10.7 电功、电功率及焦耳定律（分层作业）物理沪科版必修第三册

10.7 电功、电功率及焦耳定律（原卷版） 目录 请阅读下述文字，完成下面小题。 用导线将电源、电阻、电流表、开关连接成如图所示的电路。已知电阻，电源内阻。闭合开关后，电流表的示数。 1．闭合开关后，电阻两端的电压为（     ） A． B． C． D． 2．闭合开关后，电阻的电功率为（     ） A． B． C． D． 3．电源的电动势为（     ） A． B． C． D． 4．心脏除颤仪可以在危机时刻挽救心脏病患者的生命，如图所示，其工作原理是通过一个充好电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某心脏除颤仪的电容为15µF，充电至的电压，如果电容器在2ms时间内放电至两极板之间的电压为0（已知电容器储存电能的表达式），则下列说法正确的是（　　） A．该除颤仪工作时电容器释放的平均电功率约为60kW B．该除颤仪工作时通过人体的平均电流可达3A C．该除颤仪放电时流过人体的电荷量为 D．以除颤仪两极为电阻端点，人体的电阻大约为 5．某手机的部分说明书如下表所示，其中电池的容量是指电池放电时输出的总电荷量。说明书还标明该手机电池的电动势为5V，充满电后播放视频的最长时间约10h。下列说法正确的是（　　） 手机类型 智能手机、5G手机 电池容量 4000mA·h 待机时间 10天 A．该手机电池放电时输出的总电荷量为4000C B．该手机播放视频时电池的平均电流约为0.2A C．该手机待机时的平均输出功率约为0.083W D．该手机电池充满电储存的电能大约为7200J 6．近日，国家能源局等四部门联合发布《关于促进人工智能与能源双向赋能的行动方案》，为AI与能源的深度融合按下“加速键”。“AI的尽头是算力，算力的尽头是电力”。电能的单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是（     ） A． B． C． D．J 7．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 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．微型吸尘器的直流电动机的内阻为0.5Ω，当加在它两端的电压为3.0V时，通过的电流为1.0A，且电动机正常工作。求该电动机正常工作时的： (1)输入功率； (2)输出功率。 10．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源电压为120V，当电动机以恒定的速度向上提升重物时，电动机线圈的发热功率是150W，电流I=5A。g取．则 (1)电动机线圈的电阻R等于多少？ (2)若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ (3)保持电源电压不变，求该电动机的最大输出机械功率，以及提升该重物对应的最大提升速度。 由，得重物的最大提升速度 11．一手持风扇内安装有直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为，额定电流为。将它与内电阻为的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（　　） A．电源的输出功率为 B．电源的总功率为 C．电动机消耗的热功率为 D．电动机输出的机械功率为 12．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污等优点，而且骑行简单方便，受到广大上班族的喜欢。下表显示了国产某品牌电动自行车的信息及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗，则由表中参数可以求得该电动自行车的电动机内阻约为（     ） A． B． C． D． 13．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图， 极板固定，当手机的加速度变化时， 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（     ） A．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 D．保持向前匀减速运动时，电阻以恒定功率发热 14．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 15．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 16．如图甲所示，Robot是一种智能机器人。图乙为其内部电动机的工作原理简图，线圈电阻为R的电动机直接接在电动势为E、内阻未知的直流电源两端。当电动机两端的电压为U，电流I为时，电动机恰好能正常工作，下列说法中正确的是（　　） A．电源的内阻为 B．电源的输出功率为 C．电动机消耗的总功率为 D．电动机的输出功率为UI 17．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均恒定不变，初始时滑动变阻器的滑片P位于最左端a位置处。现闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数将减小 B．电压表的示数将减小 C．电源的路端电压将增大 D．内阻消耗的功率将增大 18．如图所示，电源电动势E＝6V，内阻，定值电阻，电容器的电容。初始时，开关闭合，断开，下列说法正确的是（     ） A．电路稳定后，电容器上极板带正电 B．电路稳定后，消耗的功率为3.0W C．闭合开关，电路稳定后消耗的功率为1.5W D．闭合开关，电路稳定后电容器所带的电荷量为 19．（多选）图甲为某电源E0的U-I图线，图乙为某小灯泡的伏安特性曲线，图丙为将电源E0、小灯泡串联的电路图，下列说法正确的是（     ） A．电源E0的内阻为 B．小灯泡的电阻随电压的增大而减小 C．接通开关，小灯泡的功率约为1.1W D．接通开关，小灯泡的功率约为0.25W 20．（多选）智能机器人送餐已经越来越普及，其内部的电动机将电能转化为机械能以驱动机器人运动。如图所示，某次送餐服务中，机器人在水平面上由静止开始做加速度为1m/s2的匀加速直线运动，2s时电动机的工作电流为3A。已知机器人和餐品的总质量为20kg，电动机的工作电压恒为40V，额定输出功率为100W，机器人运动过程中所受阻力大小为总重力的0.1倍，重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（     ） A．t=2s时，牵引力大小为40N B．t=2s时，牵引力功率为60W C．电动机的内阻为Ω D．机器人匀加速的时间为3s 21．（多选）为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪，其工作原理如图2所示，为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为、内阻为，电路中的电表均为理想电表，为定值电阻且。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（     ） A．饮酒量越多，电源的输出功率一定越小 B．饮酒量越多，气敏电阻消耗的功率越大 C．电流表的示数变大，电压表的示数变小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变 22．某智能快充系统可简化为如图所示的电路，其中电源电动势恒为E，内阻为r，电阻R的阻值由快充系统实时调节，以优化充电过程。被充电的电池可等效为电容C与电阻的串联组合。系统内置有恒流、恒功率两种充电模式。设电容初始电压为零。若采用恒流模式充电，始终保持回路电流不变，则电容电压从0充到所需的时间为______；若采用恒功率模式充电，使电容充电功率始终不变，则充电过程中回路电流随电容电压增大而______（填“增大”、“减小”或“不变”），且该模式无法从开始实施。 23．一只规格“220V 1000W”的电炉，求： （1）它在正常工作时的电阻； （2）如果电网电压为220V，则电炉工作时的实际功率（假设电炉电阻保持不变）； （3）在220V电压下，电炉每天使用2h产生多少焦耳的热量?一个月（30天）要消耗多少度电? 24．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。 25．将三个电阻R1=R2=R3=R连接成如图所示的电路，电压表和电流表均为理想电表，导线电阻不计，电路两端总电压恒为9V，此时电流表示数为1.0A。 (1)求电阻的阻值和电压表示数； (2)将电压表和电流表位置互换，已知电表均未超过量程，求R3的功率。 26．（多选）图1为某同学设计的可调亮度台灯的电路图。电源E的电动势为6 V，内阻为1 Ω，灯泡L和三个电阻的阻值均为R。闭合，当处于图1所示断开状态时，测得L两端电压为1.80 V，再将接a或b，测量L两端电压。若L阻值视为不变，则（     ） A．R为3 Ω B．图2示数为接a时L两端电压 C．图2示数为接b时L两端电压 D．接b时外电路的电功率约为3.74 W 27．如图所示，风光互补环保路灯的主要构件有：风力发电机，单晶硅太阳能板，额定电压容量的储能电池，功率的LED灯。已知该路灯平均每天照明；标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳。则（　　） A．风力发电机的输出功率与风速的平方成正比 B．太阳能板上接收到的辐射能全部转换成电能 C．该路灯正常运行6年，可减少二氧化碳排放量约 D．储能电池充满电后，即使连续一周无风且阴雨，路灯也能正常工作 28．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0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻，已知MN两端电压，A与B的电阻，求： （1）MN间电阻R的变化范围； （2）当，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字） 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 10.7 电功、电功率及焦耳定律（解析版） 目录 请阅读下述文字，完成下面小题。 用导线将电源、电阻、电流表、开关连接成如图所示的电路。已知电阻，电源内阻。闭合开关后，电流表的示数。 1．闭合开关后，电阻两端的电压为（     ） A． B． C． D． 2．闭合开关后，电阻的电功率为（     ） A． B． C． D． 3．电源的电动势为（     ） A． B． C． D． 【答案】1．C 2．B 3．C 【详解】1．根据欧姆定律 可得 故选C。 2．根据功率公式 可得 故选B。 3．根据闭合电路欧姆定律 可得 故选C。 4．心脏除颤仪可以在危机时刻挽救心脏病患者的生命，如图所示，其工作原理是通过一个充好电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某心脏除颤仪的电容为15µF，充电至的电压，如果电容器在2ms时间内放电至两极板之间的电压为0（已知电容器储存电能的表达式），则下列说法正确的是（　　） A．该除颤仪工作时电容器释放的平均电功率约为60kW B．该除颤仪工作时通过人体的平均电流可达3A C．该除颤仪放电时流过人体的电荷量为 D．以除颤仪两极为电阻端点，人体的电阻大约为 【答案】A 【详解】A．该除颤仪工作时电容器释放的平均电功率约为 故A正确； B．根据电容器电容的定义式有 该除颤仪工作时通过人体的平均电流 解得I=30A 故B错误； C．结合上述解得，该除颤仪放电时流过人体的电荷量为 故C错误； D．根据欧姆定律有 故D错误。 故选A。 5．某手机的部分说明书如下表所示，其中电池的容量是指电池放电时输出的总电荷量。说明书还标明该手机电池的电动势为5V，充满电后播放视频的最长时间约10h。下列说法正确的是（　　） 手机类型 智能手机、5G手机 电池容量 4000mA·h 待机时间 10天 A．该手机电池放电时输出的总电荷量为4000C B．该手机播放视频时电池的平均电流约为0.2A C．该手机待机时的平均输出功率约为0.083W D．该手机电池充满电储存的电能大约为7200J 【答案】C 【详解】A．电池容量为4000mA·h，故总电荷量 ，故A错误； B．播放视频最长时间为10h，总电荷量，平均电流，故B错误； C．待机时间 平均电流 平均输出功率 ，故C正确； D．手机电池充满电储存的电能大约为，故D错误。 故选C。 6．近日，国家能源局等四部门联合发布《关于促进人工智能与能源双向赋能的行动方案》，为AI与能源的深度融合按下“加速键”。“AI的尽头是算力，算力的尽头是电力”。电能的单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是（     ） A． B． C． D．J 【答案】A 【详解】A．根据功的计算公式，代入单位推导得 式中、、均为国际单位制基本单位，故A正确； B．（牛顿）是力的导出单位，不属于基本单位，故B错误； C．是功率的常用导出单位，是时间的常用非国际单位，故C错误； D．（焦耳）是能量的导出单位，故D错误。 故选A。 7．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。 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．微型吸尘器的直流电动机的内阻为0.5Ω，当加在它两端的电压为3.0V时，通过的电流为1.0A，且电动机正常工作。求该电动机正常工作时的： (1)输入功率； (2)输出功率。 【答案】(1)3.0W (2)2.5W 【详解】（1）电动机正常工作时的输入功率为 （2）电动机正常工作时的热功率为 所以电动机正常工作时的输出功率为 10．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源电压为120V，当电动机以恒定的速度向上提升重物时，电动机线圈的发热功率是150W，电流I=5A。g取．则 (1)电动机线圈的电阻R等于多少？ (2)若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ (3)保持电源电压不变，求该电动机的最大输出机械功率，以及提升该重物对应的最大提升速度。 【答案】(1) (2)20A，2400W (3)600W， 【详解】（1）由能量关系 故 （2）电动机转动时为非纯电阻，此时或，当因故障停止转动后，电动机转化为纯电阻，此时电流增大了，或，故此时电流 电动机消耗的电功率为 （3）由，得 因为电动机线圈电阻，电源电压，均为定值，调节输入电动机线圈的电流I，可有最大值，因此对上式进行配方，有 当时，有最大值，即时，电动机获得的最大机械功率 由，得重物的最大提升速度 11．一手持风扇内安装有直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为，额定电流为。将它与内电阻为的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（　　） A．电源的输出功率为 B．电源的总功率为 C．电动机消耗的热功率为 D．电动机输出的机械功率为 【答案】A 【详解】A．电源的输出功率为，故A正确； B．电源的总功率为，故B错误； C．电动机消耗的热功率为，C错误； D．电动机输出的机械功率为，故D错误。 故选A。 12．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污等优点，而且骑行简单方便，受到广大上班族的喜欢。下表显示了国产某品牌电动自行车的信息及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗，则由表中参数可以求得该电动自行车的电动机内阻约为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设电动机内阻为r，电动机的输出功率为 其中I=3.5A，U=40V，P出=120W 代入上式得。 故选B。 13．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图， 极板固定，当手机的加速度变化时， 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（     ） A．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 D．保持向前匀减速运动时，电阻以恒定功率发热 【答案】A 【详解】AB．由静止突然向前加速时，N板向后运动，则板间距变大，根据可知，电容器的电容减小，电容器保持与电源连接不变，根据知，电容器带电量减小，则电容器放电，则电流由向流过电流表，故B错误，A正确； C．静止时，板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，电流表示数为零，但电容器两极板带电，故C错误； D．保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则 板的位置在某位置不动，电容器电量不变，电路中无电流，则电阻发热功率为零，故D错误。 故选A。 14．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。 15．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。 16．如图甲所示，Robot是一种智能机器人。图乙为其内部电动机的工作原理简图，线圈电阻为R的电动机直接接在电动势为E、内阻未知的直流电源两端。当电动机两端的电压为U，电流I为时，电动机恰好能正常工作，下列说法中正确的是（　　） A．电源的内阻为 B．电源的输出功率为 C．电动机消耗的总功率为 D．电动机的输出功率为UI 【答案】A 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得 解得 故A正确； B．电源的输出功率为总功率与内阻热功率之差，即 故B错误； C．电动机消耗的总功率为电动机的电压与电流的乘积，即 故C错误； D．电动机的总功率等于热功率与输出功率之和，可知电动机的输出功率为 故D错误。 故选A。 17．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均恒定不变，初始时滑动变阻器的滑片P位于最左端a位置处。现闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数将减小 B．电压表的示数将减小 C．电源的路端电压将增大 D．内阻消耗的功率将增大 【答案】D 【详解】ABC．当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，滑动变阻器接入电路阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电流表的示数将增大，定值电阻两端电压增大，电压表的示数将增大，故ABC错误； D．根据，由于电路总电流增大，所以内阻消耗的功率将增大，故D正确。 故选D。 18．如图所示，电源电动势E＝6V，内阻，定值电阻，电容器的电容。初始时，开关闭合，断开，下列说法正确的是（     ） A．电路稳定后，电容器上极板带正电 B．电路稳定后，消耗的功率为3.0W C．闭合开关，电路稳定后消耗的功率为1.5W D．闭合开关，电路稳定后电容器所带的电荷量为 【答案】D 【详解】A．开关闭合，断开，电容器的下极板与电源的正极相连，所以上极板带负电，A错误； B．由闭合电路欧姆定律有，的功率，B错误； C．闭合开关稳定后，电阻串联后与并联， 并联电阻，干路电流， 由电流分配可知流过电流为，消耗的功率，C错误； D．闭合开关，电路稳定后电容器的电压， 电容器所带的电荷量，D正确。 故选D。 19．（多选）图甲为某电源E0的U-I图线，图乙为某小灯泡的伏安特性曲线，图丙为将电源E0、小灯泡串联的电路图，下列说法正确的是（     ） A．电源E0的内阻为 B．小灯泡的电阻随电压的增大而减小 C．接通开关，小灯泡的功率约为1.1W D．接通开关，小灯泡的功率约为0.25W 【答案】AC 【详解】A．图甲直线斜率绝对值为电源内阻，，故A正确； B．小灯泡的电阻 由图乙可知，随电压增大，增大，即小灯泡电阻增大，故B错误； CD．接通开关后，电源的路端电压等于小灯泡两端电压，电路电流等于通过小灯泡的电流，由两图可得工作点约为、，小灯泡的功率，故C正确，D错误。 故选AC。 20．（多选）智能机器人送餐已经越来越普及，其内部的电动机将电能转化为机械能以驱动机器人运动。如图所示，某次送餐服务中，机器人在水平面上由静止开始做加速度为1m/s2的匀加速直线运动，2s时电动机的工作电流为3A。已知机器人和餐品的总质量为20kg，电动机的工作电压恒为40V，额定输出功率为100W，机器人运动过程中所受阻力大小为总重力的0.1倍，重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（     ） A．t=2s时，牵引力大小为40N B．t=2s时，牵引力功率为60W C．电动机的内阻为Ω D．机器人匀加速的时间为3s 【答案】AC 【详解】AD． 匀加速直线运动阶段，由牛顿第二定律 得牵引力 匀加速结束时，电动机输出功率达到额定输出功率，此时 得末速度 匀加速时间 则仍在匀加速阶段，因此牵引力为，故A正确，D错误； B．时速度 牵引力功率，故B错误； C．时电动机输入总功率 根据能量关系可得 代入 解得，故C正确。 故选AC。 21．（多选）为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪，其工作原理如图2所示，为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为、内阻为，电路中的电表均为理想电表，为定值电阻且。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（     ） A．饮酒量越多，电源的输出功率一定越小 B．饮酒量越多，气敏电阻消耗的功率越大 C．电流表的示数变大，电压表的示数变小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变 【答案】CD 【详解】A．电源的输出功率 由二次函数可知当时电源输出功率最大。 由题可得 饮酒量越多，酒精气体浓度越大，则阻值越小，由可知回路电流越大，由数学知识可知回路电流越大，电源的输出功率越大。故A错误； B．将定值电阻等效为电源内阻的一部分，可知当时消耗的功率最大，由于不确定与的具体大小关系，故饮酒量越多，气敏电阻消耗的功率变化不确定。故B错误； C．饮酒量越多，酒精气体浓度越大，则阻值越小，由可知回路电流越大，电流表示数变大，由可知气敏电阻两端的电压减小，电压表示数变小。故C正确； D．根据可得电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为 则电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D正确。 故选CD。 22．某智能快充系统可简化为如图所示的电路，其中电源电动势恒为E，内阻为r，电阻R的阻值由快充系统实时调节，以优化充电过程。被充电的电池可等效为电容C与电阻的串联组合。系统内置有恒流、恒功率两种充电模式。设电容初始电压为零。若采用恒流模式充电，始终保持回路电流不变，则电容电压从0充到所需的时间为______；若采用恒功率模式充电，使电容充电功率始终不变，则充电过程中回路电流随电容电压增大而______（填“增大”、“减小”或“不变”），且该模式无法从开始实施。 【答案】 减小 【详解】[1]电容的电荷量变化 电容电流等于回路电流，因此 已知回路电流不变，电容的电压变化 联立解得 [2]电容充电功率为 其中保持不变，因此充电过程中回路电流随电容电压增大而减小。 23．一只规格“220V 1000W”的电炉，求： （1）它在正常工作时的电阻； （2）如果电网电压为220V，则电炉工作时的实际功率（假设电炉电阻保持不变）； （3）在220V电压下，电炉每天使用2h产生多少焦耳的热量?一个月（30天）要消耗多少度电? 【答案】（1）     （2）     （3）  ；  60度 【详解】（1）电炉的额定参数为额定电压、额定功率 纯电阻电路中电功率满足公式 变形可得正常工作的电阻 （2）电炉电阻保持不变，实际电压等于额定电压220V，代入 可得， 此时实际功率等于额定功率。 （3）每日工作时间 每日产生的热量 1度电对应1kW·h的电能，电炉功率1000W即1kW，一个月总工作时长 月耗电量 【点睛】 24．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】 25．将三个电阻R1=R2=R3=R连接成如图所示的电路，电压表和电流表均为理想电表，导线电阻不计，电路两端总电压恒为9V，此时电流表示数为1.0A。 (1)求电阻的阻值和电压表示数； (2)将电压表和电流表位置互换，已知电表均未超过量程，求R3的功率。 【答案】(1)，6V (2)27W 【详解】（1）理想电流表短路，理想电压表开路，因此与并联，再与串联。，并联总电阻 ，总电阻 、电阻相等、电压相等，因此电流相等 ，电流表测的就是其中一条支路的电流，由题知 ，干路总电流 总电压 解得 电压表测两端电压，因此电压表示数 （2）电表互换后，电路结构变为与串联，再与并联在总电压两端， 两端电压等于总电压 因此的功率 26．（多选）图1为某同学设计的可调亮度台灯的电路图。电源E的电动势为6 V，内阻为1 Ω，灯泡L和三个电阻的阻值均为R。闭合，当处于图1所示断开状态时，测得L两端电压为1.80 V，再将接a或b，测量L两端电压。若L阻值视为不变，则（     ） A．R为3 Ω B．图2示数为接a时L两端电压 C．图2示数为接b时L两端电压 D．接b时外电路的电功率约为3.74 W 【答案】AC 【详解】A．当闭合、断开时，电路总结构为：灯泡L与右侧两个串联的电阻串联，再和电源内阻串联，总电阻为： 已知灯泡两端电压，由欧姆定律得总电流 结合闭合电路欧姆定律 代入得，故A正确； BC．接时：并联部分为两个阻值为的电阻并联，并联总电阻 电路总电阻 总电流 灯泡两端电压： 接时：仅有灯泡和一个电阻串联接入电源，电路总电阻 总电流 灯泡两端电压： 观察图2电压表示数约为2.57V，显然接b，故B错误，C正确； D．接时，外电路电功率： ，故D错误。 故选 AC。 27．如图所示，风光互补环保路灯的主要构件有：风力发电机，单晶硅太阳能板，额定电压容量的储能电池，功率的LED灯。已知该路灯平均每天照明；标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳。则（　　） A．风力发电机的输出功率与风速的平方成正比 B．太阳能板上接收到的辐射能全部转换成电能 C．该路灯正常运行6年，可减少二氧化碳排放量约 D．储能电池充满电后，即使连续一周无风且阴雨，路灯也能正常工作 【答案】D 【详解】A．设时间，风力发电机的扇叶半径为，假设风的动能全部变成发电机输出，输出功率为，即风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比，故A错误； B．太阳能板上接收到的辐射能不能全部转换成电能，存在能量损耗，转换效率一般在15%~20%左右，故B错误； C．已知路灯的功率为 每天照明，一年按365天计算，6年的总时间 可得总耗电量为 因标准煤完全燃烧可发电2.8度，排放二氧化碳，则减少的二氧化碳排放量为，故C错误； D．已知储能电池的额定电压，容量，则电池的电能为 而路灯连续一周的耗电量为 因，所以储能电池充满电后，即使连续一周无风且阴雨，路灯也能正常工作。故D正确。 故选D。 28．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0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻，已知MN两端电压，A与B的电阻，求： （1）MN间电阻R的变化范围； （2）当，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字） 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）根据电路可知当时MN间电阻R的阻值最小，为 当时MN间电阻R的阻值最大，为 故MN间电阻R的变化范围为 （2）当，通过电热器B的电流为 此时电热器B消耗的功率为 解得 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $