专题10 电功和电功率 讲义-2026-2027学年高二物理暑期能力提升

高二物理暑期能力提升 专题10 电功和电功率 【方法解读】 一、电功　电功率　电热　热功率 意义 公式 联系 电功 电流在一段电路中所做的功 W=UIt 对纯电阻电路，电功等于电热：W=Q=UIt=I2Rt； 对非纯电阻电路，电功大于电热：W>Q 电热 电流通过导体产生的热量 Q=I2Rt 电功率 单位时间内电流所做的功 P=UI 对纯电阻电路，电功率等于热功率：P=P热=UI=I2R； 对非纯电阻电路，电功率大于热功率：P>P热 热功率 单位时间内导体产生的热量 P热=I2R 二 .电功、电功率及电热、热功率的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 实例 白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等 工作中的电动机、电解槽、日光灯等 电功与 电热 W＝Q＝UIt ＝I2Rt＝t W＝UIt>Q ＝I2Rt 电功率与 热功率 P电＝P热＝UI ＝I2R＝ P电＝UI>P热＝I2R 三 .电动机的三个功率及关系 输入功率 电动机的总功率P总＝P入＝UI 输出功率 电动机做有用功的功率，也叫机械功率 热功率 电动机的线圈有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热＝I2r 三者关系 P总＝P出＋P热 效率 η＝×100%＝×100% 特别 说明 ①正常工作的电动机是非纯电阻元件 ②电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件 四、电源的功率及效率 1.电源的总功率 (1)任意电路：P总=IE。 (2)纯电阻电路：P总=I2(R+r)。 2.电源内部消耗的功率 P内=I2r=P总-P出。 3.电源的输出功率 (1)任意电路：P出=IU=IE-I2r。 (2)纯电阻电路：P出=I2R。 4.电源的效率 (1)任意电路：η=×100%=×100%。 (2)纯电阻电路：η=×100%。 5.等效电源 把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”，其“电动势”“内阻”如下： (1)两点间断路时的电压等效为电动势E'。 (2)两点短路时的电流为等效短路电流I短'，等效内电阻r'=。 常见电路等效电源如下： 6 纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图) P出=UI=I2R=R==。 当R=r时，电源的输出功率最大，为Pm=。 由P出与外电阻R的关系图像可知： ①当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。 ②当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大。 ③当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且有R1=R2，得R1·R2=r2。 7 .提高纯电阻电路效率的方法 η=×100%=×100%=×100%，R越大，η越高。 【讨论交流】 如图所示，电源的电动势不变，内阻r为2 Ω，定值电阻R1为0.5 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5 Ω。 (1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？ (2)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？ (3)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R2消耗的功率最大？ (4)若R2的最大阻值为2 Ω，当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R2消耗功率最大？ 　 【例1】　(2025·安徽合肥市检测)将一电源与电阻箱R、定值电阻R0=4 Ω连接成闭合回路，如图甲所示。测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R的关系如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A.电源内阻r=5 Ω B.电源电动势E=30 V C.定值电阻R0功率最大时，电阻箱R=1 Ω D.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为90% 【例2】(多选)(2025·广东省模拟)一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。若不计一切摩擦和阻力，则(　　) A.30 s内，电动机消耗的电能为18 J B.电动机的输出功率为0.4 W C.电动机线圈的电阻为15 Ω D.该电动机正在工作中突然被卡住不转动时其电功率为1.8 W 【针对性训练】 1.（2025·甘肃天水期中）充电宝内部的主要部件是锂电池。充电宝的锂电池在充电后就是一个电源，某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“20 000 mA·h”和“3.7 V”。下面关于该充电宝，说法正确的是（　　） A.20 000 mA·h是该充电宝充满电后的电荷量 B.20 000 mA·h是该充电宝放电的额定能量 C.20 000 mA·h是该充电宝放电的功率 D.在充电宝内部非静电力把1 C的正电荷从负极移到正极所做的功为37 J 2 (2025·河南省十校联考)如图所示的电路，电阻乙、丙、戊、己的阻值均为r=1 Ω，电阻丁、庚的阻值均为R=4 Ω，还有一个电阻甲的阻值为R0=2 Ω，将a、b与电源相连，已知流过甲的电流为1 A，下列说法正确的是(　　) A.流过戊的电流大小为1 A B.电路的总电阻为2 Ω C.电阻丁两端的电压为2 V D.除电阻庚之外，其他6个电阻的热功率之和为8 W 3.(2025·江苏南通市三模)如图所示，电阻R1、R2串联，R1=2R2，流过恒定的电流，则(　　) A.R1、R2的电压之比为1∶1 B.R1、R2的电功率之比为1∶2 C.相等时间内通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1 D.相等时间内R1、R2产生的热量之比为1∶2 4 (2025·湖南长沙高三期末)如图甲所示，电源的电动势为E，内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电阻箱读数R的关系图像，电源输出功率最大值为6 W，电阻箱读数分别为4 Ω、9 Ω时电源输出功率相等为P0，下列说法中正确的是(　　) A.电源的电动势为12 V B.电源的内阻为6.5 Ω C.当电阻箱阻值为4 Ω时，电源效率较大 D.当电阻箱阻值为6 Ω时，电源输出功率最大 5 .(多选)如图所示，电源电动势E＝10 V、内阻r＝1 Ω，电动机M的内阻R0＝4 Ω，闭合开关S后，标有“8 V　12 W”的灯泡恰能正常发光，则(　　) A.图中理想电流表示数为1 A B.电源的输出功率为16 W C.10 s内电动机产生的热量为10 J D.电动机的机械功率为4 W 6 .某电吹风机简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如表，电吹风机在220 V电压下工作。下列说法正确的是(　　) 额定电压 220 V 额定功率 热风时：990 W 冷风时：110 W A.开关S1、S2都闭合时电吹风机吹冷风 B.吹热风时通过电热丝的电流为4 A C.吹热风时电热丝的功率为990 W D.该电吹风机中电动机的内电阻为440 Ω 7. (2025·湖南郴州市三模)如图所示的电路，电源内阻不计，电源电动势为E，定值电阻R1=R，滑动变阻器R2的总阻值为4R，电容器的电容为C，闭合开关，当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时，下列说法正确的是(　　) A.电容器上的最大带电荷量为CE B.电阻R1的功率先增大后减小 C.电阻R2的功率先增大后减小 D.理想电流表的示数一直在增大 8.(多选)(2025·四川雅安市二模)控制体内脂肪积累可有效控制体重，图甲为脂肪测量仪，被测试者手握把手P、Q，通过测量流经双手的微弱电流来测量电阻，从而测定身体脂肪率，其简化原理如图乙所示。体型相近的测试者，脂肪率越高的，电阻越大。则两体型相近者参加测试时(　　) A.脂肪率高者测试时，R1消耗功率较大 B.脂肪率高者测试时，电源效率较高 C.脂肪率高者测试时，电压表示数和电流表示数比值较小 D.电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定 9 .(2025·河南洛阳模拟)四盏白炽灯泡连接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V　40 W”，b、d灯泡的规格为“220 V　100 W”，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。对这四盏灯泡实际消耗功率的说法正确的是(　　) A.a灯泡实际消耗的功率最小 B.b灯泡实际消耗的功率最小 C.c灯泡实际消耗的功率最小 D.d灯泡实际消耗的功率最小 10 (2024·浙江湖州模拟)如图为某品牌电动牙刷，用充电器对牙刷电池充电，10 h即可从零电量至充满。已知电池的电动势为2.4 V，内阻为0.5 Ω，容量为800 mA·h，电池剩余电量为总电量的20%时就无法正常使用而需要充电。充满电后每天使用两次，每次平均2分钟，可以连续正常使用30天。则(　　) A.充电时通过电池的平均电流为64 mA B.正常工作时，电池平均输出功率约为0.72 W C.正常工作时，电池每天消耗的电能约为230 J D.充满电到无法正常使用过程中，电池内阻消耗的总电能约为460 J 11 .(2025·安徽滁州模拟)如图，在蚌埠港码头，吊车正以0.1 m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103 kg的集装箱。已知吊车的电动机工作电压为380 V，电流为20 A，重力加速度取10 m/s2，则(　　) A.电动机的内阻为19 Ω B.电动机的发热功率为5.7×103 W C.电动机的输出功率为7.6×103 W D.电动机的工作效率为75% 12.如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，R4＝4 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是(　　) A.R1 B.R2 C.R3 D.R4 13.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了(　　) A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W 14.(2025·浙江金华模拟)某款电动汽车装配了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。该车采用充电电压为600 V的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为1 h。该车每行驶100 km平均能耗是13 kW·h。则该车的汽车充电桩(　　) A.充满电后续航里程是640 km B.充满电后储存的电能是640 W·h C.单块电池充满电后储存的电荷量是200 C D.快充充电桩的平均充电电流是160 A 15.(2025·重庆沙坪坝模拟)如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中，R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，R1的表面边长为R2的两倍。现给R1、R2通以相同的电流I，则R1与R2相比(　　) A.两端电压U1>U2 B.电功率P1＝P2 C.电阻率ρ1>ρ2 D.相同时间内产生的焦耳热Q1>Q2 16 小明家的“迷你”电饭锅有加热和保温两挡，工作电路如图所示，其中R2＝88 Ω，电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下的，下列说法正确的是(　　) A.开关S闭合时电饭锅处于保温状态，S断开时处于加热状态 B.加热挡的功率为500 W C.电阻R1的阻值约为117.3 Ω D.电饭锅处于保温状态时电路中的电流为1.5 A 17 .(8分)(2024·海南卷·17)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)(5分)MN间电阻R的变化范围； (2)(3分)当RC=240 Ω，电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。 18.(2024·山东济宁一中模拟)随着高层建筑的发展，乘电梯上下楼已成为日常。如图所示为某种电梯结构的简化示意图。已知电动机的额定电压为380 V，额定电流为11 A，轿厢质量为1 000 kg，重力加速度g＝10 m/s2，忽略一切摩擦。 (1)某次在做电梯性能测试实验时，电梯轿厢内无乘客，电动机不工作。测得轿厢A上升25 m用时5 s，求此时电梯的配重B的质量; (2)电梯在额定功率下承载800 kg的乘客，以1.2 m/s的速度匀速上升时，求电动机内阻消耗的功率。 19 如图甲所示电路中，R1是滑动变阻器，R2是定值电阻。实验时从最左端向最右端拨动滑片调节R1的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙所示。求： (1)(3分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R2消耗的功率最大； (2)(7分)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R1消耗的功率最大； (3)(4分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大。 20 .如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。 (1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值; (2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值; (3)求电源的最大输出功率; (4)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理暑期能力提升 专题10 电功和电功率 【方法解读】 一、电功　电功率　电热　热功率 意义 公式 联系 电功 电流在一段电路中所做的功 W=UIt 对纯电阻电路，电功等于电热：W=Q=UIt=I2Rt； 对非纯电阻电路，电功大于电热：W>Q 电热 电流通过导体产生的热量 Q=I2Rt 电功率 单位时间内电流所做的功 P=UI 对纯电阻电路，电功率等于热功率：P=P热=UI=I2R； 对非纯电阻电路，电功率大于热功率：P>P热 热功率 单位时间内导体产生的热量 P热=I2R 二 .电功、电功率及电热、热功率的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 实例 白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等 工作中的电动机、电解槽、日光灯等 电功与 电热 W＝Q＝UIt ＝I2Rt＝t W＝UIt>Q ＝I2Rt 电功率与 热功率 P电＝P热＝UI ＝I2R＝ P电＝UI>P热＝I2R 三 .