专题09 电路中的能量转化（6大题型）专项训练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

专题09 电路中的能量转化 【人教版（2019）： 必修第三册】 题型归纳 【题型1 计算串联和并联电路的电功和电功率】 1 【题型2 计算混联电路各电阻的电功和电功率】 9 【题型3 焦耳定律的内容和含义】 13 【题型4 电动机工作时的能量转化】 18 【题型5 含有电动机电路综合计算】 26 【题型6 电功和电功率定义、表达式及简单应用】 32 【题型1 】 1．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两个灯泡串联起来后再与第三个灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为（     ） A．30 W B．20 W C．15 W D．10 W 【答案】C 【详解】三灯泡连接后，电路如图 其中两端电压最高，它消耗的电功率为10W，即 因L1与L2串联，且L1与L2电阻相等，则分配在L1与L2两灯电压都是灯L3两端电压的一半，则 则整个电路消耗的功率 故选C。 2．如图所示是电饭煲及其内部的简化电路图，R1是阻值为434 Ω的定值电阻，R2是阻值为50 Ω的电热丝，下列说法正确的是（     ） A．开关S接通时，电饭煲处于保温状态 B．电饭煲处于加热状态时，R2的热功率是968 W C．电饭煲处于保温状态时，R2的热功率约为100 W D．电饭煲保温3分钟，电热丝发出的热量约为1800 J 【答案】B 【详解】A．开关S接通时，回路中总电阻较小，电饭煲功率较大，故电饭煲处于加热状态，故A错误； B．开关S接通时，电饭煲处于加热状态，则的热功率，故B正确； C．开关S断开时，回路中总电阻较大，电饭煲功率较小，电饭煲处于保温状态时，的热功率约为，故C错误； D．电饭煲保温3分钟，电热丝发出的热量约为，故D错误。 故选B。 3．某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动，假设电动机在工作过程中忽略机械之间的摩擦损耗。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列有关说法正确的是（     ） 额定电压 220 V 高温挡加热功率 1650 W 电动机功率 44 W 电动机线圈电阻 6 Ω A．电热扇吹温热风时，电路正常工作消耗的总功率为550 W B．电热扇处于高温挡时，通过电热丝和的电流之比为 C．电动机正常工作10 min，产生的机械能为 D．改变电路中所有开关的通断，当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A 【答案】D 【详解】A．当开关同时接触1、2触点时，两电阻处于断路状态，电热丝的电功率为零，电热扇吹冷风； 当开关同时接触2、3触点时，电路中只有接入电路，电路中的电阻最大，根据 可知，在电压一定时，电热丝电功率最小，电热扇吹温热风，此时电路正常工作消耗的总功率 其中电动机功率，电阻丝的电流 解得，故A错误； B．当开关同时接触3、4触点时，两电阻并联，电路中电阻最小，电功率最大，电热扇处于高温挡，此时电阻丝的电流 电阻丝的电流 其中电动机电流 干路电流 解得，故B错误； C．电动机正常工作时，热功率 机械功率 正常工作10 min，产生的机械能，故C错误； D．当开关同时接触1、2触点时，两电阻处于断路状态，电路中电流最小，电路总电流 当开关同时接触3、4触点时，两电阻并联，电路中电流最大，干路电流为 故当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A，故D正确。 4．（多选）图所示为某款电热水壶的简化电路图，额定电压为为感温开关，1、2是开关连接的触点，和为加热电阻，且阻值保持不变。已知该电热水壶加热挡的额定功率为，保温挡正常工作时的电流为。下列说法正确的是（     ） A．电阻的阻值为 B．加热挡正常工作时的电流为 C．加热挡和保温挡正常工作时功率之比为10：1 D．保温挡正常工作，产生的热量为 【答案】BC 【详解】A．因电源电压不变，由 可知总电阻最小时功率最大，故当开关接时，被短路，只有接入电路，为加热挡，故可得 当接时，与串联，总电阻最大，功率最小，为保温挡。保温挡总电阻 因此 故A错误； B．加热挡正常工作电流，故B正确； C．保温挡功率，因此功率比：，故C正确。 D． ，保温挡产生的热量，故D错误。 故选BC。 5．（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。 6．如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R₁标有“100Ω、0.75A”，灯泡标有“12V、6W”，电压表量程（“0~3V”或“0~15V”），虚线框a、b内为电流表（量程0~0.6A）和导线其中之一，且不相同。在保证电路安全的前提下，已知：①闭合 S₁、S₃，调节滑动变阻器，电路中的最小电流为0.4A；②闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω；③将b内的元件与电压表互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。则： (1)电源电压为________V； (2)虚线框中b为_________（选填“电流表”或“导线”）； (3)②中电路的最小总功率为 __________W。 【答案】(1)27 (2)导线 (3)10.8 【详解】（1）由 可得灯泡的额定电流为 ③将b内的元件与电压表互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，此时灯泡与定值电阻串联，滑动变阻器被短路，由串联电路电压特点可知电源电压 闭合、，定值电阻与变阻器串联，电压表测量变阻器的电压，当电压表的示数最大为时，变阻器接入电路中电阻最大，电路电流最小。当闭合所有开关时，定值电阻与变阻器串联，变阻器接入电路中电阻最小时，电路电流最大。 若为导线，为电流表，由于电流表的量程为，则电路的最大电流为。此时电源电压为 联立解得， 闭合、，电路最小电流 不符合题意； 若为导线，为电流表，则闭合所有开关，电路的最大电流为。此时电源电压为 联立解得， 闭合、，电路最小电流 符合题意，故电源电压为 （2）由以上分析可知，虚线框中为导线 （3）②闭合所有开关，定值电阻与变阻器串联，已知电压表的最大量程为，则当电压表的示数为时，电路中的电阻最大，根据 可知电功率最小，此时定值电阻两端电压为 电路中的电流 电路的最小总功率为 【点睛】 7．小明用、两个不同阻值的电热丝，设计了低、高两个挡位的电热器，简化电路如图所示，其中。将该电热器接入电压为220V的电路中，已知低温档的功率为110W，求： (1)电阻的阻值； (2)高温档时电路中的总电流； (3)高温档时该电热器工作600s产生的热量。 【详解】（1）只闭合时，只有接入电路，为低温档。的阻值 （2）闭合、时，与 并联，为高温档。电路总功率为 总电流 （3）电热器为纯电阻电路，产生热量等于消耗的电能 8．如图甲为某款飞行汽车，它的质量为。飞行时可伸出两支折叠螺旋桨成为飞行器。车内配备的电加热座椅内部简化电路如图乙，有“高温”“低温”两个挡位，电源电压12 V，熔断器（电阻忽略不计）的熔断电流为，的阻值为，的阻值为。 (1)求该款飞行汽车在空中悬停时，螺旋桨对空气产生的竖直向下的压力。（用和已知量的字母符号表示） (2)若高温挡时，10 min可将质量为0.8 kg的加热片从10℃加热到40℃，加热片材料的比热容为，求加热片的吸热效率。 (3)小明把电加热座椅原理图设计为丙图，您认为是否妥当，并说明理由。 【详解】（1）飞行汽车在空中悬停时，根据平衡条件得 根据牛顿第三定律得螺旋桨对空气产生的竖直向下的压力 （2）加热片高温挡功率 加热片消耗的电功 加热片吸收的热量 加热片的吸热效率 （3）加热片高温挡干路电流 此时通过熔断器的电流大于熔断电流，熔断器会熔断，切断电路，导致加热座椅无法正常工作。该设计不妥当。 【题型2 计算混联电路各电阻的电功和电功率】 9．如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最小的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的等效电阻为 由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为 并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则， 四个灯泡的实际功率分别为，，， 故四个灯泡中功率最小的是。 故选C。 10．如图所示的电路中，定值电阻R1=10，R2=20，滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω，a、b两点间电压为6V。现移动滑动变阻器R3的滑片位置，使流过R1和R2的电流相等，则此时R1、R2、R3消耗的总功率为（     ） A．2.4W B．3.6W C．4.5W D．7.2W 【答案】A 【详解】设滑片到上端的一段电阻为，则滑片到下端的一段电阻为。从到有两条并联支路，支路1的总电阻为，支路2的总电阻为。两支路两端电压相同，且题设要求电流相等，因此 同理， 由两支路电流相等，得，所以 代入，，解得，下段电阻为 于是两条支路的总电阻均为，它们并联后的等效电阻为 电路总电流为 三个电阻消耗的总功率为 故选A。 11．（多选）如图所示电路，电源电压保持不变，。当开关闭合，、断开时，电压表的示数为，消耗的功率为；当开关、、都闭合时，电压表的示数为，消耗的功率为，且电流表的示数为。已知，。下列结论正确的是（     ） A．的阻值为 B．电源电压为 C．开关闭合，、断开时，电路消耗的总功率为0.9 W D．开关、、都闭合时，电流表的示数为1.1 A 【答案】AD 【详解】A．当开关闭合，、断开时，、、串联，电压表测两端电压， 当开关、、都闭合时，、、并联，电压表测电源电压， 由 得 即 消耗的功率， 由得 解得，，故A正确； B．当开关、、都闭合时，电流表测和的总电流， 代入数据解得，故B错误； C．开关闭合，、断开时，电路消耗的总功率，故C错误； D．开关、、都闭合时，电流表测干路电流，，故D正确。 故选AD。 12．四个相同的灯组成如图所示的电路。如果四个灯都没有损坏，那么通过四个灯的电流之比为I1：I2：I3：I4=________，四个灯实际功率之比为P1：P2：P3：P4=________。 【答案】 1：1：2：3 1：1：4：9 【详解】[1]简化电路如图： 设灯泡L1的电流为I，电压为U，则根据欧姆定律可知L2的电流为I，电压为U，L3的电流为2I，电压为2U，L4的电流为3I，电压为3U，则通过四个灯的电流之比为 I1：I2：I3：I4=1：1：2：3 [2]根据电功率的计算公式 可知四个灯实际功率之比为 P1：P2：P3：P4=1：1：4：9 13．在如图所示的电路中，设电源电动势为E，内阻为r，求： (1)在什么范围内变化时，上消耗的电功率随的增大而增大？ (2)为何值时，上消耗的电功率最大？最大值为多少？ 【详解】（1） 将、、和电源内阻等效为一个新电源。从两端看进去，等效内阻为 对于等效电源，其输出功率随外电阻的变化规律为 当时，随增大而增大； 当时，达到最大； 当时，随增大而减小。 故当时，随增大而增大 （2）断开，求等效电动势。此时、、串联，中无电流，、两点间电压即两端电压 当时，最大 最大功率为 化简得 【题型3 焦耳定律的内容和含义】 14．为了纪念英国物理学家焦耳，人们把“焦耳”作为功和能量的单位。在国际单位制中，下列单位运算的结果一定不等于焦耳的是（     ） A．N（牛顿）·m（米） B．W（瓦特）·s（秒） C．A2（安培2）·Ω（欧姆）·s（秒） D．N（牛顿）·m（米）/s（秒） 【答案】D 【详解】A．根据功的定义式，力的单位是，位移的单位是，因此，故A不符合题意； B．根据功与功率的关系，功率的单位是，时间的单位是，因此，故B不符合题意； C．根据焦耳定律，电流的单位是，电阻的单位是，时间的单位是，因此，故C不符合题意； D．因为，所以，这是功率的单位，不等于焦耳，故D符合题意。 故选D。 15．如图所示，由同种材料制成的、长度相同的两段导体A、B，已知横截面积，给A、B中通以大小相等的稳恒电流时，电荷定向移动速率分别为、，两端电压分别为、，电功率分别为、，相同时间内产生的热量分别为、，不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据电阻定律 由于材料相同，长度相同，横截面积，则有；由题意可知，根据，，， 可知，，， 故选B。 16．超导体在温度特别低时电阻几乎为零。某次实验，将一个超导材料制成的金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面。逐渐降低温度使金属环由正常态转变为超导态，然后突然撤去磁场，此后若环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。为探究该圆环在超导状态时的电阻率上限，实验测得撤去磁场后环中电流为I，经较长时间t未检测出电流变化。已知仪器只能检测出大于的电流变化（），设环的横截面积为S，电子定向移动的平均速率为v，电子质量为m、电荷量为e。若环中电子定向移动动能的减少量等于圆环产生的热量，则的表达式为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设圆环周长为，单位体积自由电子数为，总电子数 电流微观表达式为 因此电流变化量 得定向移动速率变化量 因，故，单个电子动能减少量近似为 总动能减少量 圆环焦耳热 由题意 联立两式约去，整理得 故选B。 17．（多选）如图所示为用充电宝给一手机电池充电的等效电路，在充电开始后的10分钟内，充电宝的输出电压为6V、输出电流为0.5A，手机电池的内阻为0.1Ω，则这段时间内（　　） A．充电宝输出的电功率为3W B．充电宝产生的热功率为0.25W C．手机电池产生的焦耳热为15J D．手机电池储存的化学能为1800J 【答案】AC 【详解】A．充电宝输出功率，A正确； B．充电宝内阻未知，无法求其热功率，B错误； C．手机产生焦耳热，C正确； D．手机电池储存的化学能，D错误。 故选AC。 18．（多选）如图所示，两点间的电压为，三个电阻的阻值分别为。下列说法正确的是（　　） A．两端的电压之比为 B．流过的电流之比为 C．在相等的时间内，通过的电荷量之比为 D．在相等的时间内，产生的焦耳热之比为 【答案】ABD 【详解】A．由电路图可知，并联再串，由串并联电路特征可知的电压相等，电路中的总电阻为 通过的电流为 则两端的电压为 并联部分两端电压为 所以两端的电压之比为，A正确； B C．由电路图可知，并联再串，由串并联电路特征可知的电压相等，的电阻相等，所以电流相等，故流过的电流之比为，根据 可知在相等的时间内，通过的电荷量之比为，B正确，C错误； D．根据焦耳定律 可知在相等的时间内，产生的焦耳热之比为，D正确。 故选ABD。 19．如图所示的是某款两挡家用电热器的简化电路，R1、R2为阻值一定的电热丝。该电热器接入电压恒为220V的电路中，R1的阻值为440Ω，R2的阻值为100Ω。求： (1)低温挡时通过电路中的电流； (2)通电10s产生的热量。 【详解】（1）据图可知，当只有R1单独工作时，电路中的总电阻最大，由可知，电功率最小，处于低温挡；低温挡时通过电路中的电流为 （2）当两电阻并联时，电路中的总电阻最小，由可知，电功率最大，处于高温挡； 通过的电流为 通电10s产生的热量为 20．利用电动机提升重物的示意图如下。已知电源电动势E=110V，电源内阻r=2Ω，电动机线圈电阻，定值电阻R=6Ω，重物质量m=50kg，当电动机匀速提升重物时，理想电压表的示数，不计空气阻力和摩擦，取。求： (1)流经电源的电流I 和电动机的热功率； (2)重物匀速上升时的速度大小v； (3)由于人员使用不当，致使电动机被卡住而无法转动，求此时电动机的热功率。 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律 得流经电源的电流 电动机的热功率为 （2）电动机的机械功率为 另外 联立求得 （3）电动机被卡住后成为纯电阻，此时电路中的电流为 此时电动机的热功率为 【题型4 】 21．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。 22．如图所示，灯泡与电动机串联接在电压恒为的电源上，灯泡上标有“”字样，电动机线圈的电阻。若灯泡正常发光，电动机正常工作，则（     ） A．电动机线圈的热功率为 B．电动机输出的机械功率为 C．电动机的工作效率为 D．用电动机匀速提升重物的速率为 【答案】C 【详解】ABC．灯泡正常发光，则电路电流为 电动机两端电压为 电动机的输入功率为 电动机线圈的热功率为 电动机输出的机械功率为 则电动机的工作效率为，故AB错误，C正确； D．根据可知用电动机匀速提升重物的速率为，故D错误。 故选C。 23．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12.6V，内阻为。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为12A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到52A。电表为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．电动机未启动时，车灯的功率为144W B．电动机启动时，车灯的功率为120W C．电动机启动时，电动机的输入功率为450W D．电动机启动时，电动机的热功率可能为450W 【答案】A 【详解】A．根据题意可知，电动机未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端电压 则车灯的功率，A正确； B．根据欧姆定律可知，车灯的电阻 电动机启动瞬间，车灯两端电压 车灯的功率，B错误； CD．此时电动机的输入功率 热功率一定小于420W，CD错误。 故选A。 24．（多选）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 【答案】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。 25．（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。 26．如图所示是一个玩具吹风机吹热风时正常工作电路，电源电压为12V。吹热风时吹风机的额定功率为24W，电热丝的电阻为12Ω，每分钟吹风机总共产生的热量共840J。则：电动机的内阻是____Ω；电动机正常工作1分钟产生的机械能相当于将重10N的物体提高_____m；电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率为______。 【答案】 2 60 83.3% 【详解】[1]电热丝每分钟产生的热量为 其中为电源电压，为电热丝电阻，大小为，解得 吹风机总共产生了，根据， 其中为电动机产生的热量，解得 电路中总电流为 其中为吹风机额定功率，解得 通过电阻丝电流为 其中为电阻丝电阻，解得 因此通过电动机电流为 解得 根据焦耳定律 其中为电动机内阻，解得 [2]电动机正常工作一分钟时，消耗的电能为 解得 在此过程中电动机产生的热量为 因此电能在转化过程中，一部分转化为了机械能，一部分转化为了热量，所以在这个过程中产生的机械能为 解得 由 其中为物体上升高度，为物体重力，解得 [3]根据转化效率公式 解得 27．某物流中心使用电动叉车搬运货物。叉车的部分电路简化图如图所示，电源的电动势 E=54V，灯泡的额定电压，额定功率，灯泡电阻可认为不变。仅闭合开关S1时，电流表的示数。同时闭合开关S1、S2，电流表的示数，此时电动机以大小的速度竖直向上匀速提升质量的货物。取重力加速度大小，不计机械传动损失和空气阻力，电流表视为理想电表。 (1)求电源内阻r； (2)求电动机线圈的电阻RM； (3)同时闭合开关S1、S2，若电动机被卡住无法转动，求此时电动机的发热功率P。 【详解】（1）由灯泡额定功率公式得灯泡电阻： 仅闭合时，灯泡与电源内阻串联，由闭合电路欧姆定律 解得 （2）同时闭合、时，灯泡与电动机并联，路端电压： 通过灯泡的电流： 通过电动机的电流： 电动机输出机械功率： 电动机输入功率： 由能量守恒 解得 （3）电动机卡住后为纯电阻元件，外电路并联总电阻： 电路总电阻： 总电流： 路端电压： 电动机发热功率： 28．如图所示，电源的电动势为、内阻为r，R是由某种金属氧化物制成的导体，实验研究表明，通过它的电流，与它两端的电压遵循的关系为，其中比例系数。开关S闭合后，理想电流表的示数为，额定电压为、线圈的电阻为的电动机恰好正常工作，求： (1)内阻r； (2)开关S闭合后，电动机的机械效率和电源的效率。 【详解】（1）根据题意可知开关闭合后，理想电流表的示数为 开关S闭合后，据题意，电动机两端的电压为 由于并联电路两端电压相等，可知 根据电源的电动势为 由闭合电路欧姆定律可得 解得 （2）根据和 代入题给数据，解得 开关S闭合后，据题意，理想电流表的示数为 根据串、并联电路的电流关系可得电动机正常工作时的电流为 电动机正常工作时的额定功率为 热功率为 电动机的机械效率 电源的效率 联立解得； 29．图甲为某品牌的共享电动自行车，其电池、纯电阻车灯、电动机的整车简化电路如图乙所示。已知该电动车的电池电动势，电动机的额定电压为，电动机的内阻为，车灯电阻（该电阻恒定不变）。当都接通时，电动机和车灯正常工作的总功率为，求： (1)电池内阻； (2)电动机正常工作时的输出功率； (3)若该电动车电池容量为，电动车载人后在正常工作状态下以的速率匀速行驶，求该车在充满电情况下能行驶的里程（假设电池可以完全放电）。 【详解】（1）由电动机和车灯正常工作的总功率 得通过电源的电流 由题知电源内阻分压为 又由欧姆定律 可得 （2）流过电动机的电流 代入数据解得 由 得电动机的输出功率 （3）由 得电动车行驶时间为 因此行驶里程为 代入数据解得 【题型5 】 30．在如图所示的电路中，电流表的内阻不可忽略，当电池的电动势为1.5 V时，电动机未启动，电流表读数为0.25 A；当电池的电动势增大为6 V时，电动机M运转，电流表读数为0.4 A。若电池的内阻不计，则当电池的电动势为6 V时，电动机的输出功率为（    ） A．1.44 W B．0.96 W C．0.72 W D．0.36 W 【答案】A 【详解】设电流表内阻和电动机线圈电阻之和为，电动机未启动时的电池电动势、电流分别为和。此时电动机没有机械功率输出，可视为纯电阻元件。电池内阻不计，由欧姆定律得 代入数据得 设电动机运转时电池电动势和电流分别为和，电动机输出功率为。根据电功率公式、焦耳定律及能量守恒，电池提供的电功率等于电动机输出功率与电流表、线圈的总热功率之和，即 解得电动机输出功率为 故选A。 31．大功率的电吹风主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为190 W，吹热风时的功率为1400 W。下列正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．电动机线圈的电阻无法计算 C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1400 J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1210 J 【答案】B 【详解】A．电动机和电热丝并联，当吹热风时，电热丝消耗的功率为 根据可得电热丝的电阻为，故A错误； B．电动机为非纯电阻电路，根据题目已知条件无法计算其电阻，故B正确； C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为，故C错误； D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能，故D错误。 故选B。 32．当接通电源后，电动机会带动风扇转动。已知接入220V电源后，电动机正常工作时，电路中的电流内做功；当电动机被卡住不转时，电路中的电流内做功，则（　　） A．电动机的内阻为 B．电动机正常工作时的发热功率为 C．电动机正常工作时内将电能转化成的机械能有 D．电动机正常工作时消耗的电功率为 【答案】C 【详解】A．当电动机被卡住不转时，电动机相当于纯电阻元件，设其内阻为，根据焦耳定律有 将，，，代入上式，解得，故A错误； B．当电动机正常工作时，电动机为非纯电阻元件，此时电流做的功为 将，，，代入上式，解得 电动机正常工作时的发热功率为，故B错误； C．根据能量守恒，可知电动机正常工作时内将电能转化成的机械能为，故C正确； D．电动机正常工作时消耗的电功率为，故 D 错误。 故选C。 33．（多选）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。 34．（多选）如图所示的电路中，电源电动势为12V，内电阻为r=1Ω，R1=1Ω，R2=6Ω，电动机线圈电阻为0.5Ω，若开关闭合后通过电源的电流为3A，则下列正确的是（     ） A．电源的输出功率为27W B．电动机的热功率为5W C．电动机的输出功率为10W D．电动机的耗电功率为12W 【答案】ACD 【详解】总电流，路端电压 分压 并联部分电压 通过的电流 通过电动机电流 A．电源输出功率，故A正确； B．电动机热功率，故B错误； CD．电动机耗电总功率 输出功率，故CD正确。 故选ACD。 35．（多选）有一个玩具小电机，其内阻R=0.5Ω，把它接在如图所示的电路中。先夹住电动机轴，闭合开关，电机不转动。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2 V；松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为7.5V（此电压为小电机的额定电压），此时电流表的示数为0.6A。则下列说法正确的有（　　） A．电机不转动时，电动机的电功率为8 W B．电机不转动时，电动机的电功率大于热功率 C．电机转动时，电动机的电功率和热功率都等于 4.5W D．电机转动时，电动机的电功率为4.5 W，热功率为0.18 W 【答案】AD 【详解】AB．电动机属于非纯电阻用电器，电机不转时无机械能输出，可视为纯电阻，满足欧姆定律，电功率等于热功率；电机转动时，总电功率为 发热功率为 总电功率大于热功率。电机不转动时， 电机两端电压，内阻，由欧姆定律得电流 电功率 且此时为纯电阻，电功率等于热功率。故A正确，B错误。 CD．电机转动时，电机额定电压，电流，总电功率 热功率 故C错误，D正确。 故选AD。 36．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=2Ω，电阻R1=1Ω，开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压UM=6V，额定功率PM=9W，线圈电阻RM=0.4Ω。求： (1)电动机正常工作时，输出的机械功率； (2)R2的阻值； 【详解】（1）电动机正常工作时，其输入电功率等于额定功率。由电功率公式，电动机额定电流为 线圈的热功率为 根据能量守恒，电动机输出的机械功率为 （2）电动机与电阻并联，且并联部分直接承受电动机额定电压，所以并联部分电压为 对包括内阻、电阻和并联负载的闭合电路列式，得 所以干路电流为 由节点电流关系，干路电流等于两支路电流之和，即 因此电阻支路电流为 电阻为纯电阻，根据欧姆定律 所以 37．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。 【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 38．图1所示的电路中，电源的U-I图像如图3所示，灯泡的U-I图像如图2所示，铭牌上标有“2.5V 0.4A”的电动机线圈电阻为R0=1.0Ω。图1所示电路中，开关S闭合后，电动机刚好正常工作。求： (1)若某时刻出现故障，电动机卡死不转，电动机线圈的电功率为多少； (2)电动机正常工作时，电动机效率与电源效率比值为多少。 【详解】（1）电动机卡死不转，电动机线圈相当于一个纯电阻，且将其等效为电源内阻的一部分，电源的总内阻为 根据图3可得图线斜率为，电源电动势为 故此时电路简化为一个电动势为内阻为的等效电源，外接小灯泡，在灯泡的U-I图线中作出等效电源的外特性曲线，两图线交点即为灯泡的工作点，如图所示 由图可得此时灯泡电流为 所以流过电动机线圈电流也为，此时线圈上的热功率为 （2）根据闭合电路欧姆定律可得根据图3可得电源电动势为 图线斜率为 在图1电路中，电动机正常工作电流为0.4A，电动机两端电压为2.5V， 电源内阻的电压为 根据闭合电路欧姆定律 解得 所以灯泡的电功率为 电动机功率为 电动机效率为 电源效率为 电动机效率与电源效率比值为 【题型6 】 39．如图所示为辽宁某居民屋顶安装的光伏板，一块光伏板有效受光面积为1.5 m2，每天等效太阳垂直照射光伏板的时间为3 h，该光伏板光电转化效率为20%。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量，下列说法正确的是（     ） A．每秒照射到一块光伏板上的太阳能为700 J B．一天内入射到一块光伏板的总太阳能为 C．一块光伏板一天最多输出的电能为 D．增大光伏板受光面积，光伏板单位面积接收的太阳辐射功率变大 【答案】B 【详解】A．每秒照射到一块光伏板上的太阳能为，故A错误； B．一天内入射到一块光伏板的总太阳能为，故B正确； C．一块光伏板一天最多输出的电能为，故C错误； D．单位面积接收的太阳辐射功率由太阳本身决定，和光伏板面积无关。增大受光面积，总功率变大，单位面积功率不变，故D错误。 故选B。 40．一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。 41．我国某汽车公司采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。某款车型装配了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。该车型采用充电电压为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。该车型每行驶 100 km 平均能耗是13 kW·h。则（　　） A．该车型充满电后续航里程是640 km B．该车型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 【详解】A．单块“刀片电池”储存的电能为 代入数据解得 整车电池储存的总电能为 解得 设满电后的续航里程为，根据平均能耗有 解得 与不符，故A错误； B．根据可得整车充满电后储存的电能为 是单块电池储存的电能，故B错误； C．单块电池的容量为，根据可得 解得，故C错误； D．设快充充电桩的平均充电电流为，根据充电效率有 解得 代入数据解得，故D正确。 故选D。 42．如图是额定电压均为的灯泡和的图像，且灯泡的电阻小于。下列分析正确的是（　　）    A．当两端的电压为时，其实际功率为 B．当通过的电流为时，其消耗的电能为 C．将、串联，若两端的电压为，则的功率为 D．将、并联，若通过的电流为，则的功率为 【答案】C 【详解】ACD．因为灯泡的电阻小于，所以下面的图线为灯泡的图，上面的图线为灯泡的图。由于图线的斜率为电阻大小。得灯泡的电阻为 得灯泡的电阻为 由图当两端的电压为时，对应的电流为0.5A，所以其实际功率为 将、串联，若两端的电压为，流过电阻电流为 则的功率为 将、并联，若通过的电流为，由并联电路特点流过并联电阻电流跟电阻成反比，所以通过的电流为 则的功率为 故AD错误，C正确； B．当通过的电流为时，由图可知加在的电压为100V，其消耗的电能为 故B错误。 故选C。 43．（多选）用充电宝给手机充电时，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的。设手机电池的电阻为r，则（     ） A．手机电池的发热功率为I2r B．手机电池的发热功率为 C．充电宝输出的电功率为UI－I2r D．在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rt 【答案】AD 【详解】A．根据热功率可知，手机电池的发热功率为，故A正确； B．充电时手机电池属于非纯电阻用电器（电能一部分转化为内能，一部分转化为化学能），欧姆定律不适用，即手机电池的发热功率不等于，故B错误； C．充电宝的输出电压为U，输出电流为I，则充电宝输出的电功率为，故C错误； D．根据能量守恒定律可知，在时间t内，手机电池增加的化学能为，故D正确。 故选AD。 44．（多选）关于电功W和电热Q的说法正确的是（　　） A．在任何电路中都有、且 B．在任何电路中都有、，但W不一定等于Q C．、均只有在纯电阻电路中才成立 D．纯电阻电路中能计算电路生成的热量，可以计算任何电路生成的热量 【答案】BD 【详解】A．在任何电路中，电功公式和电热公式均成立，但仅在纯电阻电路中成立。非纯电阻电路中，故A错误； B．在任何电路中，和均成立，但是否等于取决于电路是否为纯电阻电路，所以W不一定等于Q，故B正确； C．、的适用性不依赖于电路是否为纯电阻，故C错误； D．在纯电阻电路中，可计算热量；而能计算任何电路生成的热量，故D正确。 故选BD。 45．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。 46．一台小型电动机在3V的恒定电压下工作，通过它的电流为0.2A，用此电动机提升重4N的物体，在30s内可以使该物体匀速提升3m，除电动机线圈生热之外，不计其他的能量损失，求： (1)电动机的输入电功率； (2)电动机线圈的电阻。 【详解】（1）电动机在的恒定电压下工作，通过它的电流为，则电动机的输入功率为。 （2）电动机内消耗的电能为 电动机对物体做的功为 电动机线圈产生的热量为 由公式可得，电动机线圈的电阻为。 47．如图甲所示，是一款高颜值实用性加热杯垫，可以随时加热咖啡茶饮，还可以加热面包等小零食，其等效电路结构如图乙所示。已知：该杯垫额定电压为，和为完全相同的发热电阻，是规格为“”的滑动变阻器，只起调节电流作用，不对外加热。S、闭合时，通过控制的通断，可以使电器处于高温挡或中温挡，高温挡正常加热功率为,S闭合，、均断开时，电器处于低温挡，移动滑片，可以手动调节低温挡的加热功率； (1)求发热电阻的阻值； (2)在正常工作时，手动调节低温挡来加热一杯的果汁，求果汁升温所吸收的热量是多少；所消耗的电能是多少；（已知杯垫加热效率为84%，果汁的比热容为； (3)该杯垫接入家庭电路中单独工作，在使用高温挡加热过程中，观察到电能表（如图丙所示）的转盘内转了60转，求此时电路的实际功率。 【详解】（1）由题意知，当、闭合，断开时，电路为的简单电路；当、闭合，闭合时，和并联；由于并联的电路总电阻小于任何一个支路电阻，由此可知，当、闭合，断开时，电路为中温挡；当闭合，闭合时，电路为高温挡，则由 可得，加热杯垫处于高温挡时，电路电阻为 由于并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，即 由于和为完全相同的发热电阻，可解得。 （2）由可得，果汁升温所吸收的热量为 已知杯垫加热效率为，该过程消耗的电能为 （3）由图丙知，表示电路中的用电器每消耗电能，电能表的转盘转过3000转，由题意知，在使用高温挡加热过程中，观察到电能表的转盘内转了60转，则该时间里电加热器消耗的电能为 实际加热功率为 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题09 电路中的能量转化 【人教版（2019）： 必修第三册】 题型归纳 【题型1 计算串联和并联电路的电功和电功率】 1 【题型2 计算混联电路各电阻的电功和电功率】 4 【题型3 焦耳定律的内容和含义】 6 【题型4 电动机工作时的能量转化】 8 【题型5 含有电动机电路综合计算】 11 【题型6 电功和电功率定义、表达式及简单应用】 14 【题型1 】 1．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两个灯泡串联起来后再与第三个灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为（     ） A．30 W B．20 W C．15 W D．10 W 2．如图所示是电饭煲及其内部的简化电路图，R1是阻值为434 Ω的定值电阻，R2是阻值为50 Ω的电热丝，下列说法正确的是（     ） A．开关S接通时，电饭煲处于保温状态 B．电饭煲处于加热状态时，R2的热功率是968 W C．电饭煲处于保温状态时，R2的热功率约为100 W D．电饭煲保温3分钟，电热丝发出的热量约为1800 J 3．某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动，假设电动机在工作过程中忽略机械之间的摩擦损耗。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列有关说法正确的是（     ） 额定电压 220 V 高温挡加热功率 1650 W 电动机功率 44 W 电动机线圈电阻 6 Ω A．电热扇吹温热风时，电路正常工作消耗的总功率为550 W B．电热扇处于高温挡时，通过电热丝和的电流之比为 C．电动机正常工作10 min，产生的机械能为 D．改变电路中所有开关的通断，当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A 4．（多选）图所示为某款电热水壶的简化电路图，额定电压为为感温开关，1、2是开关连接的触点，和为加热电阻，且阻值保持不变。已知该电热水壶加热挡的额定功率为，保温挡正常工作时的电流为。下列说法正确的是（     ） A．电阻的阻值为 B．加热挡正常工作时的电流为 C．加热挡和保温挡正常工作时功率之比为10：1 D．保温挡正常工作，产生的热量为 5．（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 6．如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R₁标有“100Ω、0.75A”，灯泡标有“12V、6W”，电压表量程（“0~3V”或“0~15V”），虚线框a、b内为电流表（量程0~0.6A）和导线其中之一，且不相同。在保证电路安全的前提下，已知：①闭合 S₁、S₃，调节滑动变阻器，电路中的最小电流为0.4A；②闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω；③将b内的元件与电压表互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。则： (1)电源电压为________V； (2)虚线框中b为_________（选填“电流表”或“导线”）； (3)②中电路的最小总功率为 __________W。 7．小明用、两个不同阻值的电热丝，设计了低、高两个挡位的电热器，简化电路如图所示，其中。将该电热器接入电压为220V的电路中，已知低温档的功率为110W，求： (1)电阻的阻值； (2)高温档时电路中的总电流； (3)高温档时该电热器工作600s产生的热量。 8．如图甲为某款飞行汽车，它的质量为。飞行时可伸出两支折叠螺旋桨成为飞行器。车内配备的电加热座椅内部简化电路如图乙，有“高温”“低温”两个挡位，电源电压12 V，熔断器（电阻忽略不计）的熔断电流为，的阻值为，的阻值为。 (1)求该款飞行汽车在空中悬停时，螺旋桨对空气产生的竖直向下的压力。（用和已知量的字母符号表示） (2)若高温挡时，10 min可将质量为0.8 kg的加热片从10℃加热到40℃，加热片材料的比热容为，求加热片的吸热效率。 (3)小明把电加热座椅原理图设计为丙图，您认为是否妥当，并说明理由。 【题型2 计算混联电路各电阻的电功和电功率】 9．如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最小的是（     ） A． B． C． D． 10．如图所示的电路中，定值电阻R1=10，R2=20，滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω，a、b两点间电压为6V。现移动滑动变阻器R3的滑片位置，使流过R1和R2的电流相等，则此时R1、R2、R3消耗的总功率为（     ） A．2.4W B．3.6W C．4.5W D．7.2W 11．（多选）如图所示电路，电源电压保持不变，。当开关闭合，、断开时，电压表的示数为，消耗的功率为；当开关、、都闭合时，电压表的示数为，消耗的功率为，且电流表的示数为。已知，。下列结论正确的是（     ） A．的阻值为 B．电源电压为 C．开关闭合，、断开时，电路消耗的总功率为0.9 W D．开关、、都闭合时，电流表的示数为1.1 A 12．四个相同的灯组成如图所示的电路。如果四个灯都没有损坏，那么通过四个灯的电流之比为I1：I2：I3：I4=________，四个灯实际功率之比为P1：P2：P3：P4=________。 13．在如图所示的电路中，设电源电动势为E，内阻为r，求： (1)在什么范围内变化时，上消耗的电功率随的增大而增大？ (2)为何值时，上消耗的电功率最大？最大值为多少？ 【题型3 焦耳定律的内容和含义】 14．为了纪念英国物理学家焦耳，人们把“焦耳”作为功和能量的单位。在国际单位制中，下列单位运算的结果一定不等于焦耳的是（     ） A．N（牛顿）·m（米） B．W（瓦特）·s（秒） C．A2（安培2）·Ω（欧姆）·s（秒） D．N（牛顿）·m（米）/s（秒） 15．如图所示，由同种材料制成的、长度相同的两段导体A、B，已知横截面积，给A、B中通以大小相等的稳恒电流时，电荷定向移动速率分别为、，两端电压分别为、，电功率分别为、，相同时间内产生的热量分别为、，不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 16．超导体在温度特别低时电阻几乎为零。某次实验，将一个超导材料制成的金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面。逐渐降低温度使金属环由正常态转变为超导态，然后突然撤去磁场，此后若环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。为探究该圆环在超导状态时的电阻率上限，实验测得撤去磁场后环中电流为I，经较长时间t未检测出电流变化。已知仪器只能检测出大于的电流变化（），设环的横截面积为S，电子定向移动的平均速率为v，电子质量为m、电荷量为e。若环中电子定向移动动能的减少量等于圆环产生的热量，则的表达式为（　　） A． B． C． D． 17．（多选）如图所示为用充电宝给一手机电池充电的等效电路，在充电开始后的10分钟内，充电宝的输出电压为6V、输出电流为0.5A，手机电池的内阻为0.1Ω，则这段时间内（　　） A．充电宝输出的电功率为3W B．充电宝产生的热功率为0.25W C．手机电池产生的焦耳热为15J D．手机电池储存的化学能为1800J 18．（多选）如图所示，两点间的电压为，三个电阻的阻值分别为。下列说法正确的是（　　） A．两端的电压之比为 B．流过的电流之比为 C．在相等的时间内，通过的电荷量之比为 D．在相等的时间内，产生的焦耳热之比为 19．如图所示的是某款两挡家用电热器的简化电路，R1、R2为阻值一定的电热丝。该电热器接入电压恒为220V的电路中，R1的阻值为440Ω，R2的阻值为100Ω。求： (1)低温挡时通过电路中的电流； (2)通电10s产生的热量。 20．利用电动机提升重物的示意图如下。已知电源电动势E=110V，电源内阻r=2Ω，电动机线圈电阻，定值电阻R=6Ω，重物质量m=50kg，当电动机匀速提升重物时，理想电压表的示数，不计空气阻力和摩擦，取。求： (1)流经电源的电流I 和电动机的热功率； (2)重物匀速上升时的速度大小v； (3)由于人员使用不当，致使电动机被卡住而无法转动，求此时电动机的热功率。 【题型4 】 21．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 22．如图所示，灯泡与电动机串联接在电压恒为的电源上，灯泡上标有“”字样，电动机线圈的电阻。若灯泡正常发光，电动机正常工作，则（     ） A．电动机线圈的热功率为 B．电动机输出的机械功率为 C．电动机的工作效率为 D．用电动机匀速提升重物的速率为 23．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12.6V，内阻为。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为12A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到52A。电表为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．电动机未启动时，车灯的功率为144W B．电动机启动时，车灯的功率为120W C．电动机启动时，电动机的输入功率为450W D．电动机启动时，电动机的热功率可能为450W 24．（多选）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 25．（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 26．如图所示是一个玩具吹风机吹热风时正常工作电路，电源电压为12V。吹热风时吹风机的额定功率为24W，电热丝的电阻为12Ω，每分钟吹风机总共产生的热量共840J。则：电动机的内阻是____Ω；电动机正常工作1分钟产生的机械能相当于将重10N的物体提高_____m；电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率为______。 27．某物流中心使用电动叉车搬运货物。叉车的部分电路简化图如图所示，电源的电动势 E=54V，灯泡的额定电压，额定功率，灯泡电阻可认为不变。仅闭合开关S1时，电流表的示数。同时闭合开关S1、S2，电流表的示数，此时电动机以大小的速度竖直向上匀速提升质量的货物。取重力加速度大小，不计机械传动损失和空气阻力，电流表视为理想电表。 (1)求电源内阻r； (2)求电动机线圈的电阻RM； (3)同时闭合开关S1、S2，若电动机被卡住无法转动，求此时电动机的发热功率P。 28．如图所示，电源的电动势为、内阻为r，R是由某种金属氧化物制成的导体，实验研究表明，通过它的电流，与它两端的电压遵循的关系为，其中比例系数。开关S闭合后，理想电流表的示数为，额定电压为、线圈的电阻为的电动机恰好正常工作，求： (1)内阻r； (2)开关S闭合后，电动机的机械效率和电源的效率。 29．图甲为某品牌的共享电动自行车，其电池、纯电阻车灯、电动机的整车简化电路如图乙所示。已知该电动车的电池电动势，电动机的额定电压为，电动机的内阻为，车灯电阻（该电阻恒定不变）。当都接通时，电动机和车灯正常工作的总功率为，求： (1)电池内阻； (2)电动机正常工作时的输出功率； (3)若该电动车电池容量为，电动车载人后在正常工作状态下以的速率匀速行驶，求该车在充满电情况下能行驶的里程（假设电池可以完全放电）。 【题型5 】 30．在如图所示的电路中，电流表的内阻不可忽略，当电池的电动势为1.5 V时，电动机未启动，电流表读数为0.25 A；当电池的电动势增大为6 V时，电动机M运转，电流表读数为0.4 A。若电池的内阻不计，则当电池的电动势为6 V时，电动机的输出功率为（    ） A．1.44 W B．0.96 W C．0.72 W D．0.36 W 31．大功率的电吹风主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为190 W，吹热风时的功率为1400 W。下列正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．电动机线圈的电阻无法计算 C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1400 J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1210 J 32．当接通电源后，电动机会带动风扇转动。已知接入220V电源后，电动机正常工作时，电路中的电流内做功；当电动机被卡住不转时，电路中的电流内做功，则（　　） A．电动机的内阻为 B．电动机正常工作时的发热功率为 C．电动机正常工作时内将电能转化成的机械能有 D．电动机正常工作时消耗的电功率为 33．（多选）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 34．（多选）如图所示的电路中，电源电动势为12V，内电阻为r=1Ω，R1=1Ω，R2=6Ω，电动机线圈电阻为0.5Ω，若开关闭合后通过电源的电流为3A，则下列正确的是（     ） A．电源的输出功率为27W B．电动机的热功率为5W C．电动机的输出功率为10W D．电动机的耗电功率为12W 35．（多选）有一个玩具小电机，其内阻R=0.5Ω，把它接在如图所示的电路中。先夹住电动机轴，闭合开关，电机不转动。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2 V；松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为7.5V（此电压为小电机的额定电压），此时电流表的示数为0.6A。则下列说法正确的有（　　） A．电机不转动时，电动机的电功率为8 W B．电机不转动时，电动机的电功率大于热功率 C．电机转动时，电动机的电功率和热功率都等于 4.5W D．电机转动时，电动机的电功率为4.5 W，热功率为0.18 W 36．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=2Ω，电阻R1=1Ω，开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压UM=6V，额定功率PM=9W，线圈电阻RM=0.4Ω。求： (1)电动机正常工作时，输出的机械功率； (2)R2的阻值； 37．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。 38．图1所示的电路中，电源的U-I图像如图3所示，灯泡的U-I图像如图2所示，铭牌上标有“2.5V 0.4A”的电动机线圈电阻为R0=1.0Ω。图1所示电路中，开关S闭合后，电动机刚好正常工作。求： (1)若某时刻出现故障，电动机卡死不转，电动机线圈的电功率为多少； (2)电动机正常工作时，电动机效率与电源效率比值为多少。 【题型6 】 39．如图所示为辽宁某居民屋顶安装的光伏板，一块光伏板有效受光面积为1.5 m2，每天等效太阳垂直照射光伏板的时间为3 h，该光伏板光电转化效率为20%。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量，下列说法正确的是（     ） A．每秒照射到一块光伏板上的太阳能为700 J B．一天内入射到一块光伏板的总太阳能为 C．一块光伏板一天最多输出的电能为 D．增大光伏板受光面积，光伏板单位面积接收的太阳辐射功率变大 40．一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 41．我国某汽车公司采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。某款车型装配了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。该车型采用充电电压为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。该车型每行驶 100 km 平均能耗是13 kW·h。则（　　） A．该车型充满电后续航里程是640 km B．该车型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 42．如图是额定电压均为的灯泡和的图像，且灯泡的电阻小于。下列分析正确的是（　　）    A．当两端的电压为时，其实际功率为 B．当通过的电流为时，其消耗的电能为 C．将、串联，若两端的电压为，则的功率为 D．将、并联，若通过的电流为，则的功率为 43．（多选）用充电宝给手机充电时，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的。设手机电池的电阻为r，则（     ） A．手机电池的发热功率为I2r B．手机电池的发热功率为 C．充电宝输出的电功率为UI－I2r D．在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rt 44．（多选）关于电功W和电热Q的说法正确的是（　　） A．在任何电路中都有、且 B．在任何电路中都有、，但W不一定等于Q C．、均只有在纯电阻电路中才成立 D．纯电阻电路中能计算电路生成的热量，可以计算任何电路生成的热量 45．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。 46．一台小型电动机在3V的恒定电压下工作，通过它的电流为0.2A，用此电动机提升重4N的物体，在30s内可以使该物体匀速提升3m，除电动机线圈生热之外，不计其他的能量损失，求： (1)电动机的输入电功率； (2)电动机线圈的电阻。 47．如图甲所示，是一款高颜值实用性加热杯垫，可以随时加热咖啡茶饮，还可以加热面包等小零食，其等效电路结构如图乙所示。已知：该杯垫额定电压为，和为完全相同的发热电阻，是规格为“”的滑动变阻器，只起调节电流作用，不对外加热。S、闭合时，通过控制的通断，可以使电器处于高温挡或中温挡，高温挡正常加热功率为,S闭合，、均断开时，电器处于低温挡，移动滑片，可以手动调节低温挡的加热功率； (1)求发热电阻的阻值； (2)在正常工作时，手动调节低温挡来加热一杯的果汁，求果汁升温所吸收的热量是多少；所消耗的电能是多少；（已知杯垫加热效率为84%，果汁的比热容为； (3)该杯垫接入家庭电路中单独工作，在使用高温挡加热过程中，观察到电能表（如图丙所示）的转盘内转了60转，求此时电路的实际功率。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $