12.1 电路中的能量转化-2025-2026学年高二物理必修三同步预习与强化精细讲义（知识点梳理+考点细练）

本高中物理讲义聚焦电路中的能量转化，系统梳理电功和电功率的定义、公式及物理意义，深入解析焦耳定律的内涵与应用，通过对比表格明晰纯电阻与非纯电阻电路的区别，构建从基础概念到规律应用再到实际电路分析的递进式学习支架。 资料以“概念辨析-规律应用-实例探究”为主线，设计串并联电路功率计算、电动机电路分析等考点，融入实验验证焦耳定律等探究活动，培养学生物理观念和科学思维。课中辅助教师突破重难点，课后助力学生通过典型例题查漏补缺，强化知识应用能力。

12.1 电路中的能量转化 1.能够运用电功和电功率的概念分析电能转化为其他形式能（如内能、机械能）的过程，并理解焦耳定律在纯电阻电路中的应用。 2.能够通过能量守恒定律分析电动机等非纯电阻电路中的能量转化关系，区分电功率和热功率的不同含义。 3.能够设计实验验证焦耳定律，探究不同电路中电功与电热的关系，比较纯电阻和非纯电阻电路的能量转化特点 知识点一： 电功和电功率 1.电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积. (2)公式：W=UIt,是电功的定义式，适用于任何电路，单位是焦耳，符号是J.常用单位为千瓦时，符号是kW·h,1 kW·h=3.6×106J. (3)电流做功的实质：电能转化为其他形式能的过程 ①电功是指在某段电路上电流所做的功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功，即W=UIt,It =q,得W=Uq. ②当在导体两端加上电压后，导体内部产生电场，在静电力作用下，自由电荷定向移动形成电流，静电力对自由电荷做正功，电荷的电势能减少，转化为其他形式的能. 【注】对于纯电阻电路，由欧姆定律可得， 。 2.电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率.电流在一段电路上做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积.用于描述电流做功的快慢. (2)公式：,适用于任何电路，单位为瓦特，符号是W.常用单位有千瓦，符号为kW,1 kW=1000 W. 【注】对于纯电阻电路， 或 。 (3)用电器的额定功率和实际功率 ①额定功率：用电器正常工作时的功率，即当用电器两端加上额定电压时所消耗的功率，即P额=U额I额. ②实际功率：用电器实际工作时消耗的功率，即P实=U实I实. ③为使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率. 【注意】灯泡的亮度取决于实际功率。 知识点二：焦耳定律 1、焦耳定律 ①内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比跟导体的电阻及通电时间成正比。 ②表达式：。 【注】是电热的定义式，可求任意电路中电流I通过电阻R时产生的热量（电热）。 ③单位：在国际单位制中，热量Q的单位为焦耳，符号为J。 ④实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为导体的内能。 2、热功率 ①定义：电流通过导体发热的功率叫热功率。 ②表达式：。 ③实质：电能转化为内能的功率。 3.纯电阻电路与非纯电阻电路的区别 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 电路中除电阻外，还包括能把电能转化为式能的用电器 欧姆定律 成立，有 不成立，有 电功 电热 电功和电热的关系 ， 电功率 热功率 电功率和热功率的关系 ， 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 4.含电动机电路的分析方法 电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和内能，在电路计算中，欧姆定律不再适用。 输入功率 热功率 ，r是电动机线圈的电阻 输出功率 电动机的效率 【注意】当电动机因故障或其他原因不转动时，电能全部转化为内能，此时电动机相当于一个纯电阻，阻值大小就等于其内阻。但是此时线圈上的热功率很大，电动机很容易被烧坏，必须立刻切断电源。 【考点一：串、并联电路中电功和电功率的计算】 1.四个定值电阻按图示连接方式连入电路。已知、的规格为“10V  4W”，、的规格为“10V  2W”。这四个电阻消耗功率的大小关系为（    ）    A． B． C． D． 1-1有一家用电褽斗，其内部电路结构如图所示，改变内部连线方式可以使电褽斗处于断开状态或获得低、中、高三个不同的温度挡，选项图中是它的四种不同的连接方式，其中能获得高挡温度的是（　　） A． B． C． D． 1-2 把小灯泡L1（“6V  6W”）和小灯泡L2（“6V  3W”）串联后接在电源电压为6V的电路中（不考虑灯丝电阻的变化），下列说法正确的是（　　） A．因为通过它们的电流相等，所以两灯一样亮 B．因为灯L2实际功率较大，所以灯L2较亮 C．因为灯L1额定功率较大，所以灯L1较亮 D．因为灯L1实际功率较大，所以灯L1较亮 1-3如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U－I图像。下列分析不正确的是（　　） A．当L1两端的电压为100V时，其实际功率为20W B．当通过L2的电流为0.45A时，其1min消耗的电能为4320J C．将L1、L2串联，若L1两端的电压为40V，则L2的功率为8W D．将L1、L2并联，若通过L2的电流为0.5A，则L1的功率为66W 1-4 如图甲所示，为定值电阻，滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．的阻值为15Ω B．的最大阻值为50Ω C．电源电压为9V D．该电路消耗的最大电功率为2.25W 1-5图示为某型号家用电饭煲的电路图。现将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热；当食物蒸熟后，开关会自动接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的，电流为1.20A。已知分压电阻的阻值，电热丝的阻值恒定。试求： （1）保温时，电阻R两端的电压。 （2）稳压电源输出的电压。 （3）电热丝的额定功率。 【考点二：焦耳定律】 2.下列家用电器中利用电流的热效应工作的是（　　） A．扫地机器人 B．电饭煲 C．电风扇 D．电视机 2-1. 为使在额定状态下正常工作的电热丝在相同时间内产生的热量增加一倍，下列措施可行的是（　　） A．保持电热丝两端的电压不变，剪去一半电热丝 B．保持电热丝两端的电压不变，并联一根相同的电热丝 C．保持电热丝两端的电压不变，串联一根相同的电热丝 D．保持电热丝不变，使电热丝两端的电压变为原来的倍 2-2. 如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列，是微型集成电路。图乙中，和是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，的尺寸远远小于的尺寸。现给、通以相同的电流，则（　　） A．、两端的电压 B．、的电功率 C．、在相同时间内产生的焦耳热 D．、的电阻率在相同温度情况下一定相同 2-3小灯泡A、B与定值电阻R、输出电压恒为U的电源组成图示电路，小灯泡A、B分别标有“3V，0.3A”及“5V，0.6A”字样，当两只小灯泡都能正常发光时，应有（　　） A．电源的输出功率为4.8W B．定值电阻R的阻值为15Ω C．电源的输出电压为5V D．定值电阻在10s内产生的电热为30J 2-4研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器，X、Y为电极，边长a=40cm，b=20cm，c=10cm，当里面注满待测电解液，在X、Y间加上不同电压后。其伏安特性曲线如图乙所示。忽略电解液的热膨胀，则下列说法正确的是（　　） A．电压U=15V时，电解液的电阻是3×103Ω B．电压U=15V时，电解液热功率是7.5×10W C．电压U=15V时，电解液的电阻率是150Ω·m D．电压U增大时，电解液的电阻率将减小 2-5如图所示电路中，电源电压为12V。在a、b间接入灯泡L1“6V   2W”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光；断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，在a、b间接入灯L2“6V   3W”，闭合开关，则（灯泡电阻均保持不变）（　　） A．灯L2正常发光 B．滑动变阻器接入电路的电阻为12欧 C．通过L2的电流为0.4安 D．灯L2通电10秒电流产生的热量为30焦 【考点三：含电动机的电路分析】 3.如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A，则以下判断中正确的是（　　） A．电动机的输出功率为14W B．电动机两端的电压为7.0V C．电动机产生的热功率为4.0W D．电源输出的功率为24W 3-1.随着我国机器人产业的蓬勃发展，仿生机器人关节电动机需求量越来越大。小明同学拆下一个类似旧电动机，测得电动机的绕线电阻R0=1Ω，上面标注工作电压“8V-12V”，然后把此电动机接入如图所示电路，电路中电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，标有“8V ，16W”字样的灯泡L恰能正常发光，则（　　） A．电动机的输出功率12W B．通过电源的电流为10A C．电动机把电能转化为机械能的效率为67% D．若电动机的转子被卡住电动机消耗的功率变为64W 3-2（多选）直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子，其中定子包括：主磁极、机座、转向器、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组等。如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电阻。闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为，立即关闭电源。清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数为，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．电动机内部线圈的电阻为 B．电动机正常工作时线圈电阻的热功率为 C．电动机正常工作时电源的效率约为 D．电动机正常工作时将一个质量为重物由静止吊起，则重物的最大速度为 3-3如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是；当把电动机接入电压为的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是，求： （1）电动机线圈的电阻； （2）当电动机正常工作时的输出功率； （3）如果重物质量，当时电动机提升重物的速度大小是多少?（取） 3-4如图所示电路中，电源电动势，内阻，电动机M的电阻，小灯泡L的规格为“2V、2W”，当电阻箱电阻调制时，小灯泡正常发光。求： （1）通过电动机的电流； （2）电动机将电能转化为机械能效率。 3-5在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，电路中电表均为理想电表。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1.0A和1.0V；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2.0A和15.0V。则当这台电动机正常运转时（　　） A．电动机的内阻为1Ω B．电动机的内阻为7.50 C．电动机的输出功率为26W D．电动机的输出功率为22W 【考点四：其他非纯电阻元件电路】 4. 如图1所示，用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 4-1如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻，电炉电阻，电解槽电阻，当闭合、断开时，电炉消耗功率为720W，、都闭合时，电炉消耗功率为500W（电炉电阻可看作不变），试求： （1）电源的电动势； （2）、闭合时，流过电解槽的电流大小； （3）、闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1 电路中的能量转化 1.能够运用电功和电功率的概念分析电能转化为其他形式能（如内能、机械能）的过程，并理解焦耳定律在纯电阻电路中的应用。 2.能够通过能量守恒定律分析电动机等非纯电阻电路中的能量转化关系，区分电功率和热功率的不同含义。 3.能够设计实验验证焦耳定律，探究不同电路中电功与电热的关系，比较纯电阻和非纯电阻电路的能量转化特点 知识点一： 电功和电功率 1.电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积. (2)公式：W=UIt,是电功的定义式，适用于任何电路，单位是焦耳，符号是J.常用单位为千瓦时，符号是kW·h,1 kW·h=3.6×106J. (3)电流做功的实质：电能转化为其他形式能的过程 ①电功是指在某段电路上电流所做的功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功，即W=UIt,It =q,得W=Uq. ②当在导体两端加上电压后，导体内部产生电场，在静电力作用下，自由电荷定向移动形成电流，静电力对自由电荷做正功，电荷的电势能减少，转化为其他形式的能. 【注】对于纯电阻电路，由欧姆定律可得， 。 2.电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率.电流在一段电路上做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积.用于描述电流做功的快慢. (2)公式：,适用于任何电路，单位为瓦特，符号是W.常用单位有千瓦，符号为kW,1 kW=1000 W. 【注】对于纯电阻电路， 或 。 (3)用电器的额定功率和实际功率 ①额定功率：用电器正常工作时的功率，即当用电器两端加上额定电压时所消耗的功率，即P额=U额I额. ②实际功率：用电器实际工作时消耗的功率，即P实=U实I实. ③为使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率. 【注意】灯泡的亮度取决于实际功率。 知识点二：焦耳定律 1、焦耳定律 ①内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比跟导体的电阻及通电时间成正比。 ②表达式：。 【注】是电热的定义式，可求任意电路中电流I通过电阻R时产生的热量（电热）。 ③单位：在国际单位制中，热量Q的单位为焦耳，符号为J。 ④实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为导体的内能。 2、热功率 ①定义：电流通过导体发热的功率叫热功率。 ②表达式：。 ③实质：电能转化为内能的功率。 3.纯电阻电路与非纯电阻电路的区别 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 电路中除电阻外，还包括能把电能转化为式能的用电器 欧姆定律 成立，有 不成立，有 电功 电热 电功和电热的关系 ， 电功率 热功率 电功率和热功率的关系 ， 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 4.含电动机电路的分析方法 电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和内能，在电路计算中，欧姆定律不再适用。 输入功率 热功率 ，r是电动机线圈的电阻 输出功率 电动机的效率 【注意】当电动机因故障或其他原因不转动时，电能全部转化为内能，此时电动机相当于一个纯电阻，阻值大小就等于其内阻。但是此时线圈上的热功率很大，电动机很容易被烧坏，必须立刻切断电源。 【考点一：串、并联电路中电功和电功率的计算】 1.四个定值电阻按图示连接方式连入电路。已知、的规格为“10V  4W”，、的规格为“10V  2W”。这四个电阻消耗功率的大小关系为（    ）    A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据 可知 由于通过电流相等根据 可知 因两端电压相等根据 可知 因、电阻相等，，根据 可知 即 故选A。 【点睛】本题闭合电路欧姆定律以及电路电功率的计算，需要同学们分析电路的特点进行求解。 1-1有一家用电褽斗，其内部电路结构如图所示，改变内部连线方式可以使电褽斗处于断开状态或获得低、中、高三个不同的温度挡，选项图中是它的四种不同的连接方式，其中能获得高挡温度的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．A选项为断路，没有电流，不工作，故A错误； BCD．B选项R1、R2串联，发热功率为 C选项只有R1工作，发热功率为 D选项R1、R2并联，发热功率为 可以判断出，P2最小，P4最大，所以能获得高挡温度的是D选项。 故选D。 1-2 把小灯泡L1（“6V  6W”）和小灯泡L2（“6V  3W”）串联后接在电源电压为6V的电路中（不考虑灯丝电阻的变化），下列说法正确的是（　　） A．因为通过它们的电流相等，所以两灯一样亮 B．因为灯L2实际功率较大，所以灯L2较亮 C．因为灯L1额定功率较大，所以灯L1较亮 D．因为灯L1实际功率较大，所以灯L1较亮 【答案】B 【解析】根据 可知，L2电阻大于L1，则因为通过它们的电流相等，根据 P=I2R 可知，灯L2实际功率较大，所以灯L2较亮。 故选B。 1-3如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U－I图像。下列分析不正确的是（　　） A．当L1两端的电压为100V时，其实际功率为20W B．当通过L2的电流为0.45A时，其1min消耗的电能为4320J C．将L1、L2串联，若L1两端的电压为40V，则L2的功率为8W D．将L1、L2并联，若通过L2的电流为0.5A，则L1的功率为66W 【答案】 C 【解析】A.当L1两端的电压为100V时，根据图像可知，通过L1的电流为0.2A，其实际功率为 故A正确，不符合题意； B.当通过L2的电流为0.45A时，L2两端的电压为160V，其1min消耗的电能为 故B正确，不符合题意； C.将L1、L2串联，若L1两端的电压为40V，由图像可知，通过灯泡L1的电流为 根据串联电路电流规律可知，通过灯泡L2的电流 由图像可知，此时灯泡L2两端的电压为 L2的功率为 故C错误，符合题意； D.将L1、L2并联，若通过L2的电流为0.5A，由图像可知，L2两端的电压为 根据并联电路电压规律可知，灯泡L1两端的电压 由图像可知，通过L1的电流 L1的功率为 故D正确，不符合题意。 故选C。 1-4 如图甲所示，为定值电阻，滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．的阻值为15Ω B．的最大阻值为50Ω C．电源电压为9V D．该电路消耗的最大电功率为2.25W 【答案】B 【解析】AC．当滑动变阻器消耗的功率时，其两端电压为，由于 解得 由串联电路规律有 当滑动变阻器消耗的功率时，其两端电压为，由于 解得 由串联电路规律有 综合上述各式，解得 ， 故AC错误； B．由图像可知，当变阻器接入电阻中的电阻最大时，电压表的最大示数为，消耗的功率为0.5W，由于 解得 故B项正确； D．电路中的功率为 所以当滑动变阻器的阻值为零时，其电路中的功率最大，有 故D项错误。 故选B。 1-5图示为某型号家用电饭煲的电路图。现将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热；当食物蒸熟后，开关会自动接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的，电流为1.20A。已知分压电阻的阻值，电热丝的阻值恒定。试求： （1）保温时，电阻R两端的电压。 （2）稳压电源输出的电压。 （3）电热丝的额定功率。 【答案】（1）144V （2）192V （3）921.6W 【解析】（1）由欧姆定律有 解得电阻两端的电压 （2）设电热丝的电阻为，电源输出电压为，则依题意可知，给食物保温时电热丝的功率为其额定功率的，则有 解得 电源电压 解得 （3）结合上述可知，电热丝的额定功率 解得 【考点二：焦耳定律】 2.下列家用电器中利用电流的热效应工作的是（　　） A．扫地机器人 B．电饭煲 C．电风扇 D．电视机 【答案】B 【解析】AC．扫地机器人和电风扇都是将电能转换为机械能，没有利用电流的热效应，故AC错误； B．电饭煲是将电能转化为热能，利用了电流的热效应，故B正确； D．电视机是将电能转化为光能，没有利用电流的热效应，故D错误。 故选B。 2-1. 为使在额定状态下正常工作的电热丝在相同时间内产生的热量增加一倍，下列措施可行的是（　　） A．保持电热丝两端的电压不变，剪去一半电热丝 B．保持电热丝两端的电压不变，并联一根相同的电热丝 C．保持电热丝两端的电压不变，串联一根相同的电热丝 D．保持电热丝不变，使电热丝两端的电压变为原来的倍 【答案】B 【解析】ABC．相同时间内热量增加一倍，就是功率变为原来的2倍。若保持电热丝两端的电压不变，根据 可知，应使R减小一半，选项A、B符合要求，选项C错误，又考虑原来电热丝“在额定状态下正常工作”，通过电阻丝的电流已经达到“额定电流”，若将电阻丝剪去一半，而保持电压不变，则实际电流是额定电流的2倍，电阻丝将被烧坏，因此选项A不可行，故AC错误，B正确； D．同理，当电阻不变，而电压变为原来的倍时，实际电流是额定电流的倍，电阻丝将被烧坏，选项D也不可行，故D错误。 故选B。 2-2. 如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列，是微型集成电路。图乙中，和是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，的尺寸远远小于的尺寸。现给、通以相同的电流，则（　　） A．、两端的电压 B．、的电功率 C．、在相同时间内产生的焦耳热 D．、的电阻率在相同温度情况下一定相同 【答案】D 【详解】ABC．设电阻的厚度为d，其正方形的边长为a，则有 可见电阻值的大小仅与材料和厚度有关，与尺寸大小无关，则有 给、通以相同的电流，根据 ， 可得 ， 根据 可知、在相同时间内产生的焦耳热 故ABC错误； D．由于、材料相同，所以相同温度情况下电阻率一定相同，故D正确。 故选D。 2-3小灯泡A、B与定值电阻R、输出电压恒为U的电源组成图示电路，小灯泡A、B分别标有“3V，0.3A”及“5V，0.6A”字样，当两只小灯泡都能正常发光时，应有（　　） A．电源的输出功率为4.8W B．定值电阻R的阻值为15Ω C．电源的输出电压为5V D．定值电阻在10s内产生的电热为30J 【答案】A 【详解】AC．由电路可知，电源的输出电压为 干路电流为 电源的输出功率为 故A正确；C错误； B．依题意，两只小灯泡都能正常发光，可得 ， 根据欧姆定律，可得 故B错误； D．定值电阻在10s内产生的电热为 故D错误。 故选A。 2-4研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器，X、Y为电极，边长a=40cm，b=20cm，c=10cm，当里面注满待测电解液，在X、Y间加上不同电压后。其伏安特性曲线如图乙所示。忽略电解液的热膨胀，则下列说法正确的是（　　） A．电压U=15V时，电解液的电阻是3×103Ω B．电压U=15V时，电解液热功率是7.5×10W C．电压U=15V时，电解液的电阻率是150Ω·m D．电压U增大时，电解液的电阻率将减小 【答案】 ACD 【解析】A．电压U=15V时，电流为 求得电解液的电阻为 故A正确； B．电压U=15V时，电解液热功率 故B错误； C．由图甲可知电解液长为 横截面积为 根据 解得 故C正确； D．由图乙可知，电压增大，电解水的阻值减小，所以电解水的电阻率随电压的增大而减小，故D正确。 故选ACD。 2-5如图所示电路中，电源电压为12V。在a、b间接入灯泡L1“6V   2W”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光；断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，在a、b间接入灯L2“6V   3W”，闭合开关，则（灯泡电阻均保持不变）（　　） A．灯L2正常发光 B．滑动变阻器接入电路的电阻为12欧 C．通过L2的电流为0.4安 D．灯L2通电10秒电流产生的热量为30焦 【答案】C 【解析】A．灯L1正常发光时，其两端的电压为6V，接入灯L2后，由于两灯的电阻不同，则ab间的电压会发生变化，所以灯L2不会正常发光，故A错误； B．灯L1正常发光时的电流为 滑动变阻器两端的电压为 所以滑动变阻器接入电路的电阻为 故B错误； C．灯L2的电阻为 灯L2接入电路后的总电阻为 此时电路中的电流为 所以通过L2的电流为0.4安，故C正确； D．灯L2通电10秒电流产生的热量为 故D错误。 故选C。 【考点三：含电动机的电路分析】 3.如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A，则以下判断中正确的是（　　） A．电动机的输出功率为14W B．电动机两端的电压为7.0V C．电动机产生的热功率为4.0W D．电源输出的功率为24W 【答案】 B 【解析】电动机两端的电压 U=E-I（R0＋r）=7.0V 则电动机的输入功率 P=UI=14W 电动机的热功率 P热=I2RM=2 W 则电动机的输出功率 P出=P-P热=12 W 电源的输出功率 P′=EI-I2r=20 W B正确，ACD错误。 故选B。 3-1.随着我国机器人产业的蓬勃发展，仿生机器人关节电动机需求量越来越大。小明同学拆下一个类似旧电动机，测得电动机的绕线电阻R0=1Ω，上面标注工作电压“8V-12V”，然后把此电动机接入如图所示电路，电路中电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，标有“8V ，16W”字样的灯泡L恰能正常发光，则（　　） A．电动机的输出功率12W B．通过电源的电流为10A C．电动机把电能转化为机械能的效率为67% D．若电动机的转子被卡住电动机消耗的功率变为64W 【答案】A 【详解】AB．干路电流为 电动机电流为 则电动机输出功率为 A正确，B错误； C．电动机把电能转化为机械能的效率为 C错误； D．若电动机的转子被卡住，则视电动机为纯电阻，灯泡阻值为 灯泡与电动机并联的阻值为 此时电动机两端电压为 电动机消耗的功率为 D错误。 故选A。 3-2（多选）直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子，其中定子包括：主磁极、机座、转向器、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组等。如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电阻。闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为，立即关闭电源。清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数为，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．电动机内部线圈的电阻为 B．电动机正常工作时线圈电阻的热功率为 C．电动机正常工作时电源的效率约为 D．电动机正常工作时将一个质量为重物由静止吊起，则重物的最大速度为 【答案】B 【详解】A．电动机被卡住时，相当于纯电阻，电源内电压 电路电流 由闭合电路欧姆定律可得电动机内阻为 故A错误； B．电动机正常工作时，电源内电压 电路电流 电动机线圈电阻的热功率为 故B正确； C．电动机正常工作时，电源的效率为 故C错误； D．当重物速度最大时，拉力 电动机的输出功率 由 可得重物的最大速度为 故D错误。 故选B。 3-3如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是；当把电动机接入电压为的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是，求： （1）电动机线圈的电阻； （2）当电动机正常工作时的输出功率； （3）如果重物质量，当时电动机提升重物的速度大小是多少?（取） 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）电动机不转时，此时电动机为纯电阻元件，则 （2）电动机正常工作时消耗的功率为 电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为 电动机正常工作时输出功率为 （3）匀速提升时，拉力等于重力，即 由电动机的输出功率 可得提升重物的速度为 3-4如图所示电路中，电源电动势，内阻，电动机M的电阻，小灯泡L的规格为“2V、2W”，当电阻箱电阻调制时，小灯泡正常发光。求： （1）通过电动机的电流； （2）电动机将电能转化为机械能效率。 【答案】（1）1A；（2） 【解析】（1）当电阻箱电阻调制时，小灯泡正常发光，则电路并联部分的电压 其中 ， 解得 则通过电动机的电流 解得 （2）电动机将电能转化为机械能效率 解得 3-5在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，电路中电表均为理想电表。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1.0A和1.0V；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2.0A和15.0V。则当这台电动机正常运转时（　　） A．电动机的内阻为1Ω B．电动机的内阻为7.50 C．电动机的输出功率为26W D．电动机的输出功率为22W 【答案】 AC 【解析】AB．电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和1.0V，则电动机的电阻 故A正确，B错误。 CD．电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V，电动机的总功率为 电动机内阻消耗的热功率为 电动机正常运转时的输出功率是 故C正确，D错误。 故选AC。 【考点四：其他非纯电阻元件电路】 4. 如图1所示，用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 【答案】B 【解析】A．手机为非纯电阻电路，不能用计算产生的焦耳热，故A错误； B．手机的输入功率等于充电宝的输出功率，为 故B正确； C．充电宝的输出电流为I，但其内阻未知，故无法计算充电宝产生的热功率，故C错误； D．充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为 故D错误。 故选B。 4-1如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻，电炉电阻，电解槽电阻，当闭合、断开时，电炉消耗功率为720W，、都闭合时，电炉消耗功率为500W（电炉电阻可看作不变），试求： （1）电源的电动势； （2）、闭合时，流过电解槽的电流大小； （3）、闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。 【答案】（1）126V；（2）21A；（3）1879.5W 【解析】（1）S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为P1，电炉中电流 I＝＝A＝6A 电源电动势 E＝I（R＋r）＝126V （2）S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为P2，电炉中电流为 IR＝＝＝5A 路端电压为 U＝IRR＝5×20V＝100V 流过电源的电流为 I′＝＝26A 流过电解槽的电流为 IA＝I′－IR＝21A （3）电解槽消耗的电功率 PA＝IAU＝21×100W＝2100W 电解槽内热损耗功率 P热＝IA2r′＝212×0.5W＝220.5W 电解槽中电能转化成化学能的功率为 P化＝PA－P热＝1879.5W 学科网（北京）股份有限公司 $