12.1.3 电动机的功率 同步习题-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

班级________　姓名________　学号________　得分________ 一、基础过关题 1．某扫地机器人电动机的输入电压恒为，线圈电阻为。正常工作时电流为。下列说法正确的是（     ） A．正常工作时，电动机的输出功率为 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．电动机正常工作时，电动机的发热功率为 【答案】C 【详解】A．电动机正常工作时属于非纯电阻用电器，电动机的输入总功率 输出的机械功率，故A错误； B．电动机的机械效率是输出机械功率与输入总功率的比值，即，故B错误； C．电动机被卡住无法运转时，没有机械能输出，电能全部转化为内能，此时电动机相当于纯电阻，欧姆定律成立，发热功率，故C正确； D．电动机正常工作时是非纯电阻电路，由于正常工作时 线圈的发热功率只能用焦耳定律计算，即，故D错误。 故选C。 2．一台通风扇及其铭牌如图所示，通风扇电机线圈的电阻为。把该通风扇接在的电源上正常工作，则该通风扇（     ） A．通过的电流为 B．线圈发热功率为 C．输出的机械功率为 D．叶片若被异物卡住，线圈发热功率为 【答案】B 【详解】A．通风扇额定功率，额定电压，正常工作的额定电流为，故A错误； B．线圈的发热功率为，故B正确； C．通风扇输出的机械功率等于总功率减去热功率，故C错误； D．叶片若被异物卡住，电动机不转动，电路变为纯电阻电路，此时线圈发热功率为，故D错误。 故选B。 3．为某款机器人供电的锂电池容量为24 A∙h，正常工作时的电流为2.4 A。根据上述信息，下列说法正确的是（     ） A．24 A∙h的A∙h是能量单位 B．充满电后机器人可正常工作约为10 h C．电池充满电后总电荷量约为24 C D．机器人工作时，电能全部转化为机械能 【答案】B 【详解】A．根据q=It可知24 A∙h的A∙h是电量单位，A错误； B．充满电后机器人可正常工作约为，B正确； C．电池充满电后总电荷量约为q=24 A∙h =24A×3600s=86400C，C错误； D．机器人工作时，电能一部分转化为机械能，另一部分变为其它形式的能，D错误。 故选B。 4．一电熨斗和一电风扇并联接在输出电压为的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电熨斗的电流为10.0A，通过风扇电动机的电流是2.0A，说法正确的是（     ） A．风扇电动机线圈的电阻为 B．内，电熨斗消耗的电能为 C．电熨斗和风扇电动机的总电功率为 D．电熨斗发热功率是风扇电动机发热功率的25倍 【答案】C 【详解】电熨斗是纯电阻用电器；电风扇电动机是非纯电阻用电器，不能用计算线圈电阻。并联电路，两端电压，（电熨斗），（风扇） A．电动机是非纯电阻，，，A错误； B． 电熨斗消耗的电能为，B错误； C．并联总电流 电熨斗和风扇电动机的总电功率为，C正确； D．电熨斗发热功率 风扇电动机总功率 电动机总功率等于输出机械功率与线圈发热功率之和，线圈发热功率，所以电熨斗发热功率不是风扇电动机发热功率的25倍，D错误。 故选。 5．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 【答案】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。 6．某款智能儿童玩具采用直流无刷电机驱动。在某次性能测试中，保持电机两端电压恒为U，正常转动时流过的电流为I。已知该电机内部线圈的直流电阻为R，忽略电机内部摩擦损耗。下列说法正确的是（　　） A．电机的输入功率为 B．电机的输出功率为 C．电机的发热功率为UI D．若电机被卡死停止转动，流过电机的电流将大于I 【答案】D 【详解】A．电机的输入功率应为，A错误； B．电机的输出功率应为，B错误； C．电机的发热功率应为，C错误； D．电机正常工作时，，即 电机被卡死时，可看作纯电阻，电流为，可得，D正确。 故选D。 7．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 【答案】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。 8．某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（     ） A．四个电池充满电后储存的电能为1440J B．电动机正常工作时，输出的功率为480W C．电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D．电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 【答案】D 【详解】A．四个电池充满电后储存的总电能为，故A错误； B．电动机正常工作时额定输入功率为，电动机为非纯电阻用电器，输出功率，故B错误； C．电动机正常工作时，由得工作电流，故C错误； D．由焦耳定律，电动机的热功率，故D正确。 故选D。 二、能力提升题 9．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。 10．某地需要将河水引入距地面高为H、容积为V的蓄水池，工作时使用电动机带动一效率为的水泵工作。已知电动机额定电压为U，额定功率为P，内阻为r，水的密度为，重力加速度为g，蓄水池深度远小于H，则将蓄水池蓄满至少需要的时间为（   ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】为使蓄水时间最短，电动机应在额定状态下工作。蓄满水后水的质量为 水克服重力做的有用功为 由水泵效率定义有，故电动机需向水泵输出的机械能为 电动机在额定状态下的输入电功率满足，额定电流为 电动机内阻的热功率为 电动机稳定工作时输入功率满足 所以电动机的输出机械功率为 根据功率定义，电动机输出的机械能满足，联立可得 故选A。 11．便携小风扇在炎热的夏天深受年轻人的喜爱。如图所示的某款便携小风扇电机三个不同挡位的参数如表中所示，电机在不同挡位下电阻不变，风扇内部电池容量为，则（　　） 电机输入功率 电机电压 挡位一 1.9 W 5.5 V 挡位二 3.5 W 7.3 V 挡位三 5.0 W 8.7 V A．电机功率越高，其发热功率越大 B．使用挡位二时，电机工作电流约为0.48 A C．由挡位一数据可知，电机线圈电阻约为15.92 D．充满电后，风扇在挡位三工作的最长时间约为0.8 h 【答案】AB 【详解】AB．电机发热功率为 三个挡位的电流分别为：挡位一 同理可得挡位二、挡位三的工作电流分别约为， 可见输入功率升高时电流同步增大，电机在不同挡位下电阻不变，则电机功率越高，其发热功率越大，故AB正确； C．电动机是非纯电阻用电器，输入功率 即 可得，故C错误； D．电池容量是电池可释放的总电荷量，挡位三的工作电流约为580 mA， 最长工作时间，故D错误。 故选AB。 12．一台直流电动机，额定电压，额定电流，线圈电阻。电动机正常工作时，电动机消耗电能的总功率是多少？输出的机械功率为多大？ 【答案】； 【详解】电动机正常工作时，电压和电流分别为额定电压和额定电流。由电功率公式，电动机消耗电能的总功率满足，代入数据得 由焦耳定律，线圈的发热功率满足，代入数据得 电动机正常工作时，电能转化为机械能和线圈的内能。设输出的机械功率为，由能量守恒得 因此，输出的机械功率为 13．一台小型电动机在5 V电压下工作，用此电动机提升重力为2 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在10 s内该物体被匀速提升1m。若不计一切摩擦和阻力，求： (1)电动机的输出功率； (2)电动机线圈的电阻。 【答案】(1)0.2 W (2)20 Ω 【详解】（1）电动机的输入功率为P入＝UI＝1W 物体被匀速提升的速度 电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝mgv＝0.2W （2）根据能量关系有P入＝P机＋PQ 产生的热功率PQ＝P入－P机＝0.8W 而PQ＝I2R 电动机线圈电阻R＝20Ω 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1 电路中的能量转化　第三讲　电动机的功率 · 习题 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.1 电路中的能量转化　·　解析版 知识点范围　1．电动机工作时的能量转化　2．含有电动机电路的综合计算 3．从铭牌和电池容量读信息 班级________　姓名________　学号________　得分________ 全卷共 13 题　基础过关 8 题　能力提升 5 题　满分 100 分　建议用时 60 分钟 一、基础过关题（40分） 本题组共8小题，每小题5分，共40分。以电动机三个功率的直接计算为主，会用输入功率公式求总功率、用焦耳定律求发热功率、两者相减得机械功率，并能从铭牌或电池容量求出电流与工作时间。 1．某扫地机器人电动机的输入电压恒为，线圈电阻为。正常工作时电流为。下列说法正确的是（     ） A．正常工作时，电动机的输出功率为 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．电动机正常工作时，电动机的发热功率为 【答案】C 【详解】A．电动机正常工作时属于非纯电阻用电器，电动机的输入总功率 输出的机械功率，故A错误； B．电动机的机械效率是输出机械功率与输入总功率的比值，即，故B错误； C．电动机被卡住无法运转时，没有机械能输出，电能全部转化为内能，此时电动机相当于纯电阻，欧姆定律成立，发热功率，故C正确； D．电动机正常工作时是非纯电阻电路，由于正常工作时 线圈的发热功率只能用焦耳定律计算，即，故D错误。 故选C。 2．一台通风扇及其铭牌如图所示，通风扇电机线圈的电阻为。把该通风扇接在的电源上正常工作，则该通风扇（     ） A．通过的电流为 B．线圈发热功率为 C．输出的机械功率为 D．叶片若被异物卡住，线圈发热功率为 【答案】B 【详解】A．通风扇额定功率，额定电压，正常工作的额定电流为，故A错误； B．线圈的发热功率为，故B正确； C．通风扇输出的机械功率等于总功率减去热功率，故C错误； D．叶片若被异物卡住，电动机不转动，电路变为纯电阻电路，此时线圈发热功率为，故D错误。 故选B。 3．为某款机器人供电的锂电池容量为24 A∙h，正常工作时的电流为2.4 A。根据上述信息，下列说法正确的是（     ） A．24 A∙h的A∙h是能量单位 B．充满电后机器人可正常工作约为10 h C．电池充满电后总电荷量约为24 C D．机器人工作时，电能全部转化为机械能 【答案】B 【详解】A．根据q=It可知24 A∙h的A∙h是电量单位，A错误； B．充满电后机器人可正常工作约为，B正确； C．电池充满电后总电荷量约为q=24 A∙h =24A×3600s=86400C，C错误； D．机器人工作时，电能一部分转化为机械能，另一部分变为其它形式的能，D错误。 故选B。 4．一电熨斗和一电风扇并联接在输出电压为的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电熨斗的电流为10.0A，通过风扇电动机的电流是2.0A，说法正确的是（     ） A．风扇电动机线圈的电阻为 B．内，电熨斗消耗的电能为 C．电熨斗和风扇电动机的总电功率为 D．电熨斗发热功率是风扇电动机发热功率的25倍 【答案】C 【详解】电熨斗是纯电阻用电器；电风扇电动机是非纯电阻用电器，不能用计算线圈电阻。并联电路，两端电压，（电熨斗），（风扇） A．电动机是非纯电阻，，，A错误； B． 电熨斗消耗的电能为，B错误； C．并联总电流 电熨斗和风扇电动机的总电功率为，C正确； D．电熨斗发热功率 风扇电动机总功率 电动机总功率等于输出机械功率与线圈发热功率之和，线圈发热功率，所以电熨斗发热功率不是风扇电动机发热功率的25倍，D错误。 故选。 5．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 【答案】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。 6．某款智能儿童玩具采用直流无刷电机驱动。在某次性能测试中，保持电机两端电压恒为U，正常转动时流过的电流为I。已知该电机内部线圈的直流电阻为R，忽略电机内部摩擦损耗。下列说法正确的是（　　） A．电机的输入功率为 B．电机的输出功率为 C．电机的发热功率为UI D．若电机被卡死停止转动，流过电机的电流将大于I 【答案】D 【详解】A．电机的输入功率应为，A错误； B．电机的输出功率应为，B错误； C．电机的发热功率应为，C错误； D．电机正常工作时，，即 电机被卡死时，可看作纯电阻，电流为，可得，D正确。 故选D。 7．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 【答案】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。 8．某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（     ） A．四个电池充满电后储存的电能为1440J B．电动机正常工作时，输出的功率为480W C．电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D．电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 【答案】D 【详解】A．四个电池充满电后储存的总电能为，故A错误； B．电动机正常工作时额定输入功率为，电动机为非纯电阻用电器，输出功率，故B错误； C．电动机正常工作时，由得工作电流，故C错误； D．由焦耳定律，电动机的热功率，故D正确。 故选D。 二、能力提升题（60分） 本题组共5小题，共60分，前三小题各10分，后两道解答题各15分。难点有三处：电动机被卡住时不能转动，电路退化为纯电阻，欧姆定律重新适用；铭牌参数表里输入功率与输出功率的区别；含电动机的串并联电路要先把电动机当成一个电压为 U、电流为 I 的元件，再按串并联规律处理其余电阻。 9．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。 10．某地需要将河水引入距地面高为H、容积为V的蓄水池，工作时使用电动机带动一效率为的水泵工作。已知电动机额定电压为U，额定功率为P，内阻为r，水的密度为，重力加速度为g，蓄水池深度远小于H，则将蓄水池蓄满至少需要的时间为（   ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】为使蓄水时间最短，电动机应在额定状态下工作。蓄满水后水的质量为 水克服重力做的有用功为 由水泵效率定义有，故电动机需向水泵输出的机械能为 电动机在额定状态下的输入电功率满足，额定电流为 电动机内阻的热功率为 电动机稳定工作时输入功率满足 所以电动机的输出机械功率为 根据功率定义，电动机输出的机械能满足，联立可得 故选A。 11．便携小风扇在炎热的夏天深受年轻人的喜爱。如图所示的某款便携小风扇电机三个不同挡位的参数如表中所示，电机在不同挡位下电阻不变，风扇内部电池容量为，则（　　） 电机输入功率 电机电压 挡位一 1.9 W 5.5 V 挡位二 3.5 W 7.3 V 挡位三 5.0 W 8.7 V A．电机功率越高，其发热功率越大 B．使用挡位二时，电机工作电流约为0.48 A C．由挡位一数据可知，电机线圈电阻约为15.92 D．充满电后，风扇在挡位三工作的最长时间约为0.8 h 【答案】AB 【详解】AB．电机发热功率为 三个挡位的电流分别为：挡位一 同理可得挡位二、挡位三的工作电流分别约为， 可见输入功率升高时电流同步增大，电机在不同挡位下电阻不变，则电机功率越高，其发热功率越大，故AB正确； C．电动机是非纯电阻用电器，输入功率 即 可得，故C错误； D．电池容量是电池可释放的总电荷量，挡位三的工作电流约为580 mA， 最长工作时间，故D错误。 故选AB。 12．一台直流电动机，额定电压，额定电流，线圈电阻。电动机正常工作时，电动机消耗电能的总功率是多少？输出的机械功率为多大？ 【答案】； 【详解】电动机正常工作时，电压和电流分别为额定电压和额定电流。由电功率公式，电动机消耗电能的总功率满足，代入数据得 由焦耳定律，线圈的发热功率满足，代入数据得 电动机正常工作时，电能转化为机械能和线圈的内能。设输出的机械功率为，由能量守恒得 因此，输出的机械功率为 13．一台小型电动机在5 V电压下工作，用此电动机提升重力为2 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在10 s内该物体被匀速提升1m。若不计一切摩擦和阻力，求： (1)电动机的输出功率； (2)电动机线圈的电阻。 【答案】(1)0.2 W (2)20 Ω 【详解】（1）电动机的输入功率为P入＝UI＝1W 物体被匀速提升的速度 电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝mgv＝0.2W （2）根据能量关系有P入＝P机＋PQ 产生的热功率PQ＝P入－P机＝0.8W 而PQ＝I2R 电动机线圈电阻R＝20Ω 学科网（北京）股份有限公司 $ 班级________　姓名________　学号________　得分________ 一、基础过关题 1．某扫地机器人电动机的输入电压恒为，线圈电阻为。正常工作时电流为。下列说法正确的是（     ） A．正常工作时，电动机的输出功率为 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．电动机正常工作时，电动机的发热功率为 【答案】C 【详解】A．电动机正常工作时属于非纯电阻用电器，电动机的输入总功率 输出的机械功率，故A错误； B．电动机的机械效率是输出机械功率与输入总功率的比值，即，故B错误； C．电动机被卡住无法运转时，没有机械能输出，电能全部转化为内能，此时电动机相当于纯电阻，欧姆定律成立，发热功率，故C正确； D．电动机正常工作时是非纯电阻电路，由于正常工作时 线圈的发热功率只能用焦耳定律计算，即，故D错误。 故选C。 2．一台通风扇及其铭牌如图所示，通风扇电机线圈的电阻为。把该通风扇接在的电源上正常工作，则该通风扇（     ） A．通过的电流为 B．线圈发热功率为 C．输出的机械功率为 D．叶片若被异物卡住，线圈发热功率为 【答案】B 【详解】A．通风扇额定功率，额定电压，正常工作的额定电流为，故A错误； B．线圈的发热功率为，故B正确； C．通风扇输出的机械功率等于总功率减去热功率，故C错误； D．叶片若被异物卡住，电动机不转动，电路变为纯电阻电路，此时线圈发热功率为，故D错误。 故选B。 3．为某款机器人供电的锂电池容量为24 A∙h，正常工作时的电流为2.4 A。根据上述信息，下列说法正确的是（     ） A．24 A∙h的A∙h是能量单位 B．充满电后机器人可正常工作约为10 h C．电池充满电后总电荷量约为24 C D．机器人工作时，电能全部转化为机械能 【答案】B 【详解】A．根据q=It可知24 A∙h的A∙h是电量单位，A错误； B．充满电后机器人可正常工作约为，B正确； C．电池充满电后总电荷量约为q=24 A∙h =24A×3600s=86400C，C错误； D．机器人工作时，电能一部分转化为机械能，另一部分变为其它形式的能，D错误。 故选B。 4．一电熨斗和一电风扇并联接在输出电压为的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电熨斗的电流为10.0A，通过风扇电动机的电流是2.0A，说法正确的是（     ） A．风扇电动机线圈的电阻为 B．内，电熨斗消耗的电能为 C．电熨斗和风扇电动机的总电功率为 D．电熨斗发热功率是风扇电动机发热功率的25倍 【答案】C 【详解】电熨斗是纯电阻用电器；电风扇电动机是非纯电阻用电器，不能用计算线圈电阻。并联电路，两端电压，（电熨斗），（风扇） A．电动机是非纯电阻，，，A错误； B． 电熨斗消耗的电能为，B错误； C．并联总电流 电熨斗和风扇电动机的总电功率为，C正确； D．电熨斗发热功率 风扇电动机总功率 电动机总功率等于输出机械功率与线圈发热功率之和，线圈发热功率，所以电熨斗发热功率不是风扇电动机发热功率的25倍，D错误。 故选。 5．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 【答案】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。 6．某款智能儿童玩具采用直流无刷电机驱动。在某次性能测试中，保持电机两端电压恒为U，正常转动时流过的电流为I。已知该电机内部线圈的直流电阻为R，忽略电机内部摩擦损耗。下列说法正确的是（　　） A．电机的输入功率为 B．电机的输出功率为 C．电机的发热功率为UI D．若电机被卡死停止转动，流过电机的电流将大于I 【答案】D 【详解】A．电机的输入功率应为，A错误； B．电机的输出功率应为，B错误； C．电机的发热功率应为，C错误； D．电机正常工作时，，即 电机被卡死时，可看作纯电阻，电流为，可得，D正确。 故选D。 7．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 【答案】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。 8．某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（     ） A．四个电池充满电后储存的电能为1440J B．电动机正常工作时，输出的功率为480W C．电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D．电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 【答案】D 【详解】A．四个电池充满电后储存的总电能为，故A错误； B．电动机正常工作时额定输入功率为，电动机为非纯电阻用电器，输出功率，故B错误； C．电动机正常工作时，由得工作电流，故C错误； D．由焦耳定律，电动机的热功率，故D正确。 故选D。 二、能力提升题 9．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。 10．某地需要将河水引入距地面高为H、容积为V的蓄水池，工作时使用电动机带动一效率为的水泵工作。已知电动机额定电压为U，额定功率为P，内阻为r，水的密度为，重力加速度为g，蓄水池深度远小于H，则将蓄水池蓄满至少需要的时间为（   ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】为使蓄水时间最短，电动机应在额定状态下工作。蓄满水后水的质量为 水克服重力做的有用功为 由水泵效率定义有，故电动机需向水泵输出的机械能为 电动机在额定状态下的输入电功率满足，额定电流为 电动机内阻的热功率为 电动机稳定工作时输入功率满足 所以电动机的输出机械功率为 根据功率定义，电动机输出的机械能满足，联立可得 故选A。 11．便携小风扇在炎热的夏天深受年轻人的喜爱。如图所示的某款便携小风扇电机三个不同挡位的参数如表中所示，电机在不同挡位下电阻不变，风扇内部电池容量为，则（　　） 电机输入功率 电机电压 挡位一 1.9 W 5.5 V 挡位二 3.5 W 7.3 V 挡位三 5.0 W 8.7 V A．电机功率越高，其发热功率越大 B．使用挡位二时，电机工作电流约为0.48 A C．由挡位一数据可知，电机线圈电阻约为15.92 D．充满电后，风扇在挡位三工作的最长时间约为0.8 h 【答案】AB 【详解】AB．电机发热功率为 三个挡位的电流分别为：挡位一 同理可得挡位二、挡位三的工作电流分别约为， 可见输入功率升高时电流同步增大，电机在不同挡位下电阻不变，则电机功率越高，其发热功率越大，故AB正确； C．电动机是非纯电阻用电器，输入功率 即 可得，故C错误； D．电池容量是电池可释放的总电荷量，挡位三的工作电流约为580 mA， 最长工作时间，故D错误。 故选AB。 12．一台直流电动机，额定电压，额定电流，线圈电阻。电动机正常工作时，电动机消耗电能的总功率是多少？输出的机械功率为多大？ 【答案】； 【详解】电动机正常工作时，电压和电流分别为额定电压和额定电流。由电功率公式，电动机消耗电能的总功率满足，代入数据得 由焦耳定律，线圈的发热功率满足，代入数据得 电动机正常工作时，电能转化为机械能和线圈的内能。设输出的机械功率为，由能量守恒得 因此，输出的机械功率为 13．一台小型电动机在5 V电压下工作，用此电动机提升重力为2 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在10 s内该物体被匀速提升1m。若不计一切摩擦和阻力，求： (1)电动机的输出功率； (2)电动机线圈的电阻。 【答案】(1)0.2 W (2)20 Ω 【详解】（1）电动机的输入功率为P入＝UI＝1W 物体被匀速提升的速度 电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝mgv＝0.2W （2）根据能量关系有P入＝P机＋PQ 产生的热功率PQ＝P入－P机＝0.8W 而PQ＝I2R 电动机线圈电阻R＝20Ω 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1 电路中的能量转化　第三讲　电动机的功率 · 习题 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.1 电路中的能量转化　·　学生版 知识点范围　1．电动机工作时的能量转化　2．含有电动机电路的综合计算 3．从铭牌和电池容量读信息 班级________　姓名________　学号________　得分________ 全卷共 13 题　基础过关 8 题　能力提升 5 题　满分 100 分　建议用时 60 分钟 一、基础过关题（40分） 本题组共8小题，每小题5分，共40分。以电动机三个功率的直接计算为主，会用输入功率公式求总功率、用焦耳定律求发热功率、两者相减得机械功率，并能从铭牌或电池容量求出电流与工作时间。 1．某扫地机器人电动机的输入电压恒为，线圈电阻为。正常工作时电流为。下列说法正确的是（     ） A．正常工作时，电动机的输出功率为 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．电动机正常工作时，电动机的发热功率为 2．一台通风扇及其铭牌如图所示，通风扇电机线圈的电阻为。把该通风扇接在的电源上正常工作，则该通风扇（     ） A．通过的电流为 B．线圈发热功率为 C．输出的机械功率为 D．叶片若被异物卡住，线圈发热功率为 3．为某款机器人供电的锂电池容量为24 A∙h，正常工作时的电流为2.4 A。根据上述信息，下列说法正确的是（     ） A．24 A∙h的A∙h是能量单位 B．充满电后机器人可正常工作约为10 h C．电池充满电后总电荷量约为24 C D．机器人工作时，电能全部转化为机械能 4．一电熨斗和一电风扇并联接在输出电压为的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电熨斗的电流为10.0A，通过风扇电动机的电流是2.0A，说法正确的是（     ） A．风扇电动机线圈的电阻为 B．内，电熨斗消耗的电能为 C．电熨斗和风扇电动机的总电功率为 D．电熨斗发热功率是风扇电动机发热功率的25倍 5．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 6．某款智能儿童玩具采用直流无刷电机驱动。在某次性能测试中，保持电机两端电压恒为U，正常转动时流过的电流为I。已知该电机内部线圈的直流电阻为R，忽略电机内部摩擦损耗。下列说法正确的是（　　） A．电机的输入功率为 B．电机的输出功率为 C．电机的发热功率为UI D．若电机被卡死停止转动，流过电机的电流将大于I 7．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 8．某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（     ） A．四个电池充满电后储存的电能为1440J B．电动机正常工作时，输出的功率为480W C．电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D．电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 二、能力提升题（60分） 本题组共5小题，共60分，前三小题各10分，后两道解答题各15分。难点有三处：电动机被卡住时不能转动，电路退化为纯电阻，欧姆定律重新适用；铭牌参数表里输入功率与输出功率的区别；含电动机的串并联电路要先把电动机当成一个电压为 U、电流为 I 的元件，再按串并联规律处理其余电阻。 9．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． 10．某地需要将河水引入距地面高为H、容积为V的蓄水池，工作时使用电动机带动一效率为的水泵工作。已知电动机额定电压为U，额定功率为P，内阻为r，水的密度为，重力加速度为g，蓄水池深度远小于H，则将蓄水池蓄满至少需要的时间为（   ） A． B． C． D． 11．便携小风扇在炎热的夏天深受年轻人的喜爱。如图所示的某款便携小风扇电机三个不同挡位的参数如表中所示，电机在不同挡位下电阻不变，风扇内部电池容量为，则（　　） 电机输入功率 电机电压 挡位一 1.9 W 5.5 V 挡位二 3.5 W 7.3 V 挡位三 5.0 W 8.7 V A．电机功率越高，其发热功率越大 B．使用挡位二时，电机工作电流约为0.48 A C．由挡位一数据可知，电机线圈电阻约为15.92 D．充满电后，风扇在挡位三工作的最长时间约为0.8 h 12．一台直流电动机，额定电压，额定电流，线圈电阻。电动机正常工作时，电动机消耗电能的总功率是多少？输出的机械功率为多大？ 13．一台小型电动机在5 V电压下工作，用此电动机提升重力为2 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在10 s内该物体被匀速提升1m。若不计一切摩擦和阻力，求： (1)电动机的输出功率； (2)电动机线圈的电阻。 学科网（北京）股份有限公司 $