电动机的三个功率及关系 输入功率 电动机的总功率P总＝P入＝UI 输出功率 电动机做有用功的功率，也叫机械功率 热功率 电动机的线圈有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热＝I2r 三者关系 P总＝P出＋P热 效率 η＝×100%＝×100% 特别 说明 ①正常工作的电动机是非纯电阻元件 ②电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件 四、电源的功率及效率 1.电源的总功率 (1)任意电路：P总=IE。 (2)纯电阻电路：P总=I2(R+r)。 2.电源内部消耗的功率 P内=I2r=P总-P出。 3.电源的输出功率 (1)任意电路：P出=IU=IE-I2r。 (2)纯电阻电路：P出=I2R。 4.电源的效率 (1)任意电路：η=×100%=×100%。 (2)纯电阻电路：η=×100%。 5.等效电源 把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”，其“电动势”“内阻”如下： (1)两点间断路时的电压等效为电动势E'。 (2)两点短路时的电流为等效短路电流I短'，等效内电阻r'=。 常见电路等效电源如下： 6 纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图) P出=UI=I2R=R==。 当R=r时，电源的输出功率最大，为Pm=。 由P出与外电阻R的关系图像可知： ①当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。 ②当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大。 ③当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且有R1=R2，得R1·R2=r2。 7 .提高纯电阻电路效率的方法 η=×100%=×100%=×100%，R越大，η越高。 【讨论交流】 如图所示，电源的电动势不变，内阻r为2 Ω，定值电阻R1为0.5 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5 Ω。 (1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？ (2)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？ (3)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R2消耗的功率最大？ (4)若R2的最大阻值为2 Ω，当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R2消耗功率最大？ 答案　(1)0　(2)1.5 Ω　(3)2.5 Ω　(4)2 Ω 解析　(1)R1上消耗功率P1=I2R1 当R2=0时，电流I最大，P1最大。 (2)R1+R2=r时，电源输出的功率最大，此时R2=1.5 Ω。 (3)当R2=R1+r时，R2上消耗功率P2最大，此时R2=2.5 Ω。 (4)当R2=2 Ω时，R2上消耗功率最大。 　 【例1】　(2025·安徽合肥市检测)将一电源与电阻箱R、定值电阻R0=4 Ω连接成闭合回路，如图甲所示。测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R的关系如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A.电源内阻r=5 Ω B.电源电动势E=30 V C.定值电阻R0功率最大时，电阻箱R=1 Ω D.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为90% 答案　D 解析　根据题图乙，由电阻箱功率最大的条件可知，此时满足R=R0+r，解得电源内阻r=1 Ω，故A错误；由Pmax=，解得E=20 V，故B错误；由P0=I2R0=()2R0可知，当R=0时，定值电阻R0功率最大，故C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率η=×100%=90%，故D正确。 【例2】(多选)(2025·广东省模拟)一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。若不计一切摩擦和阻力，则(　　) A.30 s内，电动机消耗的电能为18 J B.电动机的输出功率为0.4 W C.电动机线圈的电阻为15 Ω D.该电动机正在工作中突然被卡住不转动时其电功率为1.8 W 答案　ABD 解析　电动机的输入功率为P入=UI=3×0.2 W=0.6 W，30 s内消耗的电能W=P入t=0.6×30 J=18 J，故A正确；电动机的输出功率，即电动机提升重物的机械功率，为P机=Fv=4× W=0.4 W，故B正确；根据能量关系有P入=P机+PQ，得热功率为PQ=P入-P机=(0.6-0.4) W=0.2 W，对线圈有PQ=I2r，解得r=5 Ω，故C错误；该电动机正在工作中突然被卡住不转动，此时电路中的电流为I'== A=0.6 A，此时电功率为P=UI'=3×0.6 W=1.8 W，故D正确。 【针对性训练】 1.（2025·甘肃天水期中）充电宝内部的主要部件是锂电池。充电宝的锂电池在充电后就是一个电源，某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“20 000 mA·h”和“3.7 V”。下面关于该充电宝，说法正确的是（　　） A.20 000 mA·h是该充电宝充满电后的电荷量 B.20 000 mA·h是该充电宝放电的额定能量 C.20 000 mA·h是该充电宝放电的功率 D.在充电宝内部非静电力把1 C的正电荷从负极移到正极所做的功为37 J 答案 A 解析：　根据q＝It可知，20 000 mA·h是指电荷量，故A正确，B、C错误；在充电宝内部非静电力把1 C的正电荷从负极移到正极所做的功为W＝E×q＝3.7×1 J＝3.7 J，故D错误。 2 (2025·河南省十校联考)如图所示的电路，电阻乙、丙、戊、己的阻值均为r=1 Ω，电阻丁、庚的阻值均为R=4 Ω，还有一个电阻甲的阻值为R0=2 Ω，将a、b与电源相连，已知流过甲的电流为1 A，下列说法正确的是(　　) A.流过戊的电流大小为1 A B.电路的总电阻为2 Ω C.电阻丁两端的电压为2 V D.除电阻庚之外，其他6个电阻的热功率之和为8 W 答案　B 解析　甲、乙、丙串联的总电阻为R1=R0+2r=4 Ω，等效电路图如图所示。R1与丁并联，且R1与R相等，已知流过R1的电流I1=1 A，则I丁=I1，故丁两端的电压U丁=I丁R=4 V，流过戊的电流I戊=I丁+I1=2 A，故A、C错误；R1与丁并联的总电阻为R2=2 Ω，R2与戊、己串联的总电阻为R3=R2+2r=4 Ω，R3与庚并联的总电阻R4=2 Ω，则电路的总电阻为R4=2 Ω，故B正确；流过丁的电流为1 A，流过戊、己的电流均为2 A，除电阻庚之外，根据P=I2R可得其他6个电阻的热功率之和为P=12×4 W+12×4 W+2×22×1 W=16 W，故D错误。 3.(2025·江苏南通市三模)如图所示，电阻R1、R2串联，R1=2R2，流过恒定的电流，则(　　) A.R1、R2的电压之比为1∶1 B.R1、R2的电功率之比为1∶2 C.相等时间内通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1 D.相等时间内R1、R2产生的热量之比为1∶2 答案　C 解析　串联电路中电流处处相等，根据U=IR，则R1、R2的电压之比为===，故A错误；根据电功率P=I2R，由于电流相等，故电功率之比等于电阻之比，即R1、R2的电功率之比为2∶1，故B错误；根据q=It，由于电流相等、时间相等，则通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1，故C正确；根据Q=I2Rt，由于电流相等，故相等时间内R1、R2产生的热量之比等于电阻之比，即相等时间内R1、R2产生的热量之比为2∶1，故D错误。 4 (2025·湖南长沙高三期末)如图甲所示，电源的电动势为E，内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电阻箱读数R的关系图像，电源输出功率最大值为6 W，电阻箱读数分别为4 Ω、9 Ω时电源输出功率相等为P0，下列说法中正确的是(　　) A.电源的电动势为12 V B.电源的内阻为6.5 Ω C.当电阻箱阻值为4 Ω时，电源效率较大 D.当电阻箱阻值为6 Ω时，电源输出功率最大 答案　AD 解析　根据题意可知，电源的输出功率为P＝R＝，由数学知识可知，当R＝r时，电源输出功率最大，最大功率为Pm＝。当R＝4 Ω时，有P0＝，当R＝9 Ω时，有P0＝，联立解得r＝6 Ω，E＝12 V，故A、D正确，B错误;电源效率为η＝×100%＝×100%，又有I＝可知，当电阻箱接入电路的阻值最大时，电源效率最大，故C错误。 5 .(多选)如图所示，电源电动势E＝10 V、内阻r＝1 Ω，电动机M的内阻R0＝4 Ω，闭合开关S后，标有“8 V　12 W”的灯泡恰能正常发光，则(　　) A.图中理想电流表示数为1 A B.电源的输出功率为16 W C.10 s内电动机产生的热量为10 J D.电动机的机械功率为4 W 答案　BC 解析　标有“8 V　12 W”的灯泡恰能正常发光，则外电路并联部分的电压为8 V，由闭合电路的欧姆定律有I＝＝2 A，即干路电流为2 A，理想电流表的示数为2 A，故A错误;电源的输出功率为P出＝EI－I2r＝16 W，故B正确;正常发光的灯泡中的电流为IL＝＝1.5 A，故流过电动机的电流为IM＝I－IL＝0.5 A，则电动机的机械功率为P机＝UIM－R0＝3 W，故D错误;10 s内电动机产生的热量为Q＝R0t＝10 J，故C正确。 6 .某电吹风机简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如表，电吹风机在220 V电压下工作。下列说法正确的是(　　) 额定电压 220 V 额定功率 热风时：990 W 冷风时：110 W A.开关S1、S2都闭合时电吹风机吹冷风 B.吹热风时通过电热丝的电流为4 A C.吹热风时电热丝的功率为990 W D.该电吹风机中电动机的内电阻为440 Ω 答案　B 解析　由电路图可知，开关S1、S2都闭合时电动机M和电热丝同时接入电路，电吹风机吹热风，故A错误； 吹热风时电热丝的功率为P=P2-P1=990 W-110 W=880 W，电流为I== A=4 A，故B正确，C错误； 只闭合开关S2时，仅电动机接入电路，若电动机为纯电阻元件，其电阻为r==440 Ω，由于电动机正常工作时为非纯电阻元件，则电阻不为440 Ω，故D错误。 7. (2025·湖南郴州市三模)如图所示的电路，电源内阻不计，电源电动势为E，定值电阻R1=R，滑动变阻器R2的总阻值为4R，电容器的电容为C，闭合开关，当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时，下列说法正确的是(　　) A.电容器上的最大带电荷量为CE B.电阻R1的功率先增大后减小 C.电阻R2的功率先增大后减小 D.理想电流表的示数一直在增大 答案　CD 解析　滑动变阻器接入电路的电阻为Rab=，根据R左R右≤()2，当R左=R右，即当滑动变阻器的滑片滑到变阻器的正中央时，变阻器接入电路的总电阻最大，此时Rab=R，电容器上的电压最大，为U=E，电容器上的最大带电荷量为Q=CU=CE，选项A错误；当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时，回路电阻先增大后减小，回路电流先减小后增大，根据P1=I2R1，电阻R1的功率先减小后增大，选项B错误；把R1看成电源的内阻，当变阻器接入电路的电阻和R1电阻相等时，变阻器上消耗的功率最大，故当滑动变阻器的滑片滑到变阻器的正中央时，变阻器上消耗的功率最大，当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时，电阻R2的功率先增大后减小，选项C正确；当滑片从a端滑到变阻器的中央时，变阻器上的电压逐渐增大，变阻器右侧电阻减小，故根据I右=，理想电流表的示数逐渐增大，当滑片从变阻器中央滑到b端时，总电阻减小，回路总电流增大，而变阻器左侧的电流减小，故变阻器右侧的电流一定增大，理想电流表的示数仍在增大，选项D正确。 8.(多选)(2025·四川雅安市二模)控制体内脂肪积累可有效控制体重，图甲为脂肪测量仪，被测试者手握把手P、Q，通过测量流经双手的微弱电流来测量电阻，从而测定身体脂肪率，其简化原理如图乙所示。体型相近的测试者，脂肪率越高的，电阻越大。则两体型相近者参加测试时(　　) A.脂肪率高者测试时，R1消耗功率较大 B.脂肪率高者测试时，电源效率较高 C.脂肪率高者测试时，电压表示数和电流表示数比值较小 D.电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定 答案　BD 解析　脂肪率高者测试时，电阻较大，回路中电流较小，所以R1消耗功率较小，故A错误；电源的效率为η=×100%=×100%=×100%，由此可知，外电阻越大，电源效率越高，故B正确；脂肪率高者测试时，电阻较大，则电压表示数和电流表示数比值较大，故C错误；根据闭合电路欧姆定律可得U=E-I(r+R1+R2)，所以||=r+R1+R2，即电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定，故D正确。 9 .(2025·河南洛阳模拟)四盏白炽灯泡连接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V　40 W”，b、d灯泡的规格为“220 V　100 W”，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。对这四盏灯泡实际消耗功率的说法正确的是(　　) A.a灯泡实际消耗的功率最小 B.b灯泡实际消耗的功率最小 C.c灯泡实际消耗的功率最小 D.d灯泡实际消耗的功率最小 答案　C 解析　a、c灯泡的电阻R＝＝1 210 Ω，b、d灯泡的电阻R'＝＝484 Ω，根据并联电路的特点知b、c并联后的总电阻R并<R'，大电阻分大电压，所以b、c灯泡两端的电压小于d灯泡两端的电压，根据P＝，可得Pc<Pb<Pd，a、d灯串联，电流相等，根据P＝I2R，知P与R成正比，则Pa>Pd，综上有Pa>Pd>Pb>Pc，故C正确。 10 (2024·浙江湖州模拟)如图为某品牌电动牙刷，用充电器对牙刷电池充电，10 h即可从零电量至充满。已知电池的电动势为2.4 V，内阻为0.5 Ω，容量为800 mA·h，电池剩余电量为总电量的20%时就无法正常使用而需要充电。充满电后每天使用两次，每次平均2分钟，可以连续正常使用30天。则(　　) A.充电时通过电池的平均电流为64 mA B.正常工作时，电池平均输出功率约为0.72 W C.正常工作时，电池每天消耗的电能约为230 J D.充满电到无法正常使用过程中，电池内阻消耗的总电能约为460 J 答案　B 解析　10 h即可从零电量至充满，根据q＝It得，充电时通过电池的平均电流为I＝ mA＝80 mA，故A错误;由于q'＝q(1－20%)＝640 mA·h，而充一次电能正常工作时间为t'＝ h＝2 h，正常工作时的平均电流为I'＝＝320 mA＝0.32 A，正常工作时，电池平均输出功率约为P出＝UI'－I'2r＝2.4×0.32 W－0.322×0.5 W≈0.72 W，故B正确;正常工作时，电池每天消耗的电能约为W＝UI't″＝2.4×0.32×4×60 J＝184.32 J≈184 J，故C错误;充满电到无法正常使用过程中，电池内阻消耗的总电能约为W'＝I'2rt＝(0.32)2×0.5×2×2×30×60 J＝368.64 J≈369 J，故D错误。 11 .(2025·安徽滁州模拟)如图，在蚌埠港码头，吊车正以0.1 m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103 kg的集装箱。已知吊车的电动机工作电压为380 V，电流为20 A，重力加速度取10 m/s2，则(　　) A.电动机的内阻为19 Ω B.电动机的发热功率为5.7×103 W C.电动机的输出功率为7.6×103 W D.电动机的工作效率为75% 答案　D 解析　电动机的输入功率为P入＝UI＝380×20 W＝7 600 W，电动机的输出功率为P出＝P机＝mgv＝5 700 W，电动机发热功率为P热＝P入－P出＝1 900 W，故B、C错误;电动机发热功率为P热＝I2r，解得r＝4.75 Ω，故A错误;电动机的工作效率为η＝×100%＝75%，故D正确。 12.如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，R4＝4 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是(　　) A.R1 B.R2 C.R3 D.R4 答案　A 解析　由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的电阻为R并＝＝2 Ω，R1与R并串联，R1＝R并，则R1的功率与另外三个灯泡的功率之和相等，故四个灯泡中功率最大的是R1，故A正确。 13.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了(　　) A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W 答案　B 解析　电动机未启动时，U灯＝E－I1r＝(12.5－10×0.05) V＝12 V，车灯功率P灯＝U灯I1＝120 W;电动机启动时，U灯'＝E－I2r＝(12.5－58×0.05) V＝9.6 V，设车灯阻值不变，由P＝，可得P'＝P灯＝×120 W＝76.8 W，电功率的减少量ΔP＝P灯－P'＝(120－76.8) W＝43.2 W，故B正确。 14.(2025·浙江金华模拟)某款电动汽车装配了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。该车采用充电电压为600 V的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为1 h。该车每行驶100 km平均能耗是13 kW·h。则该车的汽车充电桩(　　) A.充满电后续航里程是640 km B.充满电后储存的电能是640 W·h C.单块电池充满电后储存的电荷量是200 C D.快充充电桩的平均充电电流是160 A 答案　D 解析　单块电池充满电后储存的电荷量是q1＝200 A·h＝200×3 600 C＝7.2×105 C，故C错误;单块电池充满电后储存的电能是E1＝q1U1＝200×3.2 W·h＝640 W·h，充满电后储存的电能是E＝120×640 W·h＝76 800 W·h＝76.8 kW·h，故B错误;该车充满电后续航里程是s＝×100 km≈591 km，故A错误;由题意可知80%IUt＝E，解得I＝160 A，故D正确。 15.(2025·重庆沙坪坝模拟)如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中，R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，R1的表面边长为R2的两倍。现给R1、R2通以相同的电流I，则R1与R2相比(　　) A.两端电压U1>U2 B.电功率P1＝P2 C.电阻率ρ1>ρ2 D.相同时间内产生的焦耳热Q1>Q2 答案　B 解析　设电阻的厚度为d，其正方形的边长为a，根据电阻定律可得R＝ρ。由于材料相同，电阻率相同，且厚度相同，则有R1＝R2，给R1、R2通以相同的电流，根据U＝IR，P＝I2R可得U1＝U2，P1＝P2，根据Q＝I2Rt可知R1、R2在相同时间内产生的焦耳热Q1＝Q2，故B正确。 16 小明家的“迷你”电饭锅有加热和保温两挡，工作电路如图所示，其中R2＝88 Ω，电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下的，下列说法正确的是(　　) A.开关S闭合时电饭锅处于保温状态，S断开时处于加热状态 B.加热挡的功率为500 W C.电阻R1的阻值约为117.3 Ω D.电饭锅处于保温状态时电路中的电流为1.5 A 答案　C 解析　根据欧姆定律得电路中的电流I＝，功率P＝UI，则电饭锅的功率P＝，开关S闭合时，电路中仅接入R2，电饭锅功率P1＝，S断开时，R1与R2串联，电饭锅功率P2＝，由于P1>P2，则开关S闭合时电饭锅处于加热状态，S断开时电饭锅处于保温状态，A错误;电饭锅处于加热挡时的功率P1＝＝550 W，B错误;保温状态的功率P2＝P1，根据功率公式P＝UI，可得保温状态下电路中的电流I温＝ A，D错误;电饭锅处于保温状态下电路的电阻为R1＋R2＝，解得R1≈117.3 Ω，C正确。 17 .(8分)(2024·海南卷·17)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)(5分)MN间电阻R的变化范围； (2)(3分)当RC=240 Ω，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 解析　(1)根据电路可知当RC=0时MN间电阻R的阻值最小，为Rmin==12 Ω 当RC=240 Ω时MN间电阻R的阻值最大， 为Rmax==22 Ω 故MN间电阻R的变化范围为12 Ω≤R≤22 Ω (2)当RC=240 Ω， 通过电热器B的电流为I= 此时电热器B消耗的功率为PB=I2RB 解得PB≈16.7 W 18.(2024·山东济宁一中模拟)随着高层建筑的发展，乘电梯上下楼已成为日常。如图所示为某种电梯结构的简化示意图。已知电动机的额定电压为380 V，额定电流为11 A，轿厢质量为1 000 kg，重力加速度g＝10 m/s2，忽略一切摩擦。 (1)某次在做电梯性能测试实验时，电梯轿厢内无乘客，电动机不工作。测得轿厢A上升25 m用时5 s，求此时电梯的配重B的质量; (2)电梯在额定功率下承载800 kg的乘客，以1.2 m/s的速度匀速上升时，求电动机内阻消耗的功率。 答案　(1)1 500 kg　(2)580 W 解析　(1)设轿厢和配重的加速度大小为a，有h＝at2 解得a＝2 m/s2 以轿厢和配重为研究对象，根据牛顿第二定律有mg－Mg＝(m＋M)a 解得配重B的质量m＝1 500 kg。 (2)对配重B，根据平衡条件可得F＋mg＝(M＋m0)g 解得F＝3 000 N 电动机的输出功率P出＝Fv 电动机内阻消耗的功率P内＝UI－P出 解得P内＝580 W。 19 如图甲所示电路中，R1是滑动变阻器，R2是定值电阻。实验时从最左端向最右端拨动滑片调节R1的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙所示。求： (1)(3分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R2消耗的功率最大； (2)(7分)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R1消耗的功率最大； (3)(4分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大。 答案　(1)0　(2) Ω　(3) Ω 解析　(1)由闭合电路欧姆定律得电阻R2消耗的功率P2=I2R2=R2， 即R1=0时，流过R2的电流最大，此时R2消耗的功率最大 (2)根据题意可知，当滑动变阻器滑片在最右端时有R2== Ω 滑动变阻器滑片在最左端时有R1m+R2= 解得R1m= Ω 由题图乙可知E=U1+I1r E=U2+I2r 联立解得r=5 Ω，E=2.5 V R1消耗的功率最大，此时可将R2看成电源的内电路中的电阻，此时的等效内阻为 r'=R2+r= Ω 当R1=r'时，等效电源的输出功率最大， 则R1= Ω (3)由输出功率有 P出=R外= 由此可知，当R外=r时，电源的输出功率最大，此时滑动变阻器阻值为R1=r-R2 解得R1= Ω。 20 .如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。 (1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值; (2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值; (3)求电源的最大输出功率; (4)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。 答案　(1)0　8 W　(2)1.5 Ω　6 W　(3)9 W (4)3 Ω　 W 解析 　(1)保护电阻消耗的电功率为P0＝ 因E、R0和r是常量，而R是变量，故R最小时，P0最大，即R＝0时， Pmax＝ W＝8 W。 (2)把保护电阻R0与电源内阻r一起看作电源内阻， 当R＝R0＋r＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大， 最大功率为PRmax＝ W＝6 W。 (3)电源的输出功率P出＝R外＝ 当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时，P出max＝ W＝9 W。 (4)把R0＝5 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等＝6 Ω， 而电阻箱R的最大值为3 Ω，小于6 Ω，由P＝R＝， 可知当电阻箱R的电阻取3 Ω时，R消耗的功率最大， 最大值为PRmax'＝R＝ W。 1 学科网（北京）股份有限公司 $