高二物理 電學專題提升 專題18 三個公式：歐姆定律、電功率和熱功率的使用

1、專題18 三個公式：歐姆定律、電功率和熱功率的使用一：專題概述1歐姆定律I的使用對于純電阻，適合歐姆定律，即純電阻兩端的電壓滿足UIR.對于非純電阻，不適合歐姆定律，因P電UIP熱P其他I2RP其他，所以UII2R，即非純電阻兩端的電壓滿足UIR.2純電阻電路與非純電阻電路的比較3電動機的三個功率及關系輸入功率電動機的總功率。由電動機電路中的電流和電壓決定，即P總P入UI輸出功率電動機的有用功的功率，也叫做機械功率熱功率電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時會發(fā)熱，熱功率P熱I2r三者關系P總P出P熱效率100%100%特別說明正常工作的電動機是非純電阻元件電動機因故障或其他原因不轉動時，相當于一

2、個純電阻元件4.閉合電路的功率及效率問題電源總功率任意電路：P總EIP出P內純電阻電路：P總I2(Rr)電源內部消耗的功率P內I2rP總P出電源的輸出功率任意電路：P出UIP總P內純電阻電路：P出I2RP出與外電阻R的關系電源的效率任意電路：100%100%純電阻電路：100%二：典例精講1電功、電功率的計算典例1：一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，都通過相同的電流，在相同時間內()A電爐放熱與電動機放熱相等B電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓C電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓D電動機消耗的功率大于電爐的功率【答案】ABD2純電阻電路和非純電阻電路典例2：一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電

3、壓為220 V的交流電源上(其內電阻可忽略不計)，均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0 A，通過洗衣機電動機的電流是0.50 A，則下列說法中正確的是()A電飯煲的電阻為44 ，洗衣機電動機線圈的電阻為440 B電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5 WC1 min內電飯煲消耗的電能為6.6104 J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6103 JD電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍【答案】C 【解析】由于電飯煲是純電阻元件，所以R144 ，P1UI11 100 W其在1 min內消耗的電能W1UI1t6.6104 J洗衣機為非純電阻元件，

4、所以R2，P2UI2110 W其在1 min內消耗的電能W2UI2t6.6103 J其熱功率P熱P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍。故選項C正確。3含電動機的非純電阻電路典例4：下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機的主要技術參數(shù)，不計其自身機械損耗。若該車在額定狀態(tài)下以最大運行速度行駛，則()自重40 kg額定電壓48 V載重75 kg額定電流12 A最大行駛速度20 km/h額定輸出功率350 WA.電動機的輸入功率為576 WB電動機的內電阻為4 C該車獲得的牽引力為104 ND該車受到的阻力為63 N【答案】AD4電路中的有關功率及效率典例4：如圖所示，已知電源電

5、動勢為6 V，內阻為1 ，保護電阻R00.5 ，則當電阻箱R讀數(shù)為多少時，保護電阻R0消耗的電功率最大，且這個最大值為：()A1 4 W B1 8 W C0 8 W D0.5 8 W【答案】C【解析】保護電阻消耗的功率為P0，因R0和r是常量，而R是變量，所以R最小時，P0最大，即R0時，P0max W8 W。故選項C正確?！就卣寡由?】在【典例】中的條件不變，則當電阻箱R的讀數(shù)為多少時，電阻箱R消耗的功率PR最大且這個最大值為()A1 6 W B0.5 8 WC1 1.5 W D1.5 6 W【答案】D【解析】這時要把保護電阻R0與電源內阻r算在一起，據(jù)以上結論，當RR0r即R(10.5)

6、1.5 時，PRmax W6 W。故選項D正確?！就卣寡由?】在【典例】中，若電阻箱R的最大值為3 ，R05 ，則當電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R的功率最大且這個最大值為()A3 4 W B2 WC3 W D1 4 W【答案】C【拓展延伸3】在【典例】中的條件不變，則電源的最大輸出功率為()A3 W B4 W C5 W D9 W【答案】D【解析】由電功率公式P出()2R外，當R外r時，P出最大，即RrR00.5 時，P出max W9 W。故選項D正確。三 總結提升1.電功和電熱的處理方法(1)首先要分清所研究的電路是純電阻電路還是非純電阻電路，正確選擇計算公式。(2)處理非純電阻電路的計算問題

7、時，要善于從能量轉化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功電熱其他能量”尋找等量關系求解。2.最大功率問題的兩點注意(1)解決最大功率問題時，要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率，定值電阻的最大功率用PI2R分析，可變電阻的最大功率用等效電源法求解。(2)電源輸出功率最大時，效率不是最大，只有50%。四 提升專練1.(多選) 下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是()A電功率越大，電流做功越快，電路中產生的焦耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻的電路C在非純電阻的電路中，UII2RD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路【答案】BCD 2.(多選) 有一家

8、用電風扇，電風扇兩端的電壓為220 V，工作電流為0.5 A，則下列說法中，正確的是()A電扇線圈的電阻為440 B電扇線圈的電阻大于440 C電扇線圈的電阻小于440 D電風扇線圈的電阻滿足歐姆定律【答案】CD【解析】電風扇是非純電阻，故電風扇兩端的電壓滿足UIR，所以2200.5R，所以R440 .選CD.3.(多選)現(xiàn)用充電器為一手機電池充電,等效電路如圖所示,充電器電源的輸出電壓為U,輸出電流為I,手機電池的內阻為r.下列說法中正確的是()A. 充電器輸出的電功率為UI+I2rB. 電能轉化為化學能的功率為UI-I2rC. 電池產生的熱功率為I2rD. 充電器的充電效率為100%【答案

9、】BC4.電子產品制作車間里常常使用電烙鐵焊接電阻器和電容器等零件，技術工人常將電烙鐵和一個燈泡串聯(lián)使用，燈泡還和一只開關并聯(lián)，然后再接到市電上(如圖所示)，下列說法正確的是()A開關接通時比開關斷開時消耗的總電功率大B開關接通時，燈泡熄滅，只有電烙鐵通電，可使消耗的電功率減小C開關斷開時，燈泡發(fā)光，電烙鐵也通電，消耗的總功率增大，但電烙鐵發(fā)熱較少D開關斷開時，燈泡發(fā)光，可供在焊接時照明使用，消耗總功率不變【答案】A【解析】開關接通時，燈泡被短路，燈泡熄滅，電路的總電阻變小，電路的總功率P變大，電烙鐵的功率變大5.(多選) 如圖所示,電源電動勢均為E=12V,內阻均為r=3.R0=1,直流電動

10、機內阻R0=1.當調節(jié)滑動變阻器使R1=2時,圖甲電路輸出功率最大.調節(jié)R2使圖乙電路輸出功率最大,且此時電動機剛好正常工作(額定功率為6W),則此時R2的阻值和電動機的熱功率P為()甲乙A. R2=2 B. R2=1.5 C. P=6 W D. P=4 W【答案】BD6.將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示，由此可知()A電源最大輸出功率可能大于45 WB電源內阻一定等于5 C電源電動勢為45 VD電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率大于50%【答案】B【解析】由于題述將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率。由電

11、阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線可知，電阻箱所消耗功率P最大為45 W，所以電源最大輸出功率為45 W，選項A錯誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時，外電路電阻等于電源內阻，所以電源內阻一定等于5 ，選項B正確；由電阻箱所消耗功率P最大值為45 W可知，此時電阻箱讀數(shù)為R5 ，電流I3 A，電源電動勢EI(Rr)30 V，選項C錯誤；電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率為50%，選項D錯誤。7.如圖所示，電源電動勢E8 V，內阻為r0.5 ，“3 V，3 W”的燈泡L與電動機M串聯(lián)接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動機剛好正常工作，電動機的線圈電阻R01.5 .下列說法中正

12、確的是()A通過電動機的電流為1.6 AB電源的輸出功率是8 WC電動機消耗的電功率為3 WD電動機的輸出功率為3 W【答案】D8. (多選) 如圖所示，電源電動勢E3 V，小燈泡L標有“2 V0.4 W”，開關S接1，當滑動變阻器調到R4 時，小燈泡L正常發(fā)光?，F(xiàn)將開關S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作。則()A電源內阻為1 B電動機的內阻為4 C電動機正常工作電壓為1 VD電源效率約為93.3%【答案】AD【解析】小燈泡正常工作時的電阻RL10 ，流過小燈泡的電流I0.2 A。當開關S接1時，R總15 ，電源內阻rR總RRL1 ，A正確；當開關S接2時，電動機M兩端的電壓UMEIrU0.

13、8 V，C錯誤；電動機對外功率未知，不能求出電動機的內阻，選項B錯誤；電源的效率100%93.3%，D正確。9.額定電壓都是110 V，額定功率PA100 W，PB40 W的電燈兩盞，若接入電壓是220 V的下列電路上，則使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗的電功率最小的電路是()【答案】C對于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光對于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光比較C、D兩個電路，由于C電路中變阻器功率為(IAIB)110 V，而D電路中變阻器功率為(IAIB)110 V，所以C電路消耗

14、的功率最小選C.10.(多選)一輛電動觀光車蓄電池的電動勢為E，內阻不計，當空載的電動觀光車以大小為v的速度勻速行駛時，流過電動機的電流為I，電動車的質量為m，電動車受到的阻力是車重的k倍，忽略電動觀光車內部的摩擦，則()A電動機的內阻為RB電動機的內阻為RC電動車的工作效率D電動機的發(fā)熱效率【答案】BCD【解析】根據(jù)能量守恒定律，EII2Rkmgv，所以電動機的內阻為R，選項A錯誤、B正確；電動車的工作效率等于輸出功率與總功率之比，即，所以C正確；電動機的發(fā)熱效率，D正確11. 有一提升重物的直流電動機，工作時電路如圖所示，內阻為r0.6 ，R10 ，直流電壓為U160 V，電壓表兩端的示數(shù)

15、為110 V，則通過電動機的電流是多少？電動機的輸入功率為多少？電動機在1 h內產生的熱量是多少？【答案】5 A550 W5.4104 J12.如圖所示是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖電動機內電阻r0.8 ，電路中另一電阻R10 ，直流電壓U160 V，電壓表示數(shù)UV110 V試求： (1)通過電動機的電流；(2)輸入電動機的電功率；(3)若電動機以v1 m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質量？(g取10 m/s2)【答案】(1)5 A(2)550 W(3)53 kg【解析】(1)由電路中的電壓關系可得電阻R的分壓URUUV(160110)V50 V，流過電阻R的電流IR A5 A，即通過電動機的電流IMIR5 A.(2)電動機的分壓UMUV110 V，輸入電動機的功率P電IMUM550 W.(3)電動機的發(fā)熱功率P熱Ir20 W，電動機輸出的機械功率P出P電P熱530 W，又因P出mgv，所以m53 kg.13.變阻器的總電阻RA=15，內阻不計的電源的恒定電壓為9V現(xiàn)有一個標有“6V、3W”的燈泡，如采用如圖所示的分壓電路，圖中電流表為理想電流表求：（1）當滑動觸頭滑在AB間滑動時，小燈泡上所得到的電壓范圍為多大？（2）要使燈泡正常發(fā)光，應將變阻器的滑動頭P調整到使PB間的電阻R等于多少？（3）小燈泡在正常發(fā)光時，滑動變阻器所消耗的功率大小（4