12.1电路中的能量转化 知识解读 -2026-2027学年高二上学期物理同步知识点解读与专题训练（人教版必修第三册）

本讲义聚焦电路中的能量转化核心知识点，系统梳理电功和电功率的定义、计算及串并联功率分配，通过焦耳定律明确电热规律，进而对比纯电阻与非纯电阻电路的能量转化差异，构建完整知识支架。 资料以表格对比深化概念理解，典例与变式题结合电动机等实例，培养科学思维与能量观念。课中辅助教师清晰授课，课后通过随堂检测帮助学生查漏补缺，提升问题解决能力。

12.1电路中的能量转化（知识解读）（解析版） •知识点1 电功和电功率 •知识点2 焦耳定律 •知识点3 电路中的能量转化 •作业 随堂检测 知识点1 电功和电功率 1、电功 （1）电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。 （2）电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积。 （3）电功的计算公式：W＝UIt。 单位：焦耳，符号为J。 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J。 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。 （2）公式：P＝＝UI。 （3）单位：瓦特，符号为W。 （4）意义：描述电能转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢。 注意： （1）纯电阻电路的电功率计算表达式：由于W＝Q，I＝，所以有P＝UI＝I2R＝。 （2）非纯电阻的电功率计算表达式：P＝UI。 3、串并联电功率计算 电路连接方式 串联 并联 特点 各部分电路电流I相同 各支路电压U相同 功率分配 根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比，即＝＝…＝＝I2 根据P＝，各支路电阻上的电功率与电阻成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。 总功率 P总＝UI＝（U1＋U2＋…＋Un）I＝P1＋P2＋…＋Pn。 P总＝UI＝U（I1＋I2＋…＋In）＝P1＋P2＋…＋Pn。 说明 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。 4、功率求解方法 （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，若用电器电压相同时，用P＝比较，若用电器电阻相同时，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。 【典例1】如图所示，电源电动势E＝10V，内阻，闭合开关S后标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机线圈的电阻R0＝1Ω，求： (1)电动机的总功率； (2)电动机的输出功率。 【详解】（1）灯泡L正常发光，则路端电压等于灯泡的额定电压8V 内阻分得的电压 回路总电流 通过灯泡的电流 通过电动机的电流 电动机和灯泡并联，则有 电动机的总功率 （2）电动机内阻消耗的功率 则电动机的输出功率 【变式1-1】如图所示，电灯上分别有“”，“220V，40W”字样，那么（     ） A．接220V电压时，均能正常发光 B．接440V电压时，都能正常发光 C．无论两端接多少伏电压，均不可能正常发光 D．无论接多少伏电压，肯定不能正常发光 【答案】D 【详解】由公式可得 （220V、60W）的电阻： （220V、40W）的电阻：，串联电路电流处处相等，电压按电阻正比分配。 A．a、b接220V时，串联总电压220V，两灯的分压都小于220V额定电压，均不能正常发光，故A错误； B．a、b接440V时，串联分压满足 可得、，分压远超220V额定电压，会直接烧毁，两灯不可能同时正常发光，故B错误； C．若调整ab间总电压，让电路电流等于的额定电流，此时可以达到额定电压、正常发光，因此并非两灯永远都不能正常发光，故C错误； D．两灯额定电流，串联电路电流始终相等：若电路电流达到的额定电流，必然已经超过的额定电流，会先过流烧毁，因此永远不可能正常发光，故D正确。 故选 D。 【变式1-2】（多选）标有“220V  40W”和“220V  60W”的两个灯泡串联在电路中，则（     ） A．若电路电压为220V，两灯泡均不能正常发光 B．若电路电压为440V，两灯泡均能正常发光 C．无论电压如何，两灯泡都不能正常发光 D．无论电压如何，标有“220V  60W”的灯泡都不能正常发光 【答案】AD 【详解】A．由可知，灯泡的电阻 灯泡的电阻 若电路电压为，两灯泡串联分压，由于两灯泡电阻不等，根据串联电路电压和电阻成正比可知，两灯泡分得的电压均不等于，故两灯泡均不能正常发光，故A正确； B．若电路电压为，两灯泡串联，由串联分压原理可知灯泡两端电压 灯泡两端电压 两灯泡两端电压均不等于额定电压，故两灯泡均不能正常发光，故B错误； C．当电路总电压时，灯泡两端电压恰好为，能正常发光，故C错误； D．由于，两灯泡串联时灯泡分得的电压始终大于灯泡分得的电压，若灯泡正常发光，则灯泡两端电压将超过额定电压而烧毁，电路无法正常工作，故无论电压如何，标有“220V  60W”的灯泡都不能正常发光，故D正确。 故选AD。 【变式1-3】已知某锂电池的电动势，内阻未知，小灯泡铭牌上的参数为“  ”，定值电阻。用该锂电池给如题图所示电路供电，电压表为理想电压表，当开关接通后，小灯泡恰好正常发光。求： (1)流过小灯泡的电流； (2)电压表的示数； (3)该锂电池的输出功率。 【详解】（1）小灯泡正常发光，实际电压等于额定电压，实际功率等于额定功率，根据电功率与电压、电流的关系 解得 （2）电压表的读数为电阻R两端的电压 （3）电源的输出功率为定值电阻的功率、灯泡的功率之和 知识点2 焦耳定律 1、焦耳定律 （1）定义：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）物理意义：描述电能转化为热能的多少。 （3）表达式：Q＝I2Rt。 2、热功率 （1）定义：单位时间内的发热量称为热功率。 （2）物理意义：表示电流发热的快慢。 （3）公式：P热＝I2R。 3、电功和电热的比较 项目 电功 电热 电功与电热的比较　 电功实质是静电力移动电荷做功，W＝qU＝UIt。 电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q＝I2Rt。 电功与电热的联系与区别 纯电阻电路（白炽灯、电炉、电熨斗） 非纯电阻电路（电动机、电解槽） 电功与电热的联系与区别 电流做功全部转化为内能W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t。 电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他 电功率与电热功率的关系　 纯电阻电路中，P＝UI＝I2R＝ 非纯电阻电路中UI＞I2R，t既不能表示电功，也不能表示电热。 4、纯电阻和非纯电阻的比较 电路 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功率 P电＝UI＝I2R＝ P电＝UI 热功率 P热＝UI＝I2R＝ P热＝I2R 关系 P电＝P热 P电>P热 【典例2】电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机M线圈的电阻相同。开关闭合后，电动机M正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为和；经过时间t，电流通过电阻R做功为，产生的热量为；电流通过电动机M做功为，产生的热量为，则有（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】串联电路，电流相同，设开关闭合后，电路中电流为I，对于电阻R，由欧姆定律得，对于电动机M，，则。 根据公式W＝UIt可得。 根据焦耳定律得，则。 故选D。 【变式2-1】关于三条公式：①；②；③，下列叙述正确的是（    ） A．公式①适用于任何电路的电热功率 B．公式②适用于任何电路的电热功率 C．公式①②③适用于任何电路电功率 D．上述没有一个正确 【答案】B 【详解】A．公式适用于任何电路，表示电功率；只有在纯电阻电路中，电功率才等于电热功率，故A错误； B．由焦耳定律可知，任何电路中电阻产生的电热功率均为，故B正确； C．公式适用于任何电路的电功率，而和只适用于纯电阻电路的电功率，故C错误； D．B项正确，故D错误。 故选B。 【变式2-2】（多选）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．适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路 C．在不是纯电阻的电路中， D．焦耳热适用于任何电路 【答案】BCD 【详解】A．电功率表示电流做功的快慢，越大只能说明电流做功越快；焦耳热 还与电压、电阻和通电时间有关，不能由电功率单独确定，故A错误； B．电功定义式适用于任何电路；和都要用到欧姆定律，只适用于纯电阻电路，故B正确； C．非纯电阻电路中，电流做功除产生焦耳热外，还要转化为机械能、化学能等其他形式的能量，因此，从而，故C正确； D．焦耳定律描述电流通过导体产生焦耳热的规律，适用于任何电路中的焦耳热计算，故D正确。 故选BCD。 【变式2-3】一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压时，通过金属导线的电流为2 A。求： (1)金属导线电阻为多少？ (2)金属导线在内产生的热量为多少？ 【详解】（1）已知金属导线两端电压，通过金属导线的电流为2 A，可知金属导线电阻为 （2）金属导线在内产生的热量 知识点3 电路中的能量转化 1、电动机 （1）电动机消耗的功率P电＝UI。 （2）电动机线圈电阻上的热功率P热＝I2R。 （3）电动机输出功率P机＝UI－I2R。 （4）能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。 （5）功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝UI，P损＝I2R。 2、电池 充电时的能量转化：电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。 3、电路中的能量转化 电路中的能量转化 电功计算：W＝UIt。 电功率计算：P＝＝UI。 焦耳定律：Q＝I2Rt。 热功率：P=I2R。 能量转化：纯电阻电路电流做功全部转化为热；非纯电阻电路电流做功一部分转化为热，一部分转化为其它。 【典例3】利用电动机通过如图所示电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电动机内阻，电阻，重物质量。当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为，不计空气阻力和摩擦，g取。求： (1)流经电动机的电流I； (2)电动机的输出功率； (3)重物上升的速度。 【详解】（1）电路为串联电路，电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律可得 代入已知数据可得 （2）根据焦耳定律可得，电动机的热功率为 电动机两端的电压为 电动机的输入功率为 可得电动机的输出功率为 （3）由于电动机的输出功率，等于匀速提升重物做功的功率，则有 可得重物上升的速度，方向竖直向上 【变式3-1】如图所示，电源电动势，内阻，灯泡额定电压，电阻保持不变，电动机内阻，电流表可视为理想电表。开关闭合后，电动机和灯泡均正常工作，电流表示数。则（　　） A．电动机的额定电流为6A B．电动机的工作效率为50% C．电源的输出功率为72W D．定值电阻R的阻值为 【答案】B 【详解】AB．灯泡均正常工作的电流 开关闭合后，电动机和灯泡均正常工作，说明两者额定电压相等，而电流表示数，故电动机的额定电流为 对电动机 故 故电动机的工作效率为，故A错误，B正确； C．电源的总功率为 内阻上损耗的热功率 电源的输出功率为，故C错误； D．根据闭合电路的欧姆定律有 解得，故D错误。 故选B。 【变式3-2】（多选）如图所示，电源的电动势为，电源内阻为，定值电阻，M为直流电动机，其线圈电阻也为，电动机正常运转时，理想电压表读数，则（     ） A．电动机的输出功率为 B．电阻消耗的功率为 C．电源的输出功率为 D．电动机M的输入功率为 【答案】BC 【详解】A．由题意可知电路电流 则电动机的输出功率，A错误； B．电阻消耗的功率，B正确； C．电源的输出功率，C正确； D．电动机的输入功率，D错误。 故选BC。 【变式3-3】如图所示电路中，电源电动势，内阻，电动机的电阻，定值电阻，电容器的电容。电键闭合后电动机正常工作时，理想电压表的示数。求： (1)电源的输出功率； (2)电动机的输出功率； (3)当电键断开后通过的电荷量。 【详解】（1）电动机正常工作时，电流为 电源的总功率为 电源的内功率为 电源的输出功率为 （2）电动机两端的电压为 电动机消耗的电功率为 电动机的热功率为 电动机的输出功率为 （3）电键断开后，通过的电荷量为 1．在如图所示的电路中，闭合开关S，电动机M转动起来后，将滑动变阻器的滑片向左移动时，电动机的电热功率P随电压表测得的电压U和电流表测得的电流I而变化的情况是（电动机线圈的电阻R可以认为是不变的）（    ） A．P跟电流I的二次方成正比 B．P跟电压U的二次方成正比 C．P跟电压U与电流I的乘积成正比 D．P跟电压U与电流I的比值成正比 【答案】A 【详解】AB．电动机是非纯电阻元件，电动机的电热功率，即P跟电流I的二次方成正比；由于欧姆定律不适用于非纯电阻电路，所以，即P跟电压U的二次方不成正比，A正确，B错误； CD．电压U与电流I的乘积是电动机的输入功率，不是电动机的电热功率，CD错误。 故选A。 2．将四个完全相同的灯泡按如图所示的电路连接，闭合开关后各灯泡均发光，则（    ） A．灯泡最亮 B．灯泡最亮 C．灯泡最亮 D．四个灯泡一样亮 【答案】A 【详解】因四个灯泡完全相同，干路上的电流比各支路电流都大，故通过的电流最大，根据可知，灯泡的功率最大，灯泡最亮。 故选A。 3．如图，电动机与灯泡串联接入电路，电源电动势为E，内阻忽略不计。电动机正常工作时，灯泡的电阻为，两端电压为，流过的电流为；电动机的电阻为，两端电压为，流过的电流为。则下列表达式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．电源内阻不计，根据串联电路电压规律，总电动势等于各用电器电压之和，即，故A错误； C．电动机和灯泡串联，串联电路电流处处相等，因此，故C错误； B．灯泡是纯电阻，满足欧姆定律 电动机是非纯电阻，能量关系为 整理得，即 结合，可得，故B正确； D．电动机正常工作时是非纯电阻用电器，不满足欧姆定律，即 等式两边同时乘，可知，故D错误。 故选B。 4．汽车蓄电池供电的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化；当汽车启动之后，开关S断开，启动系统的电动机停止工作，车灯亮度恢复正常。则汽车启动时（　　） A．电源的功率减小 B．电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率 C．电源的效率减小 D．车灯一定变亮 【答案】C 【详解】A．汽车启动，开关S闭合时，相当于再并联一电阻，外电阻减小，电流增大，则电源的功率为 则电源功率增大，故A错误； B．由能量关系可知，电动机的输入功率等于电源输出功率减去两灯的功率，故B错误； C．汽车启动，开关S闭合时，相当于再并联一电阻，外电阻减小，电源的效率为 由此可知，电源的效率减小，故C正确； D．汽车启动时，电路中总电流变大，内电压变大，路端电压减小，则车灯一定变暗，故D错误。 故选C。 5．如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，小灯泡的额定电压为，额定功率为。开关闭合时小灯泡正常发光，电动机正常工作，此时电动机的输出功率与电动机消耗的总功率之比为。下列说法正确的是（    ） A．通过灯泡的电流为 B．电动机的额定功率为 C．电源的内阻消耗功率为 D．电动机的线圈电阻为 【答案】B 【详解】A．小灯泡L正常发光，此时电路的电流为，故A错误； B．电动机M正常工作，电动机的输入电压为 则电动机的额定功率为，故B正确； C．电源内阻消耗的功率为，故C错误； D．由题意可知，电动机的输出功率为 则电动机的内耗功率为 又由 解得，故D错误。 故选B。 6．（多选）八只完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接，电路两端电压分别为6V和20V，灯泡的额定电压为4V，额定功率为4W，调节滑动变阻器的滑片，使八只灯泡均正常发光，下列说法正确的是（ ） A．滑动变阻器接入电路的阻值为4 B．滑动变阻器接入电路的阻值为4 C．滑动变阻器消耗的电功率为8W D．滑动变阻器消耗的电功率为8W 【答案】BC 【详解】AC．图甲中灯泡正常发光，灯泡电压为4V，电流为 则滑动变阻器电压为 电流为 则 R1消耗的功率为，故A错误，C正确； BD．图乙中灯泡正常发光，则的电压为 串联电路电流相等，则 消耗的电功率为，故B正确，D错误。 故选BC。 7．（多选）如图为汽车启动简化电路，电源电动势为E、内阻为r，车灯的电阻为R（可视为纯电阻）。开关S闭合，电动机M正常工作，其两端电压为U、电流为I、内阻为。忽略温度对电阻的影响，则（　　） A．电动机的热功率为UI B．电动机的热功率为 C．车灯的电功率为 D．电源的总功率为 【答案】CD 【详解】AB．电动机的热功率为，故AB错误； C．车灯的电功率为，故C正确； D．电源的总功率为，故D正确。 故选CD。 8．（多选）如图甲所示为某款服务型机器人，它的直流电动机的额定电流为I，线圈电阻为，由电动势为E、内阻为r的直流电源供电，内部电路可简化如图乙所示，定值电阻的阻值为R，电动机恰好能正常工作，则此时（   ） A．电动机的额定电压为 B．电动机的额定功率为 C．电动机的输出功率为 D．电动机的效率为 【答案】BC 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，电动机的额定电压 ，只是电动机线圈电阻的热分压，不是电动机总电压，故A错误； B．电源总功率为，内阻的热功率为，定值电阻的热功率为，因此电动机的输入额定功率 ，故B正确； C．电动机的输出功率 = 输入总功率 - 线圈电阻的热功率，即 ，故C正确； D． 电动机效率，即 ，选项D的分子为线圈热功率，不是输出功率，故D错误。 故选BC。 9．（多选）两个电阻、的伏安特性曲线如图所示，由图可知（　　） A．的电阻 B．的电阻随电压的增大而增大 C．当时，的电阻等于的电阻 D．时，电阻消耗的电功率可用图线与横坐标围成的面积来表示 【答案】BC 【详解】A．由可知，的图线斜率，由图线坐标 联立解得，故A错误； B．由A项可知，因此图线上斜率越大，表示该点的电阻值越小；由图线可知，随电压增大，图线斜率变小，因此电阻值增大，故B正确； C．由题图，当时，两图线相交，由可知，，故C正确； D．图像中，电功率对应的是该点与坐标轴所围矩形的面积，而非图线下方区域的面积，故D错误。 故选BC。 10．某养生壶铭牌上的部分内容如表中所示，根据表中信息，求： ×××养生壶 额定电压 220V 额定功率 750W 额定频率 50Hz 产品容量 1.5L (1)养生壶正常工作时消耗的电功率P； (2)养生壶正常工作消耗的电能W。 【详解】（1）养生壶正常工作时，实际电压等于额定电压，消耗的电功率等于铭牌上的额定功率，根据铭牌信息有 代入数据解得 （2）已知养生壶正常工作时间，根据电功公式有 代入数据解得 由可得 11．如图所示的电路中，电源电动势E为36V，内阻r为，定值电阻的阻值为，定值电阻的阻值为。开关S闭合后，电动机M恰好正常工作。已知电动机M的额定电压U为12V，线圈电阻为。求： (1)通过和电动机M的电流； (2)电动机正常工作时产生的机械功率。 【详解】（1）与电动机M并联，电动机M正常工作，故电动机M和两端电压相等，均为 干路电流 通过的电流 通过电动机M的电流 （2）电动机正常工作时内部线圈的功率 电动机的输入功率 则电动机正常工作时产生的机械功率 12．如图，电动机M的线圈电阻，定值电阻，电源电动势，断开开关S，理想电流表的示数；闭合开关S，理想电流表的示数为，求： (1)电源内阻r； (2)闭合开关S后，通过电阻R的电流； (3)闭合开关S后，电动机的输出功率。 【详解】（1）当S断开时，理想电流表的示数，根据闭合电路欧姆定律可知 解得 （2）开关S闭合时，理想电流表的示数，则电源内阻上的电压为 路端电压为 通过电阻R的电流为 （3）通过电动机的电流 电动机的输入功率 输出功率为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1电路中的能量转化（知识解读）（原卷版） •知识点1 电功和电功率 •知识点2 焦耳定律 •知识点3 电路中的能量转化 •作业 随堂检测 知识点1 电功和电功率 1、电功 （1）电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。 （2）电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积。 （3）电功的计算公式：W＝UIt。 单位：焦耳，符号为J。 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J。 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。 （2）公式：P＝＝UI。 （3）单位：瓦特，符号为W。 （4）意义：描述电能转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢。 注意： （1）纯电阻电路的电功率计算表达式：由于W＝Q，I＝，所以有P＝UI＝I2R＝。 （2）非纯电阻的电功率计算表达式：P＝UI。 3、串并联电功率计算 电路连接方式 串联 并联 特点 各部分电路电流I相同 各支路电压U相同 功率分配 根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比，即＝＝…＝＝I2 根据P＝，各支路电阻上的电功率与电阻成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。 总功率 P总＝UI＝（U1＋U2＋…＋Un）I＝P1＋P2＋…＋Pn。 P总＝UI＝U（I1＋I2＋…＋In）＝P1＋P2＋…＋Pn。 说明 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。 4、功率求解方法 （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，若用电器电压相同时，用P＝比较，若用电器电阻相同时，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。 【典例1】如图所示，电源电动势E＝10V，内阻，闭合开关S后标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机线圈的电阻R0＝1Ω，求： (1)电动机的总功率； (2)电动机的输出功率。 【变式1-1】如图所示，电灯上分别有“”，“220V，40W”字样，那么（     ） A．接220V电压时，均能正常发光 B．接440V电压时，都能正常发光 C．无论两端接多少伏电压，均不可能正常发光 D．无论接多少伏电压，肯定不能正常发光 【变式1-2】（多选）标有“220V  40W”和“220V  60W”的两个灯泡串联在电路中，则（     ） A．若电路电压为220V，两灯泡均不能正常发光 B．若电路电压为440V，两灯泡均能正常发光 C．无论电压如何，两灯泡都不能正常发光 D．无论电压如何，标有“220V  60W”的灯泡都不能正常发光 【变式1-3】已知某锂电池的电动势，内阻未知，小灯泡铭牌上的参数为“  ”，定值电阻。用该锂电池给如题图所示电路供电，电压表为理想电压表，当开关接通后，小灯泡恰好正常发光。求： (1)流过小灯泡的电流； (2)电压表的示数； (3)该锂电池的输出功率。 知识点2 焦耳定律 1、焦耳定律 （1）定义：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）物理意义：描述电能转化为热能的多少。 （3）表达式：Q＝I2Rt。 2、热功率 （1）定义：单位时间内的发热量称为热功率。 （2）物理意义：表示电流发热的快慢。 （3）公式：P热＝I2R。 3、电功和电热的比较 项目 电功 电热 电功与电热的比较　 电功实质是静电力移动电荷做功，W＝qU＝UIt。 电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q＝I2Rt。 电功与电热的联系与区别 纯电阻电路（白炽灯、电炉、电熨斗） 非纯电阻电路（电动机、电解槽） 电功与电热的联系与区别 电流做功全部转化为内能W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t。 电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他 电功率与电热功率的关系　 纯电阻电路中，P＝UI＝I2R＝ 非纯电阻电路中UI＞I2R，t既不能表示电功，也不能表示电热。 4、纯电阻和非纯电阻的比较 电路 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功率 P电＝UI＝I2R＝ P电＝UI 热功率 P热＝UI＝I2R＝ P热＝I2R 关系 P电＝P热 P电>P热 【典例2】电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机M线圈的电阻相同。开关闭合后，电动机M正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为和；经过时间t，电流通过电阻R做功为，产生的热量为；电流通过电动机M做功为，产生的热量为，则有（     ） A． B． C． D． 【变式2-1】关于三条公式：①；②；③，下列叙述正确的是（    ） A．公式①适用于任何电路的电热功率 B．公式②适用于任何电路的电热功率 C．公式①②③适用于任何电路电功率 D．上述没有一个正确 【变式2-2】（多选）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．适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路 C．在不是纯电阻的电路中， D．焦耳热适用于任何电路 【变式2-3】一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压时，通过金属导线的电流为2 A。求： (1)金属导线电阻为多少？ (2)金属导线在内产生的热量为多少？ 知识点3 电路中的能量转化 1、电动机 （1）电动机消耗的功率P电＝UI。 （2）电动机线圈电阻上的热功率P热＝I2R。 （3）电动机输出功率P机＝UI－I2R。 （4）能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。 （5）功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝UI，P损＝I2R。 2、电池 充电时的能量转化：电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。 3、电路中的能量转化 电路中的能量转化 电功计算：W＝UIt。 电功率计算：P＝＝UI。 焦耳定律：Q＝I2Rt。 热功率：P=I2R。 能量转化：纯电阻电路电流做功全部转化为热；非纯电阻电路电流做功一部分转化为热，一部分转化为其它。 【典例3】利用电动机通过如图所示电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电动机内阻，电阻，重物质量。当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为，不计空气阻力和摩擦，g取。求： (1)流经电动机的电流I； (2)电动机的输出功率； (3)重物上升的速度。 【变式3-1】如图所示，电源电动势，内阻，灯泡额定电压，电阻保持不变，电动机内阻，电流表可视为理想电表。开关闭合后，电动机和灯泡均正常工作，电流表示数。则（　　） A．电动机的额定电流为6A B．电动机的工作效率为50% C．电源的输出功率为72W D．定值电阻R的阻值为 【变式3-2】（多选）如图所示，电源的电动势为，电源内阻为，定值电阻，M为直流电动机，其线圈电阻也为，电动机正常运转时，理想电压表读数，则（     ） A．电动机的输出功率为 B．电阻消耗的功率为 C．电源的输出功率为 D．电动机M的输入功率为 【变式3-3】如图所示电路中，电源电动势，内阻，电动机的电阻，定值电阻，电容器的电容。电键闭合后电动机正常工作时，理想电压表的示数。求： (1)电源的输出功率； (2)电动机的输出功率； (3)当电键断开后通过的电荷量。 1．在如图所示的电路中，闭合开关S，电动机M转动起来后，将滑动变阻器的滑片向左移动时，电动机的电热功率P随电压表测得的电压U和电流表测得的电流I而变化的情况是（电动机线圈的电阻R可以认为是不变的）（    ） A．P跟电流I的二次方成正比 B．P跟电压U的二次方成正比 C．P跟电压U与电流I的乘积成正比 D．P跟电压U与电流I的比值成正比 2．将四个完全相同的灯泡按如图所示的电路连接，闭合开关后各灯泡均发光，则（    ） A．灯泡最亮 B．灯泡最亮 C．灯泡最亮 D．四个灯泡一样亮 3．如图，电动机与灯泡串联接入电路，电源电动势为E，内阻忽略不计。电动机正常工作时，灯泡的电阻为，两端电压为，流过的电流为；电动机的电阻为，两端电压为，流过的电流为。则下列表达式正确的是（　　） A． B． C． D． 4．汽车蓄电池供电的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化；当汽车启动之后，开关S断开，启动系统的电动机停止工作，车灯亮度恢复正常。则汽车启动时（　　） A．电源的功率减小 B．电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率 C．电源的效率减小 D．车灯一定变亮 5．如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，小灯泡的额定电压为，额定功率为。开关闭合时小灯泡正常发光，电动机正常工作，此时电动机的输出功率与电动机消耗的总功率之比为。下列说法正确的是（    ） A．通过灯泡的电流为 B．电动机的额定功率为 C．电源的内阻消耗功率为 D．电动机的线圈电阻为 6．（多选）八只完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接，电路两端电压分别为6V和20V，灯泡的额定电压为4V，额定功率为4W，调节滑动变阻器的滑片，使八只灯泡均正常发光，下列说法正确的是（ ） A．滑动变阻器接入电路的阻值为4 B．滑动变阻器接入电路的阻值为4 C．滑动变阻器消耗的电功率为8W D．滑动变阻器消耗的电功率为8W 7．（多选）如图为汽车启动简化电路，电源电动势为E、内阻为r，车灯的电阻为R（可视为纯电阻）。开关S闭合，电动机M正常工作，其两端电压为U、电流为I、内阻为。忽略温度对电阻的影响，则（　　） A．电动机的热功率为UI B．电动机的热功率为 C．车灯的电功率为 D．电源的总功率为 8．（多选）如图甲所示为某款服务型机器人，它的直流电动机的额定电流为I，线圈电阻为，由电动势为E、内阻为r的直流电源供电，内部电路可简化如图乙所示，定值电阻的阻值为R，电动机恰好能正常工作，则此时（   ） A．电动机的额定电压为 B．电动机的额定功率为 C．电动机的输出功率为 D．电动机的效率为 9．（多选）两个电阻、的伏安特性曲线如图所示，由图可知（　　） A．的电阻 B．的电阻随电压的增大而增大 C．当时，的电阻等于的电阻 D．时，电阻消耗的电功率可用图线与横坐标围成的面积来表示 10．某养生壶铭牌上的部分内容如表中所示，根据表中信息，求： ×××养生壶 额定电压 220V 额定功率 750W 额定频率 50Hz 产品容量 1.5L (1)养生壶正常工作时消耗的电功率P； (2)养生壶正常工作消耗的电能W。 11．如图所示的电路中，电源电动势E为36V，内阻r为，定值电阻的阻值为，定值电阻的阻值为。开关S闭合后，电动机M恰好正常工作。已知电动机M的额定电压U为12V，线圈电阻为。求： (1)通过和电动机M的电流； (2)电动机正常工作时产生的机械功率。 12．如图，电动机M的线圈电阻，定值电阻，电源电动势，断开开关S，理想电流表的示数；闭合开关S，理想电流表的示数为，求： (1)电源内阻r； (2)闭合开关S后，通过电阻R的电流； (3)闭合开关S后，电动机的输出功率。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $