的元件符号表示用伏安法测电池电动势和内电阻实验中所用的器件。 （1）试在图中画出连线，将器件连接成为实验电路 。 （2）设所得的图线如图（b）所示，可求出电池的电动势为 ，电池内阻为 。 12．如图所示，电路中有四盏相同规格的灯，规格均为“，”，，，； （1）要使电灯消耗的总功率最大，应该接 盏灯，该功率是 （2）要使电阻上消耗的电功率最大，应该接 盏灯； （3）要使电源输出功率最大，应该接 盏灯。 13．一台小型电动机在的电压下工作，通过的电流是。该电动机能在内把的物体匀速提升。不计各处摩擦，取，求电动机的输入电功率、输出机械功率、电动机的效率及电动机线圈的电阻。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第七节 电功、电功率及焦耳定律 导学案 1．理解电功、电功率、电热、热功率及它们之间的关系.2.应用焦耳定律解决相关问题. 3.区分电功和电热，会在非纯电阻电路中正确计算电功和电热． 【知识回顾】 一、电功 1．概念：电流所做的功称为电功。 2．物理意义：描述电能转化为其他形式的能的多少。 3．实质：导体中的电场对自由电荷的作用力做的功。 4．公式：W = qU=UIt。 如果电路是纯电阻电路，满足 U = IR，代入上式，还有 W =t，=_，I2Rt 5．单位：焦耳，简称焦，符号是 J。日常生活中的常用单位：千瓦·时（kW·h）。 二、电功率 1．概念：电流所做的功与完成这些功所用的时间之比称为电功率，用 P 表示。 2．物理意义：描述电流做功的快慢。 3．公式：P ==UI。 如果电路是纯电阻电路，还有 P ==_I2R 4．单位：瓦特，简称瓦，符号是 W。 三、焦耳定律 1．内容：电流通过导体产生的热量 Q，与电流 I 的二次方，电阻 R，时间 t 成正比。通常把电流流过导体时产生的热量称为电热，也称为焦耳热。 2．表达式：Q =I2Rt 3．热功率：电流通过导体产生的热量时间之比之比，即 P = =I2R 。 四、电功和电热的区别 1．纯电阻电路：电路将消耗的电能全部用于发热（如电熨斗、饭煲等），即 W = Q。满足： W = Q = UIt = t = I2Rt P电 = P热 = UI = = I2R 2．非纯电阻电路：电能并不全都转化为内能，有部分电能转化为机械能或化学能（如电动机或电解槽等），即 W > Q。 · 电功只能用 W = UIt，电热只能用 Q = I2Rt，且 W > Q；由 UIt > I2Rt 推出 U > IR，即非纯电阻电路中欧姆定律不成立。 · 电功率只能用 P电 = UI，热功率只能用 P热 = I2R，且 P电 > P热，P出 = P电 − P热。 【自主复习】 1．电源的总功率：就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率． ①任意电路：． ②纯电阻电路：． 2．电源输出功率：整个外电路上消耗的电功率． ①任意电路：． ②纯电阻电路： 由与外电阻的关系图像可以看出： ①当时，电源的输出功率最大，为，但效率不是最大，而是只有50%． ②当时，随着的增大，输出功率越来越小． ③当时，随着的增大，输出功率越来越大． ④当时，每个输出功率对应两个外电阻和，且，因此需要注意题目中可能出现双解的情况． 3．电源内耗功率：内电路上消耗的电功率 4．电源的效率：指电源的输出功率与电源的功率之比，即 ①任意电路： ②纯电阻电路： 提高纯电阻电路效率的方法：越大，越高． 什么是电功？ 我们把电流所做的功叫做电功（electric work）。电流做了多少功就表示有多少电能转化成其他形式的能。 电功实质上是导体中的电场对自由电荷的作用力做的功。设通过导体的恒定电流为 I，导体两端的电压为 U，则在时间 t 内电流通过这段导体的电荷量为 q = It，电场力对电荷所做的功为 W = qU = UIt 电功的单位是焦耳，简称焦，符号是 J。 什么是电功率？ 以前已经学过用功率表示机械做功的快慢，类似的，我们用电功率来表示电流做功的快慢。电流所做的功与完成这些功用的时间之比叫做电功率（electric power），用 P 表示。根据功率的定义式 P = ，将 W = UIt 代入得 P = UI 电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是 W。 大家谈 日常生活使用的电器上都贴有一个铭牌，标识该用电器的额定电压、额定功率或额定电流等。如图 10–61 所示是一台电风扇的铭牌，说说铭牌上标识的电学量及其含义。 图 10–61 某电风扇的铭牌 示例 1 一浴霸的额定功率 P = 1.1 kW、额定电压 U = 220 V。试问：该浴霸在正常工作时，通过的电流有多大？如果连续正常工作 30 min，消耗多少电能？ 分析：电流可由 I = 求解，消耗的电能即为这段时间电流做的电功。 解：设浴霸正常工作时电流为 I，则根据电功率的公式 P = UI，可得 I = = A = 5 A 浴霸连续正常工作时间 t = 30 min = 1 800 s，消耗电能 W = Pt = 1 100×1 800 J = 1.98×106 J 需要说明的是，由于焦耳这个单位较小，在日常生活中经常使用的电功单位是千瓦·时（kW·h）。1 kW·h 等于电功率为 1 kW 的用电器连续工作 1 h 所消耗的电能。因此，如需知道示例 1 中的浴霸消耗了多少千瓦·时电能，可由运行时间 t = 30 min = 0.5 h 及额定功率 P = 1.1 kW，得浴霸消耗电能 W = Pt = 1.1×0.5 kW·h = 0.55 kW·h 什么是电热？ 英国物理学家焦耳（J. P. Joule，1818—1889）经过多次实验指出：电流通过导体产生的热量 Q，与电流 I 的二次方、导体的电阻 R 和通电的时间 t 成正比。这就是焦耳定律（Joule’s law），即 Q = I2Rt 通常把电流流过导体时产生的热量称为电热，也叫做焦耳热。电流通过导体产生的热量与所用时间之比叫做热功率，其表达式为 P = = I2R 电路将消耗的电能全部用于发热，这样的电路称为纯电阻电路，典型的应用有电熨斗、电饭煲等。 示例 2 一台标有“220 V 1 000 W”字样的电热水器在额定电压下使用，1 min 产生多少热量？如果电路电压略有下降，降为 210 V，电热水器 1 min 放出的热量又是多少？ 分析：电热水器的电路可视作纯电阻电路，电功率等于热功率。当电压不是额定电压时，电热水器的实际功率就不是额定功率 1 000 W。 解：设该电热水器额定电压为 U、额定功率为 P、电阻为 R，则其 1 min 产生的热量 Q = Pt = 1 000×60 J = 6.0×104 J 根据 P = UI = ，可得电热水器的电阻 R = = Ω = 48.4 Ω 当电路电压 U1 为 210 V 时，电热水器 1 min 产生的热量 Q1 = t = ×60 J ≈ 5.5×104 J 由本示例可知，用电器只有在额定电压下，其电功率才是额定功率，如果电压发生变化，实际功率就会发生变化。 电功和电热有什么区别？ 如果电路是纯电阻电路，电能都转化为内能，这时电功 W 与电流所产生的热量 Q 相等，即 W = Q。 如果电路中有电动机或电解槽等用电器，则在这类非纯电阻电路中，电能并不全都转化为内能，有部分电能转化为机械能或化学能。这时，电功 W > 电热 Q，它们的差就是电能转化成机械能或化学能的部分。 示例 3 一台电动机的额定电压 U = 220 V，线圈的电阻 R = 0.8 Ω。正常工作时，它每秒产生的热量为 1 280 J，则正常工作时的电流为多大？电动机的输出功率为多大？ 分析：含有电动机的电路是非纯电阻电路，电能会转化为内能和机械能。应先根据电动机产生的热量算出通过线圈的电流 I；再根据电功率的公式 P = UI 算出电动机的输入功率 P，将输入功率减去转化为内能的功率 P热，就是电能转化为机械能的功率，也即输出功率 P输出。 解：设电动机正常工作时通过的电流为 I，1 s 产生的热量为 Q，则由 Q = I2Rt 得 I = = A = 40 A 电动机正常工作时输入功率 P = UI = 220×40 W = 8 800 W 电动机正常工作时的热功率 P热 = = W = 1 280 W 因此，电动机的输出功率 P 输出 = P − P 热 = (8 800 - 1 280) W = 7 520 W 一、填空题 1．用如图所示的电路来测量冲牙器电机输出的机械功率，电源的电动势为，内阻为，电阻，电动机的内阻；电动机正常工作时电压表示数为，不计电动机的摩擦损耗，则流过电动机的电流强度为 A，电动机输出的机械功率为 W。 【答案】 1 3 【详解】[1]通过电动机的电流等于干路的总电流，则 [2]电动机输出的机械功率 二、综合题 新能源车以其环保、智能等优势越来越受到广大消费者的青睐，新能源车将逐步替代传统燃油汽车成为家庭用车的主流。某款国产纯电四驱SUV汽车，其说明书的相关数据如下：重量2440kg，搭载了108.8kWh大容量电池，电池能量密度为150Wh/kg。续航里程（充满电后汽车能行驶的最大路程）635公里，百公里耗电17.6kWh。最高时速达到180km/h。零至100km/h加速时间4.4秒。 请完成下列问题 2．下列哪种情况可以将汽车看作质点（　　） A．在倒车入库时 B．高速公路上检测车速时 C．避让障碍物时 D．交通事故中核定责任时 3．该款SUV汽车，在某次充电过程中，显示充电功率为6.1kW，电量剩余为35%，充电剩余时间为11小时30分钟。该电池的实际最大容量为 （保留小数点后1位数字）。充满电后，在某路段实际运行过程中，屏幕显示：近50公里内计算得出每百公里平均耗电22kWh。如果按照这样的耗电，该车实际能续航 公里（保留小数点后1位数字）。 4．提速快是新能源汽车的一个重要优势。假设该SUV汽车在说明书提供的最短时间内，速度从零提速至的过程是匀加速直线运动，则其平均加速度大小为 （保留2位有效数字），这过程中，汽车行驶的距离为 m（保留2位有效数字）。 【答案】2．B 3． 107.9 490.5 4． 6.3 61 【解析】2．A．在倒车入库时，不可忽略汽车的大小和形状，不能将汽车看作质点，故A错误； B．在高速公路上检测车速时，可以忽略汽车的大小和形状，能将汽车看作质点，故B正确； C．在避让障碍物时，不可忽略汽车的大小和形状，不能将汽车看作质点，故C错误； D．在交通事故中核定责任时，不可忽略汽车的大小和形状，不能将汽车看作质点，故D错误。 故选B。 3．[1]该电池的实际最大容量为 [2]该车实际能续航为 4．[1]根据说明，零至100km/h加速时间4.4秒，则平均加速度大小为 [2]这过程中，汽车行驶的距离为 充电宝、用电器自带的蓄电池等，使我们的生活变得更加便利。 5．充电宝内部的主要部件是锂电池，实际上是一个电源，可以给手机充电。某充电宝的铭牌标注的是“10000mA·h”和“3.7V”，若某机场规定：严禁携带额定能量超过的充电宝搭乘飞机。关于充电宝下列说法中正确的是（　　） A．是能量的单位 B．该充电宝的额定能量是 C．是功率的单位 D．该充电宝可以带上飞机 6．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电的过程中，充电宝的输出电压、输出电流可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间内（　　） A．充电宝输出的电功为 B．充电宝产生的热功率为 C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为 7．智能扫地机器人是一种智能家用电器，能自动在房间内完成地板清洁工作，如今已慢慢普及，成为现代家庭的常用家电。某款智能扫地机器人，其参数见表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率。下列说法正确的是（　　） 电池容量 5000mA·h 充电器输出 24V/1000mA 工作电压 24V 额定功率 40W A．该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为 B．该扫地机器人最多能储存的能量为 C．该扫地机器人充满电后能工作 D．该扫地机器人充满电后能工作 8．如图是一种可显示汽车蓄电池输出电压的车用充电头。小明观察到停车熄火状态下，单独打开前车灯时，充电头显示电压为；同时打开前后车灯后，电压降为。小明由此判断前后车灯是并联关系，他的判断依据是 。小明查阅行车手册后得知，前车灯和后车灯的额定电压相同，额定功率分别为和，由此推算出汽车蓄电池的电动势为 。 【答案】5．D 6．A 7．BD 8． 见解析 【解析】5．A．是电荷量的单位，故A错误； BD．该充电宝的额定能量，故B错误，D正确； C．是功的单位，故C错误。 故选D。 6．A．充电宝的输出电压、输出电流，则时间内充电宝的输出的电功为，故A正确； B．充电宝内的电流为，但充电宝的内阻未知，无法求出充电宝的热功率，故B错误； C．根据焦耳定律可知，手机电池产生的热量应为，故C错误； D．根据功能关系可知，充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能，另一部分转化为手机电池的内能，即手机电池产生的热量，则有 结合上述结论解得，故D错误。 故选A。 7．A．由表格中的数据可知，充满电时电池的电荷量 充电输出的电流 故充电时间，故A错误； B．该扫地机器人最多能储存的能量为，故B正确； CD．由于扫地机器人的额定功率 则充满电后，扫地机器人工作的时间，故C错误，D正确。 故选BD。 8．[1]同时打开前后车灯，输出电压减小，则说明外电路的电阻减小，而并联电路的总阻值小于任何一个导体的电阻，因此可以判定两灯为并联； [2]设蓄电池的电动势为，内阻为，由于前车灯和后车灯的额定电压相同，根据可知，若前灯的电阻为，则后灯的电阻为，根据闭合电路的欧姆定律可得， 联立解得 9．充电宝，又称为移动电源，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以随时随地给手机等数码设备充电或待机供电。充电宝一般由锂电芯或者干电池作为储电单元。充电宝自身的充电插头可直接通过交流电源对移动设备充电且自身具有储电功能，相当于一个充电器和备用电池的混合体。 (1)充电宝可以给手机充电。如图1所示，用内阻r的充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2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．手机电池产生的焦耳热为 B．手机的输入功率为UI C．充电宝产生的热功率为I2r D．手机电池储存的化学能为UIt (2)机场严禁携带能量超过160W⋅h的充电宝搭乘飞机。160W⋅h相当于 kg重物下落1m所具有的动能（重力加速度g取10m/s2）。一标有“30000mA⋅h，5V”的充电宝 （选填“能”或“不能”）携带乘机。 (3)如图，用输出电压为1.4V、输出电流为100mA的充电宝对内阻为的电池充电。充电时，电池消耗的热功率为 W，电能转化为化学能的功率为 W，每秒通过的电子数为 。 (4)“用DIS测量充电宝的电动势和内阻”的实验电路如图（a）所示。 ①：图中A，B分别为 传感器和 传感器。闭合开关前，滑动变阻器的滑动头P应置于 端（选填“a”或“b”）； ②：闭合开关后，调节滑动变阻器，测得两个电表的多组数据，作出的图像如图（b）所示。根据图像可求出该充电宝的电动势 V，内阻 。（结果均保留两位小数） 【答案】(1)BC (2) 5.76×104 能 (3) 0.02 0.12 6.25×1017 (4) 电流 电压 a 1.48 1.29 【详解】（1）A.手机电池产生的焦耳热为，故A错误； B．手机的输入功率为UI，故B正确； C．充电宝产生的热功率为，故C正确； D．手机电池储存的化学能等于充电宝输入的电能减去手机电池产生的焦耳热，即，故D错误。 故选BC。 （2）[1]因为 题意可知（h=1m） 解得 [2]因为30000mA⋅h，5V，相当于能量 故该充电宝能带上飞机。 （3）[1]电池消耗的热功率为 [2]电能转化为化学能的功率为 [3]每秒通过的电荷量 故每秒通过的电子数为 （4）[1]由于A串联在电路中，故A为电流传感器。 [2]B并联在电路中，故B为电压传感器。 [3]为了保护电路，滑动变阻器的滑动头P应置于a端。 [4][5]根据 可知图像纵截距表示电动势，斜率绝对值表示内阻，结合图（b）可知电动势、内阻分别为， 家庭电路由入户电源线（火线，零线）、电能表、总开关、断路器、用电器、导线、插座开关组成。火线相当于实验室电路的电源正极，零线相当于电源负极，火线和零线之间的电压为交流电，所以家庭电路比实验室电路连接要更注重安全性，尤其在电路出故障进行维修时要尽可能避免危险。 10．节日用的一串串小彩灯中，每个灯的构造都如图所示，除灯丝电阻外，在灯丝引线上还并联有金属丝，下列说法中正确的是（　　） A．正常工作时电流主要流过 B．的阻值远大于 C．灯丝断后电流只流过 D．不发光的灯越多，剩余亮着的灯就越亮 11．图（a）中的元件符号表示用伏安法测电池电动势和内电阻实验中所用的器件。 （1）试在图中画出连线，将器件连接成为实验电路 。 （2）设所得的图线如图（b）所示，可求出电池的电动势为 ，电池内阻为 。 12．如图所示，电路中有四盏相同规格的灯，规格均为“，”，，，； （1）要使电灯消耗的总功率最大，应该接 盏灯，该功率是 （2）要使电阻上消耗的电功率最大，应该接 盏灯； （3）要使电源输出功率最大，应该接 盏灯。 13．一台小型电动机在的电压下工作，通过的电流是。该电动机能在内把的物体匀速提升。不计各处摩擦，取，求电动机的输入电功率、输出机械功率、电动机的效率及电动机线圈的电阻。 【答案】10．ABC 11． 见解析 1.5 0.75 12． 2 6.75 4 3 13．6W， 4.8W， ， 【解析】10．并联电阻的阻值远大于灯丝的电阻。因此，在正常发光时，绝大部分电流是通过灯丝的，只有少量电流通过并联电阻，这样小灯泡能够正常发光。如果某个灯的灯丝被烧毁，那么该灯的电阻将不再存在，电流将全部通过并联电阻。由于并联电阻的阻值远大于灯丝，所以并联电阻上的电压会大大增加。这会导致其他灯上的电压减小，从而使其他灯变得比原来暗一些， 故选ABC。 11．[1]电流传感器与电阻R串联测干路电压，电压传感器并联测路端电压，连接电路如图所示 [2][3]根据闭合电路的规律可得 图像与纵轴的交点表示电源电动势，即 E=1.5V 图像的斜率表示内阻 12．[1][2]灯泡的电阻为 电源的输出功率 根据数学知识可知当外阻等于内阻时，电源输出功率最大，即    解得 n=2 该功率为 [3] 对于定值电阻，当电路中电流最大时，消耗功率最大 当n=4时，电路中电流最大； [4]灯泡的电阻为 结合上述分析可知当外阻等于内阻时，电源输出功率最大，即    解得 n=3 13．电动机的输入功率为 重物匀速上升，则绳的拉力为 重物上升的速度为 电动机提升重物的功率为 电动机的效率为 根据能量的转化与守恒，可得电动机的热功率为 又因为热功率为 解得线圈的电阻为 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $