10.2 电路，电动机，电源功率问题 模型归类 专题训练 【五大重要题型】-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦电路核心难点，通过五大题型系统归类电动机电路、含容电路、能量转化、电源功率及故障分析，以题载知，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |含电动机电路分析|多题覆盖选择/解答|考查非纯电阻电路电流、电压、效率计算|从纯电阻到非纯电阻电路模型建构，强化能量观念| |含容电路动态分析|多题覆盖选择|涉及电容变化对电场、电势、电荷量影响|基于电容决定式与定义式，结合电路动态分析推理| |电动机能量转化|选择/解答结合|电功、电热、机械功率转化关系|能量守恒定律在非纯电阻电路中的应用拓展| |电源功率与最值|选择/图像分析|电源总功率、输出功率及最值计算|闭合电路欧姆定律与功率公式的综合推导| |电路故障分析|多情境选择|电压表测量判断断路/短路故障|电路结构分析与故障现象的科学论证|

10.2电路，电动机，电源功率问题——模型归类（专题训练）【五大重要题型】 【考点1 】含电动机电路分析 1 【考点2 】含容电路动态分析 8 【考点3 】含电动机电路的能量转化问题 12 【考点4 】电源功率与最值问题 14 【考点5 】电路故障分析 10 【考点1：含电动机电路分析】 一、单选题 1．如图所示，某同学用充电电池给台灯和可调速小风扇供电。已知充电电池电动势E=5V，内阻r=1Ω，台灯可视为纯电阻小风扇的转速通过滑动变阻器R2调节（R2阻值越大，风扇转速越慢），小风扇电阻为，电路中的电表均为理想电表，闭合开关后，若滑动变阻器的阻值为此时电压表示数为4.5V，下列说法正确的是（　　） A．电流表示数为0.5A B．经1分钟，台灯产生的焦耳热为75J C．小风扇的效率约为33% D．若移动滑动变阻器R2的滑片，使风扇转速变快，则电压表和电流表示数均减小 【答案】A 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，回路电流为，故A正确； B．由焦耳定律，经1分钟，台灯产生的焦耳热为，故B错误； C．小风扇为非纯电阻，小风扇两端电压为 输入功率为 热功率为 所以小风扇输出功率为 小风扇的效率约为，故C错误； D．若移动滑动变阻器R₂的滑片使风扇转速变快，说明电路中电流变大，即电流表示数增大。根据可知电压表示数减小，故D错误。 故选A。 2．某智能水族箱的温度响应电路简化电路如图所示。循环水泵电动机带动水流使缸内水温均匀，加热电阻用于水体加热，为定值电阻，为热敏电阻，其阻值随水温的升高而减小。电源的电动势恒为，内阻为。闭合开关，温度升高时，下列说法正确的是（     ） A．通过的电流减小 B．电动机两端的电压变大 C．加热电阻的热功率增大 D．电源的总功率变小 【答案】C 【详解】A．闭合开关，温度升高时，的阻值减小，并联部分的总电阻减小，故电路总电阻减小，干路总电流（即通过的电流）增大，故A错误； B．干路电流增大，根据闭合电路的欧姆定律可知，并联部分的电压满足 因此电动机两端的电压变小，故B错误； C．干路总电流是电动机支路电流与加热支路电流之和，电动机两端电压减小，因此流过电动机的电流减小；而干路总电流增大，因此加热支路的电流一定增大，加热电阻的热功率 因此加热电阻的热功率增大，故C正确； D．电源的总功率 电动势不变、干路总电流增大，因此电源总功率变大，故D错误。 故选C。 3．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。 4．如图所示，电源电动势，内阻，标有“8V 24W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M线圈的电阻，下列说法正确的是（　　） A．灯泡L中的电流强度为4A B．电动机M中的电流强度为1A C．电动机工作1min产生的热量为240J D．电源的效率约为88.9% 【答案】B 【详解】A．灯泡L正常发光，根据功率公式可知，故A错误； B．根据闭合回路欧姆定律可知 代入题中已知量，解得 故电动机M中的电流强度为，故B正确； C．电动机工作1min产生的热量为，故C错误； D．电源的效率为，故D错误。 故选B。 二、多选题 5．如图所示，电源电动势，内阻，当调节电阻箱电阻为时，电动机恰好正常工作，小灯泡恰好正常发光，此时理想电压表示数为6.0V，理想电流表示数为2A。以下说法正确的是（     ） A．电动机的额定功率为12W B．电动机的额定功率为10W C．小灯泡的额定功率为12W D．小灯泡的额定功率为6W 【答案】BC 【详解】CD．流过电源的电流 流过灯泡的电流 灯泡的额定功率，故C正确，D错误； AB．电动机两端的电压 电动机的额定功率，故A错误，B正确。 故选BC。 6．智能机器人可以服务人类生活。如图甲所示为一款新型送餐机器人，其内部电路可简化为如题图乙所示电路。直流电动机额定电压为U，额定电流为I，电动机的线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源两极间，电动机恰好能正常工作。下列说法正确的是（     ） A．电动机的线圈电阻 B．电动机消耗的热功率为 C．电动机消耗的总功率为 D．电机突然卡死时，电机的总功率为 【答案】BC 【详解】A．电动机正常工作时为非纯电阻电路，电能主要转化为机械能，欧姆定律不适用，电压，则线圈电阻，故A错误； B．根据焦耳定律，电动机线圈电阻产生的热功率为，故B正确； C．电动机消耗的总功率即输入电功率，根据电功率定义式可知为，故C正确； D．电机突然卡死时，电动机变为纯电阻，但此时电路总电阻减小，电流增大，电源内阻分压增大，电动机两端实际电压小于额定电压，故总功率不等于，故D错误。 故选BC。 7．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，重物质量，当将重物固定时，电压表的示数为，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为，不计摩擦，取，下列说法正确的是（     ） A．电动机内部线圈的电阻为 B．稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为1A C．重物匀速上升时的速度为1.5m/s D．匀速提升重物时电动机的输入功率是2W 【答案】CD 【详解】A．当将重物固定时，电压表的示数为5V，根据闭合电路欧姆定律有 代入题中数据有 解得 ，故A错误； B．稳定匀速提升重物时，电压表的示数为，流过电动机的电流为，故B错误； C．稳定匀速提升重物时，电动机输出功率 根据能量转化和守恒定律得 联立解得，故C正确； D．匀速提升重物时电动机的输入功率是，故D正确。 故选CD。 三、解答题 8．在如图所示电路中，电源电动势为，电路中的定值电阻，闭合开关S后，电动机正常工作，此时，电流表的示数为，电压表示数为。电流表和电压表均为理想电表。问： (1)电源的内阻为多大？ (2)电动机正常工作时，电源输出的电功率为多大？ (3)电动机正常工作时的机械效率为50%，电动机的内阻为多大？ 【答案】(1)0.5Ω (2)14W (3)1Ω 【详解】（1）把定值电阻等效为内阻，电路中的电流为 电压表示数为 电动机两端的电压为 故 （2）电动机正常工作时，外电压      电源输出的电功率 （3）电动机的总功率      电动机的输出功率      电动机的热功率      联立解得 9．如图所示，电源电动势、内阻，电动机线圈电阻，流过电动机的电流，求此时： (1)电源的路端电压U； (2)电动机的输出功率P； 【答案】(1)4V (2)3W 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律得 解得 （2）电动机的总功率 电动机的发热功率 电动机输出的机械功率 10．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。 【答案】(1)0.5A (2)1.5W (3)1.5m/s，方向竖直向上 【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 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。 【答案】(1)， (2) 【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。 【答案】(1) (2) (3) 【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 13．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。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。求这台电动机的线圈电阻和它正常运转时的输出功率。（电动机线圈电阻为定值电阻） 【答案】， 【详解】当电流表和电压表的示数为1.0A和1.0V时，电动机停止转动，此时电动机相当于纯电阻用电器，根据欧姆定律可知其电动机的内阻为 当电动机回复正常工作时，电动机的输入功率 电动机线圈电阻消耗的热功率 所以电动机的输出功率 14．如图甲所示，M为一电动机，在滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中，两电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示。已知电流表的示数在0.2A以下时，电动机不转动，不考虑电表对电路的影响。求： (1)电源电动势E。 (2)此电路中，电动机的最大输出功率。 (3)滑动变阻器接入电路的最大阻值。 【答案】(1)3.9V (2)0.54W (3)32Ω 【详解】（1）分析可知，题图乙中最上面的图线表示电压表V2的示数与电流表A的示数的变化关系，此图线的斜率的绝对值等于电源的内阻，即 电流I=0.1A时，U=3.6V，则电源的电动势 （2）由题图乙中下方图线可知，电动机的电阻 当I2=0.3A时，U1=3V，电动机的输入功率最大，最大输入功率 电动机的热功率 则电动机的最大输出功率 （3）当Imin=0.1A时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路的电阻最大，故 15．如图所示为汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻r=0.05Ω，车灯电阻不变，电动机线圈内阻Rₘ=0.02Ω，电流表和电压表均为理想电表。已知： 只闭合S1时，电流表示数为I1=10.0A，电压表示数为U1=12.0V； 再闭合S2，启动电动机工作时，电流表示数变为I2=8.0A，求： (1)求蓄电池的电动势为多大； (2)车灯电阻为多大； (3)启动电动机工作时的输出功率为多大。 【答案】(1)12.5 V (2)1.2Ω (3)430 W 【详解】（1）只闭合S₁时，车灯与电源串联，由闭合电路欧姆定律有 （2）由欧姆定律可知车灯的电阻为 （3）再闭合S₂，启动电动机工作时，电动机和车灯并联； 由欧姆定律可知电动机两端的电压为 由闭合电路可知 由能量守恒定律知，启动电动机工作时的输出功率 【考点2：含容电路分析】 一、单选题 1．手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。手指按压触摸屏，两极板与手指间电场线如图所示。若维持电容器工作电压恒定，下列说法正确的是（     ） A．点的电场强度比点大 B．点的电势比点高 C．手指按压触摸屏时，电容器处于充电状态 D．手指按压触摸屏时，等效电容器电容变小 2．电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上极板A为可动电极，下极板B为固定电极，为两板间一固定点。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，形变过程中，电流表G中有从到的电流，则下列判断正确的是（　　） A．直流电源的端为电源负极 B．形变过程中，电容器放电 C．形变过程中，B板和点间的电势差减小 D．形变过程中，两板间的电压不断增大 3．如图所示，平行板电容器与理想电流表、定值电阻与电源连接，下列操作过程中产生的现象正确的是（　　） A．把上极板下移少许，极板带电荷量Q增大 B．把上极板左移少许，极板间电场强度E增大 C．把上极板上移少许，电容器的电容C增大 D．无论怎么移动极板，电容器的电容C保持不变 4．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板。当手指贴在传感器上时，这些小极板与正对的皮肤表面形成大量的小电容器，这样在“嵴”和“峪”处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到同一电压值，然后电容器放电，电容小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到“嵴”和“峪”的位置，从而形成指纹图像数据。下列说法正确的是（     ） A．充电后在“嵴”处的电容器放电所需的时间短 B．沾水潮湿的手指头对指纹识别没有影响 C．若在手机屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜，则指纹识别解锁功能无法使用 D．若手指上油脂较多，则会导致电容器放电时间延长 5．电容传声器是一种依靠电容量变化而起换能作用的传声器，也是目前运用最广、性能较好的传声器之一。如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离增大，则在此过程中（　　） A．膜片与极板间的电容减小 B．极板所带电荷量增大 C．膜片与极板间的电场强度增大 D．电阻R中有从下到上的电流通过 6．如图是测量运动步数的电容式传感器工作原理图，极板M固定、极板N可动。人在运动的过程中，若M、N两极板距离减小，则（     ） A．两极板间的电压增大 B．电流由经电流表流向 C．电容器的电容减小 D．两极板间的电场强度增大 7．如图，电源、开关S、定值电阻、、光敏电阻和电容器连接成电路，电容器的两平行板水平放置。当开关S闭合，有强光照射光敏电阻时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的点，当无光照射光敏电阻时（光敏电阻的阻值变大），以下说法正确的是（　　） A．液滴仍保持静止 B．液滴向上运动 C．电容器所带电荷量减少 D．点电势变高 8．如图所示，平行板电容器与理想电流表、滑动变阻器R与电源连接，下列操作过程中产生的现象正确的是（　　） A．把上极板下移少许，有电流由a向b流过电流表 B．将滑片向右移，有电流由b向a流过电流表 C．在两极板间插入电介质，有电流由向流过电流表 D．把上极板左移少许，有电流由向流过电流表 9．如图所示，两块较大的金属板A、B平行水平放置并与一电源相连。开关S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好在P点处于静止状态。则下列说法正确的是（　　） A．在S仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段距离，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流 B．在S仍闭合的情况下，若将A板向右平移一小段距离，则油滴保持静止不动，G中有a→b的电流 C．若将S断开，且将A板向下平移一小段距离，P点电势变小 D．若将S断开，再将B板向下平移一小段距离，P点电势变小 10．如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板B接地，开关S闭合，电容器两极板间P点处有一带电油滴处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．带电油滴带负电 B．上极板A竖直下移一小段距离，电容器的电容变小 C．断开开关，A板竖直下移一小段距离，带电油滴仍然保持静止 D．保持开关闭合，A板水平左移一小段距离过程中，电流表中有从a向b的电流通过 11．如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为（     ） A．0.5W B．1W C．2W D．4W 12．如图所示，在平行板电容器中固定一个带负电质点P，电容器下极板接地。电源电动势和内阻分别为E和r，电流表和电压表均视为理想电表，电压表和电流表示数为U和I。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数U增大、电流表示数I减小 B．R3消耗的电功率变大 C．P质点的电势能增加 D．电压表的示数U与电流表的示数I的比值不变 二、多选题 13．教室的一体机屏幕多为电容屏，具有灵敏度高的特点。电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路，其直流电源的电压保持稳定。平行板电容器的上极板为可动电极，下极板为固定电极，为两板间一定点。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，同时也相当于将板接地，形变过程中，电流表G中有从到的电流，则下列判断正确的是（     ） A．触压过程中，电容器电容变小 B．触压过程中，电容器的带电量增大 C．直流电源的端为电源负极 D．触压过程中，点电势升高 14．如图所示，平行板电容器B极板接地，在两极板间的处固定一负点电荷，开关闭合，电路稳定后，下列说法正确的是（　　） A．若保持开关闭合，将A板向上平移少许，则极板间场强减小 B．若保持开关闭合，将B板向下平移少许，则极板电荷量减少 C．若断开开关，将B极板向下平移少许，则极板间场强不变，处电势降低 D．若断开开关，将A板向左平移少许，则极板间场强变大 15．电容传声器是一种依靠电容量变化而起换能作用的传声器，也是目前运用最广、性能较好的传声器之一。如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（     ） A．膜片与极板间的电容减小 B．膜片与极板间的电压减小 C．极板所带电荷量增大 D．膜片与极板间的电场强度增大 16．如图所示为一款医用输液自动报警装置。一段输液管夹在平行板电容器间，输液时电路闭合，当所夹输液管中液面在电容器中逐渐下降时，报警器开始报警，则报警时，下列说法正确的是（    ） A．电容器的电容变大 B．电容器的电容变小 C．电阻中有从到的电流 D．电阻中有从到的电流 17．如图所示，电路中a、b两点之间接有一灵敏电流计，电容器两极板间有一电荷q处于静止状态。若将两极板的间距变小，则（　　） A．电荷将向上加速运动 B．电荷将向下加速运动 C．电容器充电，灵敏电流计中将有从a到b的电流 D．电容器放电，灵敏电流计中将有从b到a的电流 18．如图所示，平行板电容器两极板与直流电源、定值电阻连接，电容器下板接地，两板间点有一带电油滴恰好处于静止状态，现将上极板向上移动，则下列说法正确的是（     ） A．中有从到的电流 B．两极板间电场强度减小 C．油滴的电势能不变 D．油滴将向下运动 19．如图所示，两块较大的金属板、平行水平放置并与一电源相连，闭合后，两板间有一质量为、电荷量为的油滴恰好在点处于静止状态。则下列说法正确的是（　　） A．在仍闭合的情况下，若将板向右平移一小段距离，则油滴向下加速运动 B．在仍闭合的情况下，若将板向右平移一小段距离，则油滴保持静止不动 C．若将断开，且将板向左平移一小段距离，点电势降低 D．若将断开，再将板向左平移一小段距离，点电势升高 20．如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔a和b。在a孔正上方某处有一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回，下列说法正确的是（     ） A．保持S闭合，将A板适当右移，质点能穿过b孔 B．保持S闭合，将B板适当下移，质点不能穿过b孔 C．先断开S，再将A板适当上移，质点不能穿过b孔 D．先断开S，再将B板适当左移，质点不能穿过b孔 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 《电容器动态分析问题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A A D A D C D D C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 A C BC ABD CD BC AC BD BC CD 1．C 【详解】A．电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越小，由图可知，M点的电场强度小于N点的电场强度，故A错误； B．顺着电场线电势逐渐降低，则N点的电势大于M点的电势，故B错误； CD．手指按压触摸屏时，电容器两极板间距d减小，根据可知，电容C增大，又因为U不变，根据Q=CU可知，Q增大，即电容器处于充电状态，故C正确，D错误。 故选C。 2．A 【详解】B．当用手指触压屏幕时，极板间距离减小，根据电容决定式，可知电容器的电容增大。根据可知电容器电荷量增加，处于充电状态，故B错误； A．电流表G中有从到的电流，同时电流要从电源正极流出，可知直流电源的端为电源负极。故A正确； C．电容器两板间电压不变，距离d减小，根据，可知板间电场强度增大。B板和P点间的距离不变，根据 可知B板和P点间的电势差增大，故C错误； D．电容器始终与直流电源相连，两板间的电压保持不变，故D错误。 故选A。 3．A 【详解】A．上极板下移，极板间距减小，由得电容增大；不变，由，得极板带电量增大，故A正确； B．上极板左移，正对面积减小，极板间距不变，不变，由得极板间电场强度不变，故B错误； C．上极板上移，增大，由得电容减小，故C错误； D．移动极板改变极板间距或正对面积，由电容决定式可知，电容会发生变化，故D错误。 故选A。 4．D 【详解】A．根据可知，电容器两极板间距越小，电容越大，放电所需时间越大。故A错误； B．沾水潮湿会使指纹凸起与凹下部分模糊，因此对指纹识别有影响。故B错误； C．若在手机屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜，对指纹本身凸起凹下没有影响，指纹识别功能可以正常使用。故C错误； D．若手上油脂较多，根据可知极板间介质的介电常数变大，电容变大，放电时间变大。故D正确。 故选D。 5．A 【详解】A．振动膜片振动时，膜片与极板距离增大，电容器两极板的距离d增大，根据 可知电容减小，故A正确； BD．题图可知电容器两端电压U不变，由公式可知，U不变的情况下，电容减小，电容器极板所带电荷量Q减少，电容器放电，故电阻R中有从上到下的电流通过，故BD错误； C．因为电容器两端电压U不变，电容器两极板的距离d增大，根据可知，场强E减小，故C错误。 故选A。 6．D 【详解】A．电容器保持与电源连接，两极板间的电压保持不变，故A错误； BC．两极板间距减小，则根据知电容器的电容增大；根据，电容器带电量增大，则电容器充电，电流由a向b流过电流表，故BC错误； D．根据可知电压不变，电容器两极板间距变小，则电场强度增大，故D正确。 故选D。 7．C 【详解】AB．当有强光照射时，带电液滴恰好静止，则说明此时液滴所受的重力和电场力等大反向；当无光照射光敏电阻时，光敏电阻的阻值变大，则根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流减小，所以两端的电压减小。由于电容器并联在两端，所以电容器两板间的电压减小。由可知，电容器两板间的场强减小，所以液滴所受的电场力减小，液滴将向下运动，故AB错误； C．电容器两板间的电压减小，而电容不变，则由可知，电容器所带的电荷量减小，故C正确； D．电容器的下极板接地，则下极板的电势始终为0，则有 由于电容器两板间的场强减小，而M点与下极板的距离不变，所以M点与下极板的电势差减小，则M点的电势会降低，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．把上极板下移少许，根据电容公式可知，减小，增大。 由于电容连接电源，故电容两极电压不变，由知电容器电量增加，电容器充电，电流由向流过电流表，故A错误； B．将滑片向右移，不改变电容器电压，电容器带电量不变，没有电流，故B错误； C．在两极板间插入电介质，电容增大，故电容器充电，电流由向流过电流表，故C错误； D．把上极板左移少许，S减小，则电容减小，故电容器放电，电流由向流过电流表，故D正确； 故选D。 9．D 【详解】A．在S仍闭合的情况下，依题意电容器与电源保持连通状态，极板间电压不变，根据 若将A板向下平移一小段位移，减小，可知极板间匀强电场的场强变大，受力变大，油滴向上加速运动；根据 可知电容器电容增大，由 可知极板上电荷量增加，电容器处于充电状态，G中有a→b的电流，故A错误； B．同理可知，在S仍闭合的情况下，极板间电压不变，根据 可知若将A板向右平移一小段位移，极板间匀强电场的场强不变，受力不变，油滴仍然静止；根据 若将A板向右平移一小段位移，极板的正对面积减小，电容器电容减小，极板上电荷量减小，电容器处于放电状态，G中有b→a的电流，故B错误； C．若将S断开，则极板上电荷量不变，将A板向下平移一小段位移，减小，根据，， 可得 则匀强电场的场强不变，根据 因为P点到B板的距离不变，P、B间电势差不变，B板接地，P点电势不变，故C错误； D．与C选项同理可知，将B板向下平移一小段位移，则匀强电场的场强不变，根据 因为P点到B板的距离增大，P、B间电势差变大，B板接地，P点电势变小，故D正确。 故选D。 10．C 【详解】A．由于下极板B与电源相连，上极板与电源负极相连，所以两极板间电场强度方向向上，油滴处于静止状态，则油滴受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力。电场力与电场强度方向相同，则油滴带正电，故A错误； BD．保持开关闭合，电容器两极板的电压保持不变，A板竖直下移一小段距离，则板间距d变小，根据可知，电容器的电容变大，同理，若A板水平左移一小段距离过程中，两极板正对面积S减小，则电容C减小，根据可知，电容器所带电荷量变小，则电容器放电，所以流过电流表的电流方向从b到a，故BD错误； C．断开开关，电荷量Q不变，根据，和可知，电场强度不变，即电场力不变，故油滴仍处于静止状态，故C正确。 故选C。 11．A 【详解】电容器始终与电源连接，两极板间的电压保持不变，由匀强电场的场强公式可知，当两板间距离增大为原来的2倍时，板间电场强度变为原来的 电场力做功（为、两点沿电场线方向的距离） 由于、两点位置固定，沿电场线方向距离不变，故电场力做功变为原来的，即。 故选A。 12．C 【详解】AB．当滑动变阻器的滑片向端移动时，滑动变阻器阻值减小，外电路总电阻减小，根据欧姆定律可知电路干路的电流增大，和、并联电路两端的电压 可知和、并联电路两端的电压变小，根据欧姆定律可知流过的电流变小，根据可知消耗的电功率变小，由于总电流减大，则流过、的电流变大，即电流表示数变大，根据 可知电压表示数变小，故AB错误； C．根据可知电容器极板间的电场强度减小，根据根据可知质点所在位置的电势降低，质点带负电，根据可知质点的电势能增加，故C正确； D．电压表的示数U与电流表的示数I的比值为接入电路的的阻值，由于减小，则比值减小，D错误。 故选C。 13．BC 【详解】A．平行板电容器电容决定式为，触压时可动电极A形变，极板间距减小，其余量不变，因此电容变大，故A错误； B．电容器始终与直流电源相连，极板间电压等于电源电压保持稳定，根据，增大时，电容器带电量增大，故B正确； C．电容器带电量增大，对应电容器的充电过程。电流表中电流从到，说明正电荷从流向可知c为电源负极，故C正确； D ．由于电容器两端电压U不变，根据，由于d减小，可知极板间电场强度E增大，A板接地，A板电势为0，由于AB板间电压U不变，所以极板B的电势不变，设P点与极板B的距离为，则有 不变，E增大，可知减小，即点P电势降低，故D错误。 故选BC。 14．ABD 【详解】A．若保持开关闭合，极板电压不变，将A板向上平移少许，间距增大，由知减小，故A正确； B．若保持开关闭合，极板电压U不变，根据，可知将B板向下平移少许，间距增大，导致电容C减小；根据可知，电容器的带电量减小，故B正确； C．若断开开关，电容器的带电量不变。根据电容的定义式，电容器的决定式，电场强度为 可得 即与无关，所以将B极板向下平移少许，两极板间的电场强度不变，导致C点与B板的电势差增大，因B板接地，电势为零，即C点电势增大，故C错误； D．若断开开关，电容器的带电量不变。根据电容的定义式、电容器的决定式和公式可得，将A板向左平移少许，则极板间场强变大，故D正确。 故选ABD。 15．CD 【详解】A．根据平行板电容器的电容决定式 由题意有膜片与极板间的距离减小，所以电容增大，故A错误； B．根据结构图，由于膜片和极板分别与电源的正负极相连，所以其之间的电压，故B错误； C．根据公式 由选项A可知增大，所以极板所带电荷量增大，故C正确； D．根据公式 由选项B得不变，由题意有膜片与极板间的距离减小，所以电场强度增大，故D正确。 故选CD。 16．BC 【详解】AB．报警时电容器中的介电常数减小，由可知，电容器的电容减小，A错误，B正确； CD．电容器放电，电阻中有从到的放电电流，C正确，D错误。 故选BC。 17．AC 【详解】AB．由于两极板间的电势差不变，根据 可知，两极板间的距离减小时，极板间的电场强度增大，电荷受到的电场力增大，因此电荷向上做加速运动，故A正确，B错误； CD．根据 可知将两极板的间距变小，电容器的电容增大，而电容器两极板间的电势差不变，结合 可知极板上的电荷量增大，电容器充电，而电容器上极板带正电，则灵敏电流计中将有从a到b的电流，故C正确，D错误。 故选AC。 18．BD 【详解】A．将上极板A向上移动，板间距离增大，根据可知，电容器电容变小，由于电容器一直与电源相连，电容器电压不变，根据可知，电容器所带电荷量减小，则R中有从a到b的电流，故A错误； BCD．根据，由于不变，增大，则两极板间电场强度变小，油滴受到的电场力变小，油滴将向下运动，电场力对油滴做负功，所以油滴的电势能增大，故C错误，BD正确。 故选BD。 19．BC 【详解】AB．在S仍闭合的情况下，依题意电容器与电源保持连通状态，极板间电压不变，根据可知，若将A板向右平移一小段位移，d不变，可知极板间匀强电场的场强不变，液滴受到的电场力不变，因此油滴依然保持静止状态，故A错误，B正确； CD．若将S断开，则极板上电荷量不变，将A板向左平移一小段位移，极板的正对面积S减小，根据可知，可知电容器电容减小，结合可知，可知极板间电势差增大，由可知，极板间的电场强度增大，P、B间电势差增大，B板接地，P点电势低于B点，可知P电势降低，故C正确，D错误。 故选BC。 20．CD 【详解】A．设质点出发点距a孔高度为，原板间距为，电源电动势为，质点初末速度均为0，因此得 A板右移仅改变正对面积，板间距不变，仍满足 质点到达孔速度仍为0，不能穿过孔，故A错误； B．B板下移，新板间距，总功 说明质点到达孔速度大于0，能穿过孔，故B错误； C．平行板电容器断开后，电场强度 A板适当上移，板间距 正对面积不变，因此不变。总下落距离仍为，总功 说明质点到达孔前速度已减为0，不能穿过孔，故C正确； D．B板适当左移，板间距不变，正对面积减小，因此增大，即 总功 说明质点到达孔前速度已减为0，不能穿过孔，故D正确。 故选CD。 【考点3：含电动机电路能量转化问题】 一、单选题 1．追觅H20 Ultra旋锋版是追觅2024年4月推出的无线洗地机。以其智能水控技术、万向轮、探底躺平技术，解决毛发缠绕问题等优点，广受用户喜爱。已知其电池容量，额定工作电压，额定功率。则下列说法正确的是（    ） A．“”是能量的单位 B．洗地机正常工作时电能全部转化为热能 C．洗地机正常工作时的电流是 D．洗地机充满电后最长正常工作时间为 2．某扫地机器人电动机的输入电压恒为U，线圈电阻为r。正常工作时电流为I。下列说法正确的是（　　） A．正常工作时，电动机的输出功率为UI B．正常工作时，电动机的机械效率为 C．电动机被杂物卡住无法运转时，电动机的发热功率为 D．无论电动机正常工作还是被卡住，电动机的发热功率均为 3．如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量，电源电动势，电动线圈的电阻为3Ω，不计各处摩擦，当电动机以的恒定速度向上提升重物时，通过电源的电流，则（　　） A．电源的输出功率为400W B．电源的内阻为3Ω C．电源的效率为80% D．电动机的效率为75% 4．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． 5．某扫地机器人电池容量2000mA·h，额定工作电压15V，额定功率30W，则下列说法正确的是（     ） A．扫地机器人正常工作时的电流是2mA B．扫地机器人的电阻是7.5Ω C．题中mA·h是能量的单位 D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为1h 6．当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬间变暗。某同学设计了如图所示的电路来研究这个现象。电路中，灯泡规格为“6V  6W”，电源电动势为7.2V，电动机线圈的电阻为1Ω，电流表内阻可忽略。仅闭合开关，灯泡恰好正常发光。闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为2A，不考虑灯泡电阻变化，则此时（　　） A．灯泡两端电压为5V B．灯泡的电功率为4W C．电动机的电功率为7.2W D．电动机输出的机械功率为4.32W 二、多选题 7．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，重物质量，当将重物固定时，电压表的示数为，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为，不计摩擦，取，下列说法正确的是（     ） A．电动机内部线圈的电阻为 B．稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为1A C．重物匀速上升时的速度为1.5m/s D．匀速提升重物时电动机的输入功率是2W 8．某款配送机器人内部简化电路如图所示。机器人正常工作时，电源的输出电压为30V，输出电流为4A，电源内阻不可忽略。在某次配送任务中，机器人和货物的总质量为50kg，在水平地面上以的速度匀速行驶，行驶过程中所受阻力大小为总重力的0.2倍，重力加速度。不计其他能量损耗，下列说法正确的是（　　） A．机器人匀速行驶时的机械功率是100W B．机器人正常工作时，电源的总功率是120W C．机器人内部电动机线圈的电阻是 D．机器人正常工作时，电源的发热功率为20W 9．如图所示的电路中，电源电动势为12V，电源内阻r为1.0Ω，电路中的电阻为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻R为0.5Ω。闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A。下列判断正确的是（     ） A．电动机的输出功率为14W B．电动机两端的电压为7.0V C．电动机的热功率为2.0W D．电源输出的电功率为24W 10．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为某款扫地机器人的主机，已知其电池容量，设其额定工作电压为U，额定工作电流为I，则（     ） A．题中“”是电荷量的单位 B．扫地机器人充满电后一次工作时间为 C．扫地机器人正常工作时的机械功率小于IU D．扫地机器人主机电动机的电阻等于 三、解答题 11．如图所示为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所示。求： 热风时输入功率 450W 冷风时输入功率 50W 小风扇额定电压 50V 正常工作时小风扇输出功率 40W (1)变压器原、副线圈的匝数比； (2)小风扇的内阻； (3)电热丝的阻值。 12．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。 13．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。 14．直流电动机提升重物的装置如图所示，重物的质量为，电源的电动势，内阻为，当电动机以的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流为。不计摩擦阻力与空气阻力，取重力加速度大小。求： (1)电动机的输入功率P及输出功率； (2)电动机的线圈内阻。 15．如图所示，电源电动势，内阻，定值电阻，电动机M的线圈电阻，电键S闭合，电动机正常工作时，理想电压表示数为，求： (1)通过电动机的电流是多少； (2)电动机输出的机械功率为多少； 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 《含电动机电路的能量转化问题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B B D D CD AC BC AC 1．D 【详解】A．洗地机铭牌标注的“mA·h”是电池容量（时间与电流的乘积）的单位，而不是能量的单位，故A错误； B．洗地机正常工作时电能转化为热能和机械能，故B错误； C．洗地机正常工作时的电流约为，故C错误； D．电池充满电时储存的电能大约为 洗地机充满电后一次工作时间约为，故D正确； 故选D。 2．C 【详解】A．正常工作时，电动机的输出功率为，故A错误； B．正常工作时，电动机的机械效率为 ，故B错误； CD．电动机被杂物卡住无法运转时，此时电动机属于纯电阻电路，电动机的发热功率为 正常工作时的发热功率为，故C正确，D错误。 故选C。 3．B 【详解】A．由题意可知，电动机的输出功率为 电动机的热功率为 电动机消耗的电功率，即电源的输出功率为，故A错误； B．电动机两端的电压为 根据闭合电路欧姆定律可得 解得电源的内阻为，故B正确； C．电源的效率为，故C错误； D．电动机的效率为，故D错误。 故选B。 4．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。 5．D 【详解】A．根据电功率的公式有 解得正常工作电流为 代入已知数据解得 由于，可知扫地机器人正常工作时的电流不是，故A错误； B．扫地机器人包含电动机，属于非纯电阻用电器，工作时消耗的电能除转化为内能外，还转化为机械能，欧姆定律不适用，无法通过公式计算其电阻，故B错误； C．根据电流的定义式有 推导可得电荷量公式为 式中是电流单位，是时间单位，因此是电荷量的单位，不是能量的单位，故C错误； D．电池容量即满电时的总电荷量为，由A选项可知正常工作电流为，则一次工作时间为 代入数据解得，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】A．灯泡的电阻，仅闭合开关，电路中的电流，由闭合电路欧姆定律有，闭合开关，灯泡两端电压等于路端电压，有，选项A错误； B．结合前面选项数据，灯泡的电功率，选项B错误； C．结合前面选项数据，通过电动机的电流，电动机的电功率，选项C错误； D．结合前面选项数据，电动机输出的机械功率，选项D正确。 故选D。 7．CD 【详解】A．当将重物固定时，电压表的示数为5V，根据闭合电路欧姆定律有 代入题中数据有 解得 ，故A错误； B．稳定匀速提升重物时，电压表的示数为，流过电动机的电流为，故B错误； C．稳定匀速提升重物时，电动机输出功率 根据能量转化和守恒定律得 联立解得，故C正确； D．匀速提升重物时电动机的输入功率是，故D正确。 故选CD。 8．AC 【详解】A．机器人匀速行驶时，牵引力等于阻力，则 机械功率，故A正确； B．电源的输出电压，输出电流，电源的输出功率 由于电源内阻不可忽略，电源的总功率，故B错误； C．电动机的输入功率 根据能量守恒定律 代入数据解得，故C正确； D．电源的发热功率，由于电动势和内阻未知，无法求出电源的发热功率，故D错误。 故选AC。 9．BC 【详解】ABC．由闭合电路的电压关系得 整理得 电动机的输入电功率为 热功率为 由能量守恒，电动机的输出功率为，故A错误，BC正确。 D．由闭合电路的电压关系，电源路端电压为 电源的输出功率为，故D错误。 故选BC。 10．AC 【详解】A．根据q=It，可知题中“”是电荷量的单位，A正确； B．扫地机器人充满电后一次工作时间为，因工作电流I未知，不能确定工作时间，B错误； C．扫地机器人正常工作时的总功率为IU，由于线圈内阻消耗部分电能，则输出的机械功率小于IU，C正确； D．扫地机器人主机电动机不是纯电阻，则其电阻不等于，D错误。 故选AC。 11．(1)22:5 (2) (3) 【详解】（1）由理想变压器的变压规律可知，理想变压器原、副线圈的匝数比 （2）小风扇正常工作时产生的热功率为 通过小风扇的电流 根据 解得小风扇的内阻为 （3）当电吹风机送出来的是热风时，触片P与触点c、d接触。当吹热风时，设电热丝电阻为，根据能量守恒和表格数据有 解得 12．(1)0.5A (2)1.5W (3)1.5m/s，方向竖直向上 【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 13．(1)， (2) 【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 14．(1)165W ，160W (2) 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律，电动机两端电压 电动机的输入功率（总功率）为 电动机匀速提升重物，拉力等于重力 输出功率为机械功率 （2）根据能量守恒，电动机输入功率等于输出机械功率与线圈热功率之和 整理得 15．(1) (2) 【详解】（1）由电路图可知，定值电阻 、电动机与电源串联构成闭合回路，电压表测量的是电动机两端的电压。闭合开关 ，电动机正常工作时，理想电压表示数为，即电动机两端的电压 根据闭合电路欧姆定律，电源电动势等于内、外电路电压之和。由题意可得 代入数据得 整理得 解得电路中的电流，即通过电动机的电流为 （2）电动机为非纯电阻用电器，其输入的电功率，转化的热功率 电动机输出的机械功率 等于输入的电功率减去发热损耗的热功率，即 代入数据解得电动机输出的机械功率为 【考点4：电源功率与最值问题】 一、单选题 1．如图所示电路，电源内阻不可忽略、开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片向上移动的过程中（电压表和电流表均可视为理想电表）（    ） A．电压表的示数减小 B．电源的总功率减小 C．电流表的示数增大 D．电源的效率一定减小 【答案】B 【详解】AC．当变阻器的滑片向上滑动时，接入电路的阻值变大，故它与R2并联的总电阻变大，再与R1串联的总电阻也会变大，即外电路的电阻变大，根据闭合电路欧姆定律 可知，回路中总电流减小，根据 可知路端电压增大，即电压表的示数增大； 由于电路的总电流减小，所以内阻及R1两端的电压也随之减小，故与R2两端的电压增大，则流过R2的电流增大，流过的电流减小，则电流表的示数减小，故AC错误；B．电源的总功率为，由于电路的总电流减小，故电源的总功率减小，故B正确； D．电源的效率为 外电路的电阻变大，电源的效率一定增大，故D错误。 故选B。 2．在如图所示电路中，当变阻器的滑片P向a端移动时（     ） A．电流表示数变小 B．上消耗的功率变大 C．电压表示数变小 D．电源内部消耗的热功率变大 【答案】B 【详解】AC．当变阻器的滑动头P向a端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路外电阻变大，根据闭合电路欧姆定律 可知电路总电流减小，路端电压满足 可知路端电压增大，所以电压表示数变大。、并联电路电压满足 因电路总电流减小，可知并联电路两端的电压增大，电流表示数满足 可知电流表示数变大。故A、C错误； B．上消耗的功率满足 电流表示数变大可知上消耗的功率变大，故B正确； D．电源内部消耗的热功率满足 因电路总电流减小，可知电源内部消耗的热功率变小，故D错误。 故选B。 3．在如图所示的U—I图像中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路，由图像可知下列说法正确的是（　　） A．电源的电动势为6V B．电阻R的阻值为 C．电源的内阻为 D．电源的输出功率为6W 【答案】C 【详解】AC．根据U=E-Ir，结合直线I可知，电源的电动势为E=3V，电源的内阻为，A错误，C正确； B．电阻R的阻值为，B错误； D．电源的输出功率为，D错误。 故选C。 4．小明同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的a，b、c所示，以下判断错误的是（　　） A．直线a表示电源的总功率图线 B．曲线b表示电源的输出功率图线 C．电源的电动势，内电阻 D．电源的最大输出功率 【答案】C 【详解】A．电源消耗总功率的计算公式，故图线为直线a，A正确，不符合题意； B．电源的输出功率，故图线应为开口向下的抛物线，所以曲线b表示电源的输出功率图线，故B正确，不符合题意； C．由图线b可知，当时，，说明此时外电路短路，此时有，，故C错误，符合题意； D．电源的输出功率 由曲线b可知，当时，电源的输出功率最大，代入公式可得 ，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．如图所示的电路，电源电压恒为，电流表的量程为“”，电压表的量程为“”，灯泡标有“”字样。闭合开关，滑片从滑动变阻器可以调节的最大电阻移动到最小电阻的过程中，记录电压表示数与相应的电流表示数，并作出如图乙所示的图像；现将换成“”的灯泡，在保证电路元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片。先后两种情况（灯丝电阻不变），下列说法不正确的是（     ） A．、电阻之比为 B．两种情况下电路最大总功率之比为 C．灯泡消耗最小电功率为 D．灯泡消耗最大功率为 【答案】D 【详解】A．由图甲可知，电压表测量滑动变阻器两端电压，由图乙图像和串联电路规律可知 代入数据可解得 由的规格“”得 解得 由的规格“”得 因此、电阻之比为，故A正确； B．的额定电流为 的额定电流为 由于电流表量程为，两种情况下电路的安全最大电流均为，且电源电压恒定为，可得最大总功率均为 因此两种情况下电路最大总功率之比为，故B正确； C．当滑动变阻器阻值最大时，电路电流最小，由图乙可知带有的电路最小电流为，此时灯泡消耗的电功率最小，为，故C正确； D．换用时，受电流表量程限制，电路中最大电流为，此时灯泡消耗的功率最大，为，故D错误。 本题选不正确的，故选D。 6．如图所示的U-I图像中，直线I为某电源路端电压与电流的关系图线，直线II为某一电阻R的U-I图线。用该电源与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．R的阻值为3Ω B．电源的输出功率为3.0W C．电源电动势为3.0V，内阻为1.5Ω D．电阻R消耗的功率为3.0W 【答案】C 【详解】A．R的阻值为，A错误； B．电源的输出功率为P=UI=1.5×1.0W=1.5W，B错误； C．根据U=E-Ir，结合图像可知，电源电动势为E=3.0V，内阻为，C正确； D．电阻R消耗的功率等于电源的输出功率，为1.5W，D错误。 故选C。 二、多选题 7．在如图所示电路中，电源内阻为，定值电阻，电压表、电流表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片向端移动时（     ） A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．通过滑动变阻器的电流变大 C．上消耗的功率变小 D．电源的输出功率增大 【答案】BD 【详解】ABC．当的滑动头向端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路外电阻变小，根据闭合电路欧姆定律 可知电路总电流增大；根据可知路端电压减小，则电压表示数变小；由于流过的电流增大，则两端电压增大，所以并联部分的两端电压减小，即两端电压减小，所以通过的电流减小，则通过滑动变阻器的电流变大；根据可知上消耗的功率变大，故AC错误，正确； D．由于定值电阻，根据电源输出功率与外电路电阻关系可知电源的输出功率增大，故正确。 故选BD。 【点睛】电源输出功率 当且仅当时，输出功率最大，当时，外电阻越大，输出功率变小。 8．在如图所示电路中，当变阻器的滑片向端移动时（     ） A．电压表示数变小，电流表示数变小 B．电压表示数变大，电流表示数变小 C．上消耗的功率变小 D．电源内部消耗的热功率变小 【答案】AC 【详解】ABC．当变阻器的滑动头P向端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路外电阻变小，根据闭合电路欧姆定律 可知电路总电流增大；根据 可知路端电压减小，则电压表示数变小；由于流过的电流增大，则两端电压增大，所以并联部分的两端电压减小，即两端电压减小，所以通过的电流减小，则电流表示数变小，根据 可知上消耗的功率变小，故AC正确、B错误； D．根据 由于电路总电流增大，则电源内部消耗的热功率变大，故D错误。 故选AC。 9．如图所示，直线为某电源的图线，曲线为电阻丝的图线的一部分，用该电源和电阻丝串联起来组成闭合回路时，则下列说法中正确的是（     ） A．电源的电动势为，内阻为 B．通过电阻丝电流为时，电源内阻的热功率为 C．把电阻丝换成阻值恒为的纯电阻，电源的输出功率将增大，效率也增大 D．通过电阻丝电流为时，此电源的内电阻为，电阻丝的电阻等于 【答案】BD 【详解】A．由闭合电路欧姆定律可得 整理得 电源的图线中，纵轴截距等于电源电动势，斜率的绝对值等于电源内阻。由图得，内阻，故A错误； B．电源和电阻串联时，两图线的交点即为电路的工作点，由图得工作点， 电源内阻的热功率，故B正确； C．原电阻丝电路中电源输出功率 电源效率 换成，输出功率 电源效率 则输出功率增大，效率减小，故C错误； D．电源内阻是电源固有属性，恒为；此时电阻丝的电阻，故D正确。 故选BD。 10．如图所示的U-I图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．R的阻值为4Ω B．电源的内阻为0.5Ω C．电源的输出功率为9W D．电源内部消耗的功率为2W 【答案】AD 【详解】A．R的阻值为，故A正确； B．电源的内阻为，故B错误； C．电源的输出功率为，故C错误； D．电源内部消耗的功率为，故D正确。 故选AD。 三、解答题 11．如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。当=10时滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W；滑动变阻器接入阻值为4与时，消耗的功率相等。 (1)求电源的电动势E和内阻r； (2)求图乙中Rx的大小； (3)调节滑动变阻器，求该电源能够获得的最大输出功率。 【答案】(1)4V,4 (2)25 (3)0.96W 【详解】（1）当=10时，滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W。滑动变阻器消耗的功率为 当时有最大功率，最大功率为 因此功率最大时满足 代入数据解得电源的内阻为 输出功率最大值满足 代入数据解得电源的电动势为 （2）对于等效电源，若两个不同外阻、对应的输出功率相等，可推导得 代入数据解得 （3）当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为 【点睛】 12．在如图所示电路中，电源电动势为，电路中的定值电阻，闭合开关S后，电动机正常工作，此时，电流表的示数为，电压表示数为。电流表和电压表均为理想电表。问： (1)电源的内阻为多大？ (2)电动机正常工作时，电源输出的电功率为多大？ (3)电动机正常工作时的机械效率为50%，电动机的内阻为多大？ 【答案】(1)0.5Ω (2)14W (3)1Ω 【详解】（1）把定值电阻等效为内阻，电路中的电流为 电压表示数为 电动机两端的电压为 故 （2）电动机正常工作时，外电压      电源输出的电功率 （3）电动机的总功率      电动机的输出功率      电动机的热功率      联立解得 13．如图所示，定值电阻，为电阻箱，其最大阻值为，电压表为理想电表，当电阻箱示数时，电压表读数为；当电阻箱示数时，电压表读数为，求： (1)电源的电动势和内电阻。 (2)当上消耗的功率最大时，求电源的效率 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）当，总外阻 根据欧姆定律，电路电流 根据闭合电路欧姆定律……（1） 当，总外阻 根据欧姆定律，电路电流 根据闭合电路欧姆定律……（2） 联立(1)(2)解得， （2）R0​是定值电阻，其功率，电流越大，功率越大。总电阻最小对应电流最大，因此当电阻箱时，功率最大。 电源效率 此时 代入得 【考点5：电路故障分析】 一、单选题 1．在图示的电路中，当开关S闭合后，两个标有“3V 0.3A”的灯泡均不发光，用电压表测得Ubd=6V，Uac=0V。如果各段导线及接线处均无故障，这说明（　　） A．滑动变阻器R的电阻丝断了 B．灯泡L2的灯丝断了 C．灯泡L1的灯丝断了 D．开关S未接通 【答案】A 【详解】开关闭合但灯泡均不发光，且测得Ubd=6V（等于电源电压）、Uac=0V（a、c 等电势），说明从c到d的回路被断开，电路中没有电流流过，故判断滑动变阻器R的电阻丝断了。 故选A。 2．如图所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，灯泡和都不亮，用电压表测得各部分电压是，由此可判定（     ） A．和的灯丝都烧断了 B．的灯丝烧断了 C．的灯丝烧断了 D．滑动变阻器R断路 【答案】D 【详解】电压表示数为0，说明被测部分短路或被测部分外部断路；电压表示数为电源电压，说明被测电路中含电源或被测部分断路或被测部分外部短路。 若或的灯丝烧断了，则，与题意不符；若滑动变阻器R断路，则、、，完全符合题意，故ABC错误、D正确。 故选D。 3．某同学连接的电路如图所示，闭合开关S后，发现灯不亮。为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是，则此电路的故障可能是（     ） A．开关S接触不良 B．电灯L灯丝断了 C．电灯L短路 D．电阻R短路 【答案】C 【详解】电压表测量结果，说明电压表两接线柱间含电源部分电路A-G-F之间是连通的；，说明含电源部分电路D-C-B-A-G-F间的电路是连通的，且电路D-E-F部分无短路现象发生，则选项A、B、D可排除。故可以断定电路的故障可能为电灯L短路。 故选C。 4．某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看作无限大。实验过程中，由于电路发生故障，发现两电压表示数相同，若这种情况的发生是由某一用电器引起的，则可能的故障原因是（     ） A．R2断开 B．R3断路 C．R2短路 D．R1短路 【答案】A 【详解】由图可知与、串联，电压表测和两端的总电压；测两端的电压；若两电压表示数相同，则是两电表接在了同一部分的两端，故可能是断路或者短路。 故选A。 5．如图，闭合开关S后，发现灯L不亮，且保险丝没有熔断。某同学用测电笔测试灯头的两根电线C、D，发现这两处都能使测电笔的氖管发光，再用测电笔测试火线A和零线B时，氖管在测火线A时能发光，在测零线B时不发光。那么可以判定故障是 （     ） A．火线和零线短路 B．电灯L短路 C．电线AC段某处断路 D．电线BD段某处断路 【答案】D 【详解】AB．题目明确说明保险丝没有熔断，而如果发生火线零线短路或电灯L短路，会造成电流过大，保险丝熔断，故AB错误； C．测电笔测试火线A、灯头C时氖管都能发光，说明从火线A到C的线路是导通的，因此AC段没有断路，故C错误； D．正常情况下D接零线，测电笔接触D时氖管不应发光；现在D能使氖管发光，说明D通过灯泡L和火线连通了，而测试零线B时氖管不发光，说明BD段某处断路：电流可以从火线走到D，但无法通过BD回到零线，因此电路不通，灯泡不亮，完全符合题目描述的现象，故D正确； 故选D。 6．如图是安装完成的部分家庭电路示意图。闭合开关灯不亮，经检查保险丝完好，用测电笔测a点、b点、c点氖管均发光，d点氖管不发光。此电路故障可能是（    ） A．插座发生断路 B．ab间断路 C．cd间断路 D．进户的火线断路 【答案】C 【详解】测电笔是辨别火线和零线的工具，正常电路中测试火线氖管发光，测试零线氖管不发光，闭合开关，用测电笔测试a点氖管发光，表示火线完好，测试d点氖管不发光，表示d点到进户零线间完好，测试b点、c点氖管均发光，表示c点到火线间完好，到进户零线间断路，所以此电路故障可能是cd间断路。 故选C。 7．如图所示的电路中，闭合开关，灯泡A和B都正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些，则电路中出现断路故障的是（设只有一处出现了故障，不考虑电源内阻）（     ） A． B． C． D．灯B 【答案】A 【详解】根据题意，整个电路只有一处发生了断路，不考虑电源内阻，下面分别对不同区域进行讨论： A．若断路，灯泡A与并联，这段电路中电阻变大，灯泡A两端电压升高，灯泡A中电流增大，灯泡A变亮；根据串联分压，灯泡B两端电压减小，灯泡B中电流变小，灯泡B变暗，故A符合题意； B．若断路，灯泡B与并联，该段电路中电阻变大，电压增大，灯泡B中的电流增大，灯泡B变亮，故B不符合题意； C．若断路，A、B两灯的亮度均不变，故C不符合题意； D．若灯泡B断路，则灯泡B不能发光，故D不符合题意。 故选A。 8．如图所示，电源电动势为12V，当开关接通时，灯泡和都不亮，用电压表测得各部分电压，，由此可以判断（） A．可能是和的灯丝都断了 B．可能是的灯丝断了 C．可能是灯丝断了 D．可能是变阻器R断路 【答案】C 【详解】电路为串联电路，灯泡不亮说明电路中存在断路，电路中电流I=0。 Ucd=12V等于电源电动势，说明d能通过L1连通到电源正极，c能通过变阻器R连通到电源负极，断路发生在c−d之间，也就是L2处。 故选C。 9．如图所示，电源电动势为6V，当开关S接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Ucd6V，Uab6V，由此可判定（　　） A．L2的灯丝断了 B．L1的灯丝断了 C．L1和L2的灯丝都断了 D．变阻器R短路 【答案】A 【详解】因为灯泡不亮，所以电路中存在断路。 Uab6V 证明电源输出电压正常，a 点到b点之间不存在断路，又Ucd6VE c点经过电源到d点之间不存在断路，由此可判定cd间有断路，推断是L2断路。 故选A。 10．如图所示，电路由电源、电阻和、白炽灯L、、、、四根导线组成。原来灯泡正常发光，后来由于电路中某一处断路而突然熄灭。为查明断路点，某同学将电压表的正、负接线柱依次接在线路中，读出对应的电压表的示数如下：d、e间0V；e、h间2.95V；a、d间0V；c、f间2.94V。由此可以判定断路点在（　　） A．d、e间 B．c、d间 C．g、h间 D．e、f间 【答案】D 【详解】由d、e间和a、d间电压为0V可知，断路在efgh部分，由e、h间为2.95V和c、f间为2.94V可确定，断路在公共部分e、f部分。 故选D。 11．如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（     ） A．R1断路 B．R2断路 C．R3短路 D．R4短路 【答案】A 【详解】A．没有发生故障前，等效电路如图所示 若断路，总外电阻变大，总电流减小，路端电压变大，L1两端电压变大，L1变亮；ab部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，总电流减小，通过L2、的电流都减小，L2变暗，符合题意，故A正确； B．若断路，总电阻变大，总电流减小，ac部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，、L1中电流都减小，L1变暗，与题意相矛盾，故B错误； CD．若短路或短路，总电阻减小，总电流增大，电流表示数变大，与题意相矛盾，故CD错误。 故选A。 12．如图所示，闭合开关后，电路中灯泡A、B均正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些。电路中出现的故障可能是（     ） A．R2发生断路 B．R3发生断路 C．R2发生短路 D．R1、R3同时发生断路 【答案】A 【详解】A．当发生断路时，电路总电阻增大，干路电流I减小，根据可知，路端电压U增大，则通过的电流增大，通过灯泡B和并联部分的总电流减小，则B的两端电压减小（即B的亮度变暗），因此A的两端电压增大，即通过A的电流变大，A灯变亮，故A正确； B．当发生断路时，电路总电阻增大，干路电流I减小，根据可知，路端电压U增大，则通过的电流增大，通过灯泡A和并联部分的总电流减小，则A的两端电压减小（即A的亮度变暗），因此B的两端电压增大，即通过B的电流变大，B灯变亮，故B错误； C．当发生短路时，灯泡A被短路，灯泡A不亮，且电路总电阻减小，干路电流I增大，根据可知，路端电压U减小，通过的电流减小，通过灯泡B和并联部分的总电流减小，则B的两端电压减小（即B的亮度变暗），故C错误； D．当发生断路时，电路总电阻增大，电路总电流I减小，路端电压U增大；由于A与并联部分的电阻不变，B与并联部分的电阻变大，可知B的两端电压增大，灯泡变亮，故D错误。 故选A。 13．在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，理想电压表和理想电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障（　　） A．R1短路 B．R2短路 C．R3短路 D．R1断路 【答案】B 【详解】理想电流表的电阻为零，理想电压表的电阻为无穷大，因此电压表测量两端的电压，电流表测量通过的电流。正常工作时，与并联后再与串联，设并联部分的等效电阻为，则有 电压表的示数为 电流表的示数为 A．若短路，则两端电势相等，电流表示数变为零，而直接接在电源两端，电压表示数增大，因此两表示数不是都增大，故A错误； B．若短路，则电流表所在支路将短接，直接接在电源两端，电压表示数为 电流表的示数为 由于，因此有 故电压表和电流表的示数均增大，故B正确； C．若短路，则电压表两端电势相等，电压表示数变为零，虽然电流表示数增大，但两表示数不是都增大，故C错误； D．若断路，则与串联，电流表示数变为 此时电流表示数增大，但由于，电压表示数变为，故D错误。 故选B。 14．某同学按照电路图连接元件进行实验，闭合开关S时发现两盏灯都不亮。该同学用多用电表的10 V直流电压挡来检测电路故障。在闭合开关S的情况下，他把一支表笔始终连接在A点，用另一支表笔依次接触电路中的B、C、D、E各点，对应的示数依次为6 V、6 V、0 V、0 V。如果只有一处故障，则下列判断中正确的是（     ） A．连接在A点上的是黑表笔，故障发生在BC段 B．连接在A点上的是黑表笔，故障发生在CD段 C．连接在A点上的是红表笔，故障发生在CD段 D．连接在A点上的是红表笔，故障发生在DE段 【答案】C 【详解】多用电表的红表笔接外部电源的正极，因此始终连接在A点上的是红表笔；另一支表笔依次接触电路中的B、C对应的示数依次为6V、6V，说明BC段电路正常，接D、E两点对应的示数是0V，说明故障发生在CD段。 故选C。 15．如图所示电路中，当合上开关S后，两个标有“3V 1W”字样的灯泡均不发光，用电压表测得。如果各段导线及接线处均无问题，且只有一处故障，这说明（     ） A．开关S未接通 B．灯泡的灯丝断了 C．灯泡的灯丝断了 D．滑动变阻器的电阻丝断了 【答案】C 【详解】A．若开关S未接通，则有，故A错误； B．若灯泡L1灯丝断了，则有， ，故B错误； C．若灯泡L2灯丝断了，则有，故C正确； D．若滑动变阻器R的电阻丝断了，则有，，故D错误。 故选C。 $10.2电路，电动机，电源功率问题——模型归类（专题训练）【五大重要题型】 【考点1 】含电动机电路分析 1 【考点2 】含容电路动态分析 8 【考点3 】含电动机电路的能量转化问题 12 【考点4 】电源功率与最值问题 14 【考点5 】电路故障分析 10 【考点1：含电动机电路分析】 一、单选题 1．如图所示，某同学用充电电池给台灯和可调速小风扇供电。已知充电电池电动势E=5V，内阻r=1Ω，台灯可视为纯电阻小风扇的转速通过滑动变阻器R2调节（R2阻值越大，风扇转速越慢），小风扇电阻为，电路中的电表均为理想电表，闭合开关后，若滑动变阻器的阻值为此时电压表示数为4.5V，下列说法正确的是（　　） A．电流表示数为0.5A B．经1分钟，台灯产生的焦耳热为75J C．小风扇的效率约为33% D．若移动滑动变阻器R2的滑片，使风扇转速变快，则电压表和电流表示数均减小 2．某智能水族箱的温度响应电路简化电路如图所示。循环水泵电动机带动水流使缸内水温均匀，加热电阻用于水体加热，为定值电阻，为热敏电阻，其阻值随水温的升高而减小。电源的电动势恒为，内阻为。闭合开关，温度升高时，下列说法正确的是（     ） A．通过的电流减小 B．电动机两端的电压变大 C．加热电阻的热功率增大 D．电源的总功率变小 3．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 4．如图所示，电源电动势，内阻，标有“8V 24W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M线圈的电阻，下列说法正确的是（　　） A．灯泡L中的电流强度为4A B．电动机M中的电流强度为1A C．电动机工作1min产生的热量为240J D．电源的效率约为88.9% 二、多选题 5．如图所示，电源电动势，内阻，当调节电阻箱电阻为时，电动机恰好正常工作，小灯泡恰好正常发光，此时理想电压表示数为6.0V，理想电流表示数为2A。以下说法正确的是（     ） A．电动机的额定功率为12W B．电动机的额定功率为10W C．小灯泡的额定功率为12W D．小灯泡的额定功率为6W 6．智能机器人可以服务人类生活。如图甲所示为一款新型送餐机器人，其内部电路可简化为如题图乙所示电路。直流电动机额定电压为U，额定电流为I，电动机的线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源两极间，电动机恰好能正常工作。下列说法正确的是（     ） A．电动机的线圈电阻 B．电动机消耗的热功率为 C．电动机消耗的总功率为 D．电机突然卡死时，电机的总功率为 7．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，重物质量，当将重物固定时，电压表的示数为，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为，不计摩擦，取，下列说法正确的是（     ） A．电动机内部线圈的电阻为 B．稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为1A C．重物匀速上升时的速度为1.5m/s D．匀速提升重物时电动机的输入功率是2W 三、解答题 8．在如图所示电路中，电源电动势为，电路中的定值电阻，闭合开关S后，电动机正常工作，此时，电流表的示数为，电压表示数为。电流表和电压表均为理想电表。问： (1)电源的内阻为多大？ (2)电动机正常工作时，电源输出的电功率为多大？ (3)电动机正常工作时的机械效率为50%，电动机的内阻为多大？ 9．如图所示，电源电动势、内阻，电动机线圈电阻，流过电动机的电流，求此时： (1)电源的路端电压U； (2)电动机的输出功率P； 10．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。 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。 13．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。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。求这台电动机的线圈电阻和它正常运转时的输出功率。（电动机线圈电阻为定值电阻） 14．如图甲所示，M为一电动机，在滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中，两电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示。已知电流表的示数在0.2A以下时，电动机不转动，不考虑电表对电路的影响。求： (1)电源电动势E。 (2)此电路中，电动机的最大输出功率。 (3)滑动变阻器接入电路的最大阻值。 15．如图所示为汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻r=0.05Ω，车灯电阻不变，电动机线圈内阻Rₘ=0.02Ω，电流表和电压表均为理想电表。已知： 只闭合S1时，电流表示数为I1=10.0A，电压表示数为U1=12.0V； 再闭合S2，启动电动机工作时，电流表示数变为I2=8.0A，求： (1)求蓄电池的电动势为多大； (2)车灯电阻为多大； (3)启动电动机工作时的输出功率为多大。 【考点2：含容电路分析】 一、单选题 1．手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。手指按压触摸屏，两极板与手指间电场线如图所示。若维持电容器工作电压恒定，下列说法正确的是（     ） A．点的电场强度比点大 B．点的电势比点高 C．手指按压触摸屏时，电容器处于充电状态 D．手指按压触摸屏时，等效电容器电容变小 2．电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上极板A为可动电极，下极板B为固定电极，为两板间一固定点。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，形变过程中，电流表G中有从到的电流，则下列判断正确的是（　　） A．直流电源的端为电源负极 B．形变过程中，电容器放电 C．形变过程中，B板和点间的电势差减小 D．形变过程中，两板间的电压不断增大 3．如图所示，平行板电容器与理想电流表、定值电阻与电源连接，下列操作过程中产生的现象正确的是（　　） A．把上极板下移少许，极板带电荷量Q增大 B．把上极板左移少许，极板间电场强度E增大 C．把上极板上移少许，电容器的电容C增大 D．无论怎么移动极板，电容器的电容C保持不变 4．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板。当手指贴在传感器上时，这些小极板与正对的皮肤表面形成大量的小电容器，这样在“嵴”和“峪”处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到同一电压值，然后电容器放电，电容小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到“嵴”和“峪”的位置，从而形成指纹图像数据。下列说法正确的是（     ） A．充电后在“嵴”处的电容器放电所需的时间短 B．沾水潮湿的手指头对指纹识别没有影响 C．若在手机屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜，则指纹识别解锁功能无法使用 D．若手指上油脂较多，则会导致电容器放电时间延长 5．电容传声器是一种依靠电容量变化而起换能作用的传声器，也是目前运用最广、性能较好的传声器之一。如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离增大，则在此过程中（　　） A．膜片与极板间的电容减小 B．极板所带电荷量增大 C．膜片与极板间的电场强度增大 D．电阻R中有从下到上的电流通过 6．如图是测量运动步数的电容式传感器工作原理图，极板M固定、极板N可动。人在运动的过程中，若M、N两极板距离减小，则（     ） A．两极板间的电压增大 B．电流由经电流表流向 C．电容器的电容减小 D．两极板间的电场强度增大 7．如图，电源、开关S、定值电阻、、光敏电阻和电容器连接成电路，电容器的两平行板水平放置。当开关S闭合，有强光照射光敏电阻时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的点，当无光照射光敏电阻时（光敏电阻的阻值变大），以下说法正确的是（　　） A．液滴仍保持静止 B．液滴向上运动 C．电容器所带电荷量减少 D．点电势变高 8．如图所示，平行板电容器与理想电流表、滑动变阻器R与电源连接，下列操作过程中产生的现象正确的是（　　） A．把上极板下移少许，有电流由a向b流过电流表 B．将滑片向右移，有电流由b向a流过电流表 C．在两极板间插入电介质，有电流由向流过电流表 D．把上极板左移少许，有电流由向流过电流表 9．如图所示，两块较大的金属板A、B平行水平放置并与一电源相连。开关S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好在P点处于静止状态。则下列说法正确的是（　　） A．在S仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段距离，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流 B．在S仍闭合的情况下，若将A板向右平移一小段距离，则油滴保持静止不动，G中有a→b的电流 C．若将S断开，且将A板向下平移一小段距离，P点电势变小 D．若将S断开，再将B板向下平移一小段距离，P点电势变小 10．如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板B接地，开关S闭合，电容器两极板间P点处有一带电油滴处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．带电油滴带负电 B．上极板A竖直下移一小段距离，电容器的电容变小 C．断开开关，A板竖直下移一小段距离，带电油滴仍然保持静止 D．保持开关闭合，A板水平左移一小段距离过程中，电流表中有从a向b的电流通过 11．如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为（     ） A．0.5W B．1W C．2W D．4W 12．如图所示，在平行板电容器中固定一个带负电质点P，电容器下极板接地。电源电动势和内阻分别为E和r，电流表和电压表均视为理想电表，电压表和电流表示数为U和I。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数U增大、电流表示数I减小 B．R3消耗的电功率变大 C．P质点的电势能增加 D．电压表的示数U与电流表的示数I的比值不变 二、多选题 13．教室的一体机屏幕多为电容屏，具有灵敏度高的特点。电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路，其直流电源的电压保持稳定。平行板电容器的上极板为可动电极，下极板为固定电极，为两板间一定点。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，同时也相当于将板接地，形变过程中，电流表G中有从到的电流，则下列判断正确的是（     ） A．触压过程中，电容器电容变小 B．触压过程中，电容器的带电量增大 C．直流电源的端为电源负极 D．触压过程中，点电势升高 14．如图所示，平行板电容器B极板接地，在两极板间的处固定一负点电荷，开关闭合，电路稳定后，下列说法正确的是（　　） A．若保持开关闭合，将A板向上平移少许，则极板间场强减小 B．若保持开关闭合，将B板向下平移少许，则极板电荷量减少 C．若断开开关，将B极板向下平移少许，则极板间场强不变，处电势降低 D．若断开开关，将A板向左平移少许，则极板间场强变大 15．电容传声器是一种依靠电容量变化而起换能作用的传声器，也是目前运用最广、性能较好的传声器之一。如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（     ） A．膜片与极板间的电容减小 B．膜片与极板间的电压减小 C．极板所带电荷量增大 D．膜片与极板间的电场强度增大 16．如图所示为一款医用输液自动报警装置。一段输液管夹在平行板电容器间，输液时电路闭合，当所夹输液管中液面在电容器中逐渐下降时，报警器开始报警，则报警时，下列说法正确的是（    ） A．电容器的电容变大 B．电容器的电容变小 C．电阻中有从到的电流 D．电阻中有从到的电流 17．如图所示，电路中a、b两点之间接有一灵敏电流计，电容器两极板间有一电荷q处于静止状态。若将两极板的间距变小，则（　　） A．电荷将向上加速运动 B．电荷将向下加速运动 C．电容器充电，灵敏电流计中将有从a到b的电流 D．电容器放电，灵敏电流计中将有从b到a的电流 18．如图所示，平行板电容器两极板与直流电源、定值电阻连接，电容器下板接地，两板间点有一带电油滴恰好处于静止状态，现将上极板向上移动，则下列说法正确的是（     ） A．中有从到的电流 B．两极板间电场强度减小 C．油滴的电势能不变 D．油滴将向下运动 19．如图所示，两块较大的金属板、平行水平放置并与一电源相连，闭合后，两板间有一质量为、电荷量为的油滴恰好在点处于静止状态。则下列说法正确的是（　　） A．在仍闭合的情况下，若将板向右平移一小段距离，则油滴向下加速运动 B．在仍闭合的情况下，若将板向右平移一小段距离，则油滴保持静止不动 C．若将断开，且将板向左平移一小段距离，点电势降低 D．若将断开，再将板向左平移一小段距离，点电势升高 20．如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔a和b。在a孔正上方某处有一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回，下列说法正确的是（     ） A．保持S闭合，将A板适当右移，质点能穿过b孔 B．保持S闭合，将B板适当下移，质点不能穿过b孔 C．先断开S，再将A板适当上移，质点不能穿过b孔 D．先断开S，再将B板适当左移，质点不能穿过b孔 【考点3：含电动机电路能量转化问题】 一、单选题 1．追觅H20 Ultra旋锋版是追觅2024年4月推出的无线洗地机。以其智能水控技术、万向轮、探底躺平技术，解决毛发缠绕问题等优点，广受用户喜爱。已知其电池容量，额定工作电压，额定功率。则下列说法正确的是（    ） A．“”是能量的单位 B．洗地机正常工作时电能全部转化为热能 C．洗地机正常工作时的电流是 D．洗地机充满电后最长正常工作时间为 2．某扫地机器人电动机的输入电压恒为U，线圈电阻为r。正常工作时电流为I。下列说法正确的是（　　） A．正常工作时，电动机的输出功率为UI B．正常工作时，电动机的机械效率为 C．电动机被杂物卡住无法运转时，电动机的发热功率为 D．无论电动机正常工作还是被卡住，电动机的发热功率均为 3．如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量，电源电动势，电动线圈的电阻为3Ω，不计各处摩擦，当电动机以的恒定速度向上提升重物时，通过电源的电流，则（　　） A．电源的输出功率为400W B．电源的内阻为3Ω C．电源的效率为80% D．电动机的效率为75% 4．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． 5．某扫地机器人电池容量2000mA·h，额定工作电压15V，额定功率30W，则下列说法正确的是（     ） A．扫地机器人正常工作时的电流是2mA B．扫地机器人的电阻是7.5Ω C．题中mA·h是能量的单位 D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为1h 6．当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬间变暗。某同学设计了如图所示的电路来研究这个现象。电路中，灯泡规格为“6V  6W”，电源电动势为7.2V，电动机线圈的电阻为1Ω，电流表内阻可忽略。仅闭合开关，灯泡恰好正常发光。闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为2A，不考虑灯泡电阻变化，则此时（　　） A．灯泡两端电压为5V B．灯泡的电功率为4W C．电动机的电功率为7.2W D．电动机输出的机械功率为4.32W 二、多选题 7．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，重物质量，当将重物固定时，电压表的示数为，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为，不计摩擦，取，下列说法正确的是（     ） A．电动机内部线圈的电阻为 B．稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为1A C．重物匀速上升时的速度为1.5m/s D．匀速提升重物时电动机的输入功率是2W 8．某款配送机器人内部简化电路如图所示。机器人正常工作时，电源的输出电压为30V，输出电流为4A，电源内阻不可忽略。在某次配送任务中，机器人和货物的总质量为50kg，在水平地面上以的速度匀速行驶，行驶过程中所受阻力大小为总重力的0.2倍，重力加速度。不计其他能量损耗，下列说法正确的是（　　） A．机器人匀速行驶时的机械功率是100W B．机器人正常工作时，电源的总功率是120W C．机器人内部电动机线圈的电阻是 D．机器人正常工作时，电源的发热功率为20W 9．如图所示的电路中，电源电动势为12V，电源内阻r为1.0Ω，电路中的电阻为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻R为0.5Ω。闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A。下列判断正确的是（     ） A．电动机的输出功率为14W B．电动机两端的电压为7.0V C．电动机的热功率为2.0W D．电源输出的电功率为24W 10．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为某款扫地机器人的主机，已知其电池容量，设其额定工作电压为U，额定工作电流为I，则（     ） A．题中“”是电荷量的单位 B．扫地机器人充满电后一次工作时间为 C．扫地机器人正常工作时的机械功率小于IU D．扫地机器人主机电动机的电阻等于 三、解答题 11．如图所示为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所示。求： 热风时输入功率 450W 冷风时输入功率 50W 小风扇额定电压 50V 正常工作时小风扇输出功率 40W (1)变压器原、副线圈的匝数比； (2)小风扇的内阻； (3)电热丝的阻值。 12．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。 13．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。 14．直流电动机提升重物的装置如图所示，重物的质量为，电源的电动势，内阻为，当电动机以的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流为。不计摩擦阻力与空气阻力，取重力加速度大小。求： (1)电动机的输入功率P及输出功率； (2)电动机的线圈内阻。 15．如图所示，电源电动势，内阻，定值电阻，电动机M的线圈电阻，电键S闭合，电动机正常工作时，理想电压表示数为，求： (1)通过电动机的电流是多少； (2)电动机输出的机械功率为多少； 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 【考点4：电源功率与最值问题】 一、单选题 1．如图所示电路，电源内阻不可忽略、开关S闭合后，在滑动变阻器的滑片向上移动的过程中（电压表和电流表均可视为理想电表）（    ） A．电压表的示数减小 B．电源的总功率减小 C．电流表的示数增大 D．电源的效率一定减小 2．在如图所示电路中，当变阻器的滑片P向a端移动时（     ） A．电流表示数变小 B．上消耗的功率变大 C．电压表示数变小 D．电源内部消耗的热功率变大 3．在如图所示的U—I图像中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路，由图像可知下列说法正确的是（　　） A．电源的电动势为6V B．电阻R的阻值为 C．电源的内阻为 D．电源的输出功率为6W 4．小明同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的a，b、c所示，以下判断错误的是（　　） A．直线a表示电源的总功率图线 B．曲线b表示电源的输出功率图线 C．电源的电动势，内电阻 D．电源的最大输出功率 5．如图所示的电路，电源电压恒为，电流表的量程为“”，电压表的量程为“”，灯泡标有“”字样。闭合开关，滑片从滑动变阻器可以调节的最大电阻移动到最小电阻的过程中，记录电压表示数与相应的电流表示数，并作出如图乙所示的图像；现将换成“”的灯泡，在保证电路元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片。先后两种情况（灯丝电阻不变），下列说法不正确的是（     ） A．、电阻之比为 B．两种情况下电路最大总功率之比为 C．灯泡消耗最小电功率为 D．灯泡消耗最大功率为 6．如图所示的U-I图像中，直线I为某电源路端电压与电流的关系图线，直线II为某一电阻R的U-I图线。用该电源与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．R的阻值为3Ω B．电源的输出功率为3.0W C．电源电动势为3.0V，内阻为1.5Ω D．电阻R消耗的功率为3.0W 二、多选题 7．在如图所示电路中，电源内阻为，定值电阻，电压表、电流表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片向端移动时（     ） A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．通过滑动变阻器的电流变大 C．上消耗的功率变小 D．电源的输出功率增大 8．在如图所示电路中，当变阻器的滑片向端移动时（     ） A．电压表示数变小，电流表示数变小 B．电压表示数变大，电流表示数变小 C．上消耗的功率变小 D．电源内部消耗的热功率变小 9．如图所示，直线为某电源的图线，曲线为电阻丝的图线的一部分，用该电源和电阻丝串联起来组成闭合回路时，则下列说法中正确的是（     ） A．电源的电动势为，内阻为 B．通过电阻丝电流为时，电源内阻的热功率为 C．把电阻丝换成阻值恒为的纯电阻，电源的输出功率将增大，效率也增大 D．通过电阻丝电流为时，此电源的内电阻为，电阻丝的电阻等于 10．如图所示的U-I图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．R的阻值为4Ω B．电源的内阻为0.5Ω C．电源的输出功率为9W D．电源内部消耗的功率为2W 三、解答题 11．如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。当=10时滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W；滑动变阻器接入阻值为4与时，消耗的功率相等。 (1)求电源的电动势E和内阻r； (2)求图乙中Rx的大小； (3)调节滑动变阻器，求该电源能够获得的最大输出功率。 12．在如图所示电路中，电源电动势为，电路中的定值电阻，闭合开关S后，电动机正常工作，此时，电流表的示数为，电压表示数为。电流表和电压表均为理想电表。问： (1)电源的内阻为多大？ (2)电动机正常工作时，电源输出的电功率为多大？ (3)电动机正常工作时的机械效率为50%，电动机的内阻为多大？ 13．如图所示，定值电阻，为电阻箱，其最大阻值为，电压表为理想电表，当电阻箱示数时，电压表读数为；当电阻箱示数时，电压表读数为，求： (1)电源的电动势和内电阻。 (2)当上消耗的功率最大时，求电源的效率 【考点5：电路故障分析】 一、单选题 1．在图示的电路中，当开关S闭合后，两个标有“3V 0.3A”的灯泡均不发光，用电压表测得Ubd=6V，Uac=0V。如果各段导线及接线处均无故障，这说明（　　） A．滑动变阻器R的电阻丝断了 B．灯泡L2的灯丝断了 C．灯泡L1的灯丝断了 D．开关S未接通 2．如图所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，灯泡和都不亮，用电压表测得各部分电压是，由此可判定（     ） A．和的灯丝都烧断了 B．的灯丝烧断了 C．的灯丝烧断了 D．滑动变阻器R断路 3．某同学连接的电路如图所示，闭合开关S后，发现灯不亮。为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是，则此电路的故障可能是（     ） A．开关S接触不良 B．电灯L灯丝断了 C．电灯L短路 D．电阻R短路 4．某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看作无限大。实验过程中，由于电路发生故障，发现两电压表示数相同，若这种情况的发生是由某一用电器引起的，则可能的故障原因是（     ） A．R2断开 B．R3断路 C．R2短路 D．R1短路 5．如图，闭合开关S后，发现灯L不亮，且保险丝没有熔断。某同学用测电笔测试灯头的两根电线C、D，发现这两处都能使测电笔的氖管发光，再用测电笔测试火线A和零线B时，氖管在测火线A时能发光，在测零线B时不发光。那么可以判定故障是 （     ） A．火线和零线短路 B．电灯L短路 C．电线AC段某处断路 D．电线BD段某处断路 6．如图是安装完成的部分家庭电路示意图。闭合开关灯不亮，经检查保险丝完好，用测电笔测a点、b点、c点氖管均发光，d点氖管不发光。此电路故障可能是（    ） A．插座发生断路 B．ab间断路 C．cd间断路 D．进户的火线断路 7．如图所示的电路中，闭合开关，灯泡A和B都正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些，则电路中出现断路故障的是（设只有一处出现了故障，不考虑电源内阻）（     ） A． B． C． D．灯B 8．如图所示，电源电动势为12V，当开关接通时，灯泡和都不亮，用电压表测得各部分电压，，由此可以判断（） A．可能是和的灯丝都断了 B．可能是的灯丝断了 C．可能是灯丝断了 D．可能是变阻器R断路 9．如图所示，电源电动势为6V，当开关S接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Ucd6V，Uab6V，由此可判定（　　） A．L2的灯丝断了 B．L1的灯丝断了 C．L1和L2的灯丝都断了 D．变阻器R短路 10．如图所示，电路由电源、电阻和、白炽灯L、、、、四根导线组成。原来灯泡正常发光，后来由于电路中某一处断路而突然熄灭。为查明断路点，某同学将电压表的正、负接线柱依次接在线路中，读出对应的电压表的示数如下：d、e间0V；e、h间2.95V；a、d间0V；c、f间2.94V。由此可以判定断路点在（　　） A．d、e间 B．c、d间 C．g、h间 D．e、f间 11．如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（     ） A．R1断路 B．R2断路 C．R3短路 D．R4短路 12．如图所示，闭合开关后，电路中灯泡A、B均正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些。电路中出现的故障可能是（     ） A．R2发生断路 B．R3发生断路 C．R2发生短路 D．R1、R3同时发生断路 13．在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，理想电压表和理想电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障（　　） A．R1短路 B．R2短路 C．R3短路 D．R1断路 14．某同学按照电路图连接元件进行实验，闭合开关S时发现两盏灯都不亮。该同学用多用电表的10 V直流电压挡来检测电路故障。在闭合开关S的情况下，他把一支表笔始终连接在A点，用另一支表笔依次接触电路中的B、C、D、E各点，对应的示数依次为6 V、6 V、0 V、0 V。如果只有一处故障，则下列判断中正确的是（     ） A．连接在A点上的是黑表笔，故障发生在BC段 B．连接在A点上的是黑表笔，故障发生在CD段 C．连接在A点上的是红表笔，故障发生在CD段 D．连接在A点上的是红表笔，故障发生在DE段 15．如图所示电路中，当合上开关S后，两个标有“3V 1W”字样的灯泡均不发光，用电压表测得。如果各段导线及接线处均无问题，且只有一处故障，这说明（     ） A．开关S未接通 B．灯泡的灯丝断了 C．灯泡的灯丝断了 D．滑动变阻器的电阻丝断了 $