高中物理必修三同步講義：13 C電路中的能量轉(zhuǎn)化 提升版

電路中的能量轉(zhuǎn)化

知識點：電路中的能量轉(zhuǎn)化

一、電功和電功率

1.電功

(1)電功是指電路中庭曳力對定向移動的電荷所做的功，電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其

他形式能的過程.

(2)電功的計算公式：卬=皿.

單位：焦更，符號為J.

常用的單位：千瓦時(kWh),也稱“度”，1kWh=3.6X106j.

2.電功率

⑴定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比.

W

(2)公式：P-=UI.

(3)單位：瓦拉，符號為世.

⑷意義：表示電流做功的快慢.

二、焦耳定律

1.焦耳定律

(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的一次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正

比.

(2)表達式：Q=E及.

2.熱功率

⑴定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率.

⑵表達式：尸熱=區(qū).

(3)物理意義：表示電流發(fā)起快慢的物理量.

三、電路中的能量轉(zhuǎn)化

從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度看，電動機從電源獲得能量，一部分轉(zhuǎn)化為機械能,還有一部分轉(zhuǎn)

化為內(nèi)能，即PLP機+P報,其中產(chǎn)電=口，尸描=區(qū).

技巧點撥

一、電功和電熱

1.電功和電功率

W=U〃是電功的計算式，P=U/是電功率的計算式，適用于任何電路.

2.電熱和熱功率

即是電熱的計算式，P熱是熱功率的計算式，可以計算任何電路產(chǎn)生的電熱和熱

功率.

3.串、并聯(lián)電路的功率分配關(guān)系

⑴申聯(lián)電路中各個電阻的電功率跟它的阻值成正比，即%"=-=合=八

2

(2)并聯(lián)電路中各個電阻的電功率跟它的阻值成反比，即PiR]=P2R2=-=PnRll=U.

⑶無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于電路中各電阻消耗的功率之和.

4.額定功率和實際功率

⑴用電器正常工作時所消耗的功率叫作額定功率.當用電器兩端電壓達到額定電壓U斕時,

電流達到額定電流/微，電功率也達到額定功率P航且尸頻=〃甑/額.

(2)用電器的實際功率是用電器在實際工作時消耗的電功率.為了使用電器不被燒毀，要求

實際功率不能大于其額定功率.

二、電路中的能量轉(zhuǎn)化

1.純電阻電路與非純電阻電路

⑴純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能.

⑵非純電阻電路：含有電動機或電解槽等的電路稱為非純電阻電路.在非純電阻電路中，

電流做功將電能除了部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能或化學(xué)能等其他形式的能.例如電

動機。聯(lián)=PH，+P拄.

2.純電阻電路和非純電阻電路的比較

純電阻電路非純電阻電路

舉例白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋電動機、電解槽

7

能量轉(zhuǎn)化情況

W=Q

電功和電熱的關(guān)系

即lUt=l-RtUh=FRH~E揉氈

電功率和P=P^P=P熱+P其他

熱功率的關(guān)系即IU=I2R即/U=/2R+PJ他

U=1R,/=*成立

歐姆定律是否成立U>/R,/V3不成立

W=U〃、?電="適用于任何電路計算電功和電功率

Q=I-Rt,尸熱=/組適用于任意電路計算電熱和熱功率

說明

只有純電阻電路滿足W=Q,0電=「熱；非純電阻電路W>Q,

P電〉^格

例題精練

1.（鼓樓區(qū)校級期末）如圖1所示，用充電寶為一手機電池充電，其等效電路如圖2所示。

在充電開始后的一段時間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認為是恒定不變的,

設(shè)手機電池的內(nèi)阻為r,則時間t內(nèi)（）

A.充電寶輸出的電功率為UI+莊

B.充電寶產(chǎn)生的熱功率為12r

C.手機電池產(chǎn)生的焦耳熱為旦一t

r

D.手機電池儲存的化學(xué)能為Ult-I2rt

【分析】充電寶和手機都是非純電阻，其電功率只能川P=UI計算，產(chǎn)生的焦耳熱只能

用Q=「n計算，根據(jù)能量守恒列式求解手機電池儲存的化學(xué)能。

【解答】解：A.充電寶的輸出電壓U、輸出電流I,所以充電寶輸出的電功率為UL故A

錯誤；

13.充電寶內(nèi)的電流也是】，但其內(nèi)阻未知，所以無法判斷充電寶產(chǎn)生的熱功率，故B錯誤；

C.U是充電寶的輸出電壓，不是手機電池的內(nèi)電壓，所以不能用工一t計算手機電池產(chǎn)生

r

的焦耳熱，手機電池產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)為碎內(nèi)故C錯誤；

D.充電寶輸出的電能-?部分轉(zhuǎn)化為手機電池儲存的化學(xué)能，一部分轉(zhuǎn)化為手機電池產(chǎn)生

的焦耳熱，故根據(jù)能量守恒定律可知手機電池儲存的化學(xué)能為：Ult-I2rt,故D正確。

故選：Do

【點評】本題考查了非純電阻，解題關(guān)鍵是區(qū)分熱功率與電功率的計算式，本題難度較

小，考查了學(xué)生掌握知識與應(yīng)用知識的能力。

2.（黃浦區(qū)二模）某實物投影機有10個相同的強光燈Li?Lio（24V/200W）和10個相同

的指示燈XI-XIO（24V/2W）,如圖連接在220V交流電源上，若工作一段時間后，L2

燈絲燒斷，則（）

A.Xi功率減小，Li功率增大

B.Xi功率增大，Li功率增大

C.X2功率增大，其它指示燈的功率減小

D.X2功率減小，其它指示燈的功率增大

【分析】每一個強光燈與對應(yīng)的指示燈并聯(lián)之后在與其他燈串聯(lián)，L2的燈絲燒斷，電路

中電阻增大，電流減小，每一部分分擔的電壓也減小，可求功率的變化。

【解答】解：ABCD、由圖可知Li與Xi并聯(lián)、L2與X2并聯(lián)…,然后它們再串聯(lián)接在由0V

交流電源上，L2燈絲燒斷，電路中總電阻變大，電路中電流變小，又Li與Xi并聯(lián)的電

流分配關(guān)系不變，則U與Xi的電流都減小，電壓也減小，由P=1R可知，除L2與X2

外，各燈的功率都減小。由于電路電流減小，各并聯(lián)部分的電壓都減小，交流電源總電

壓220V不變，則X2二的電壓增大，根據(jù)可知X2的功率變大，故ABD錯誤，C

正確。

故選：Co

【點評】弄清電路圖，分清串并聯(lián)電路，明確復(fù)雜電路應(yīng)用部分電路歐姆定律與閉合電

路歐姆定律聯(lián)立解決問題。

隨堂練習

I.（昌平區(qū)一模）如圖所示的U-1圖像中，直線A為電源的路端電壓與電流的關(guān)系，直線

B、C分別是

電阻Ri、R2的電壓與電流的關(guān)系。若將這兩個電阻分別直接與該電源連接成閉合電

B.R1接在電源上時，電源的輸出功率較大

C.R2接在電源上時，電源內(nèi)阻的熱功率較大

D.兩種情況下，電源中非靜電力做功的功率相等

【分析】電阻的電功率等于電阻兩端電壓與通過電阻電流的乘積。

電源的輸出功率為路段電壓與電路中電流的乘積。

內(nèi)阻的熱功率等于內(nèi)阻與電路中電流值平方的乘積；

非靜電力做功的功率等于非靜電力做功與時間的比值。

【解答】解：AB、根據(jù)U7圖像得出：U=Fl+Un，當1=2時，代入表達式得U

10。4

3UIU

n當1=二n?時，代入表達式得u=Un；

422

UnInUnIn

Ri電阻的電功率PB=UBIB=—X—=R2電阻的電功率為Pc=UcIc=

224

3U0Io3U0I0

>故有PB>PC，故A錯誤，B正確;

4416

2

Io

I2-

C、當Ri接在電源上時，電源內(nèi)阻消耗的熱功率為P^二Br4r當R2接在電源上

2

I0

I2

時，電源內(nèi)阻消耗的熱功率為P熱'=cr16故Ri接在電源上時，電源內(nèi)阻的熱

功率較大，故C錯誤。

D、非靜電力做功的功密為P=EI,由于電路中電流不相等，所以功率不相等;，故D錯誤。

故選：Bo

【點評】明確各個物理概念并會觀察圖像，利用圖像去解決問題是本題的關(guān)鍵。

2.（壽光市校級月考）風能是一種環(huán)保型能源，截至2019年底，我國風電裝機容量達

209.94GW,自2008年以來?直保持世界第一，占全球累計風電裝機量的32.24%。設(shè)每

臺風力發(fā)電機葉片總共的有效迎風面積為S（和風速v方向垂直），空氣密度為p,平均

風速為v,如果吹在葉片上的風能全部轉(zhuǎn)化成電能，葉片受到風的平均作用力為F和發(fā)

電機轉(zhuǎn)化成的電功率為P，則下列表示正確的是（）

2323

A.F=pSv,P=-lpSvB.F=pSv,P=pSv

2323

C.F=ApSv,P=ApSvD.F=pSv,P=-lpSv

224

【分析】研究極短時間內(nèi)吹在葉片上的空氣，根據(jù)動量定理求空氣受到的平均作用力，

從而根據(jù)牛頓第三定律得到葉片受到風的平均作用力F。根據(jù)每秒吹在葉片上的空氣的

動能來求發(fā)電機轉(zhuǎn)化成的電功率P。

【解答】解：取極短時間內(nèi)吹在葉片上的空氣為研究對象，根據(jù)動量定理得：-F'

△t=0-mv

又m=p（SvAt）

聯(lián)立解得：F'=pSv2

根據(jù)牛頓第三定律可知，葉片受到風的平均作用力為：F=F'=pSv2

23

每秒吹在葉片上的空氣的動能為：Ek=2p（Sv-1）v=ApSv

22

因吹在葉片上的風能全部轉(zhuǎn)化成電能，則發(fā)電機轉(zhuǎn)化成的電功率為：P=Ek=-1pSv3,故

A正確，BCD錯誤。

故選：Ao

【點評】本題是連續(xù)介質(zhì)問題，求出作用力時往往取極短時間內(nèi)的介質(zhì)為研究對象,

運用動量定理求解。

3.（思明區(qū)校級期末）圖甲為某電源的U-I圖線，圖乙為某小燈泡的U-【圖線，則下列

說法中正確的是（）

A.電源的內(nèi)阻為().5。

B.小燈泡的電阻隨著功率的增大而減小

C.當小燈泡兩端的電壓為0.5V時，它的電阻約為2Q

6

D.把電源和小燈泡組成閉合回路，小燈泡的功率約為3W

【分析】由電源的U-I圖線斜率得到內(nèi)阻；根據(jù)小燈泡的U-I曲線斜率變化得到電阻

變化；由燈泡的U、I,根據(jù)歐姆定律求得電阻；由兩圖線得到小燈泡的電壓、電流，從

而求得功率。

【解答】解：A、由圖甲，根據(jù)U=E-Ir可得：電動勢E=1.5V,內(nèi)阻「=)5-1?0。

3

=』C,故A錯誤；

6

B、由圖乙可得：電壓越大，斜率越大，故電阻越大，故B錯誤；

C、由圖乙可得：當小燈泡兩端的電壓U=0.5V時，電流I=6A,故電阻R=U=21Q

Ie

=_L。，故C錯誤；

12

D、把電源和小燈泡組成閉合回路，將甲、乙兩圖疊加到一起，兩U-I曲線的交點即小

燈泡的電壓、電流，故U=0.5V,1=6A,小燈泡的比率P=UI=0.5X6W=3W,故D正

確;

故選：D。

【點評】電源的U-I圖線即路端電壓和電流的關(guān)系，故可根據(jù)圖線由U=E-Ir求得電

動勢、內(nèi)阻。

綜合練習

一.詵擇題（共20小題）

1.（南開區(qū)校級期中）2016年1月，重慶主城及多個區(qū)縣迎來冰凍雨雪天氣，圖為重慶電

力公司工作人員監(jiān)測高壓電線覆冰厚度。為清除高壓輸電線上的凌冰，有人設(shè)計了這樣

的融冰思路，利用電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常供電時，高壓線上送電電壓為U,電流

為I,熱損耗功率為△「；除冰時，輸電功率、輸電線電阻不變，輸電線上的熱損耗功率

為164T,則除冰時（）

C.輸電電壓為4UD.輸電電流為161

【分析】根據(jù)1=上■可以求出輸電線上的電流；根據(jù)P=l2R可以求出輸電線上損失的電

U

功率。

【解答】解：AD、高壓線上的熱耗功率為：△P=[R我…①

若熱耗功率變?yōu)?6ZXP,則有：16Z\P=12R線…②

由①②得：I'=41,故AD均錯誤。

BC、又輸送功率不變，由P=UI=U'I'得：U'=lu,故B正確，C錯誤。

4

故選：B。

【點評】本題考查遠距離輸電中的能量損失及功率公式的應(yīng)用，要注意功率公式中P=

UI中的電壓U應(yīng)為輸電電壓。

2.（鼓樓區(qū)校級月考）小明坐在汽車的副駕駛位上看到一個現(xiàn)象：當汽車的電動機啟動時,

汽車的車燈會瞬時變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動機連接的簡化電路如圖所示，

已知汽車電源電動勢為12.5V,內(nèi)阻為0.05C。車燈接通而電動機未啟動時，電流表示數(shù)

為10A（車燈可看作不變的電阻）；電動機啟動的瞬間，電流表示數(shù)達到60A,電動機的

線圈電阻為0.05C。下列論述正確的是（）

A.車燈按通而電動機未啟動時，車燈的功率約為125W

B.電動機啟動時，車燈的功率約為95W

C.電動機啟動時，輸出的機械功率約為5（X）W

D.電動機肩動時，電源輸出的功率約為570W

【分析】車燈接通而電動機未啟動，電路為純電阻電路，可以用閉合電路的歐姆定律求

解；

電動機啟動時，電路為非純電阻電路，先求出路端電壓，然后用閉合電路的歐姆定律求

出車燈這一支路的功率，

電動機的那一支路由于是非純電阻電路，則用P.e-P機+P熱來求解輸出的機械功率，此

時的電源輸出功率用電源的總功率-電源內(nèi)部消耗的熱功率。

【解答】解：A、電動機未啟動時，車燈、電流表和電源串聯(lián)，將電流表看作電源內(nèi)阻,

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：

U=E-Ir=12.5V-1OAXO.O5H=12V

車燈兩端電壓即路端電壓，則車燈的功率：P=UI=12VXI0A=120W,故A錯誤；

B、電動機啟動瞬間，車燈兩端電壓：Ui-E-Iir-12.5V-60AX0.05H-9.5V

根據(jù)歐姆定律可知，車燈的電阻：R=U.=_12V=i.2n

I10A

車燈的功率：P'=工=?整2=75.2W,故B錯誤；

R1.20

C、電動機啟動時，通過燈泡的電流尿=上=，、5y779A

R1.2Q

則通過電動機的電流為IM=II-1R=60A-7.9A=52.1A

電動機的功率：P總=Pui+P熱，即：UiIi=Pt^+i/o,解得：P機=359.2W,故C錯誤；

D、電動機啟動時，電源輸出的功率：P就出=P總-P熱=EI]-i#=12.5VX60A-（6DA）

2X0.05H=570W,故D正確。

故選：D。

【點評】注意純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別，非純電阻電路不能用歐姆定律，一般

都要用P2=P機+P熱這個公式，其中求解總功率都用P=UI。

3.（全國II卷模擬）一額定電壓U渤=150V的電動機接在電壓Ui=5V的直流電源上時未

轉(zhuǎn)動，測得此時流過電動機的電流Ii=0.5A.現(xiàn)將該電動機接入如圖所示的電路，用以

提升質(zhì)量m=50kg的直物，當電源供電電壓恒為U2=200V時，電動機正常工作，保護

電阻R=10H,不計一切摩擦，g=10nVs2.電動機正常工作時，下列說法正確的是（）

A.電動機線圈的直流電阻r=30Q

B.電動機的銘牌應(yīng)標有“150V,10A”字樣

C.重物勻速上升的速度大小v=2m/s

D.若重物被勻速提升h=60m的高度，整個電路消耗的電能為E總=6Xl（）4j

【分析】（1）在電動機不轉(zhuǎn)時，電動機相當于純電阻，根據(jù)歐姆定律可以求得電動機的

線圈電阻。

（2）根據(jù)功率的公式P=UI,可以求得電動機的功率。

（3）勻速提升時，拉力等于重力，由電動機的輸出功率P=Fv可得提升重物的速度。

（4）根據(jù)電能公式求解消耗的電能。

Ui

【解答】解：A、電動機不轉(zhuǎn)動時，電動機為純電阻，根據(jù)歐姆定律可知，r=-l=mn,

故A錯誤。

_U2-U^

B、根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律可知，電動機的額定電流I=5A,則電動機的銘牌為

額―-R-

150V,5A,故B錯誤。

C、根據(jù)能量守恒可知，電動機的輸出功率等于克服重力的功率U額I額-琮r=曰，

解得重物勻速上升速度大小為v=lm/s,故C錯誤。

D、重物上升h=60m,時間t=&=60s,則消耗的電能E總=51蒯l=6X10%故D正

v

確。

故選：D。

【點評】本題重點是非純電阻電路的考查，重點要明白當電動機通電不轉(zhuǎn)的時候，電動

機相當于純電阻電路。

4.（迎澤區(qū)校級月考）通過電阻R的電流為I時，在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,若電阻為2R,

電流為工，則在時間4t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為（）

2

A.4QB.2QC.&D.@

24

【分析】根據(jù)Q=FRt去求電阻變?yōu)?R,電流強度變?yōu)楣?，在時間41內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

2

【解答】解：根據(jù)Q=12Ri得，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，電流強度變?yōu)樵瓉淼墓ぃ瑫r間為

2

41,則由Q'=（-L）2X2RX4t=2Q,故B正確，ACD錯誤。

故選：B。

【點評】本題考查了學(xué)生對焦耳定律Q=I2Rt的掌握和運用，解決本題的關(guān)鍵掌握焦耳

定律熱量的公式。

5.（松山區(qū)校級月考）某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功

率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標系上，如圖中的a、b、C所示，以下判斷正確

的是（）

A.直線b表示電源的PE-I圖線

B.曲線c表示電源的PR-I圖線

C.電源的電動勢E=3V,內(nèi)阻r=ic

D.電源的最大輸出功率Pmax=2W

【分析】根據(jù)電源消耗的總功率的計算公式PE=EI可得電源的總功率與電流的關(guān)系，根

據(jù)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr=?可得電源內(nèi)部的發(fā)熱功率與電流的關(guān)系，從而可以判斷abc

三條線代表的關(guān)系式，再由功率的公式可以分析功率之間的關(guān)系。

【解答】解：A、電源消耗的總功率的計算公式PE=EI8I,故PE-I圖線是直線，所以

直線b表示的不是電源的PE-I圖線，故A錯誤；

B、輸出功率：PR=PE-Pr=EI-I2r,應(yīng)為開口向下的曲線，故b表示PR-I圖線；電源

內(nèi)電阻消耗的功率：P「=12r,應(yīng)為開口向上的曲線，故曲線c表示Pr-I圖線，故B錯誤；

C、當I=2A時，PR=O,說明外電路短路，根據(jù)公式:P=EL可得電源的電動勢為：E

=E=3V=4V,內(nèi)阻為：「=旦='=2。，故C錯誤；

I2I2

D、輸出功率PR=PE-P尸EI-A=4I-2l2=-2(I-1)2+2,當1=1A時，輸出功率最

大，即Pmax=2W,故D正確。

故選：D。

【點評】本題根據(jù)圖象考查電源的輸出功率，要注意根據(jù)公式分析圖象；同時明確當電

源的內(nèi)阻和外電阻的大小相等時，此時電源的輸出的功率最大，并且直流電源的總功率

PE等于輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr的和。

6.(金華月考)某電動汽車自重20,其電池額定容量為50kW?h,車行駛時受到的阻力約

為車重的十分之一，電動機輸出功率最高可達90kW。國家電網(wǎng)的充電樁可在電池容量為

額定容量的20%?80%范圍內(nèi)應(yīng)用快充技術(shù)(500V,50A)充電，而便攜充電器(220V,

I6A)可將電池容量從零充至額定容量的100%,不計充電電源的內(nèi)阻。當汽車電池剩余

容量為其額定容量的20%時，下列說法正確的是()

A.汽車至少還能行駛180km

B.用國家電網(wǎng)充電樁應(yīng)用快充技術(shù)將該電池容量充至其額定容量的80%,理論上需要

72min

C.用便攜充電器將該電池容量充至其額定容量的80%,理論.1：需要10h以上

D.此電動汽車的最高行駛速度可超過60m/s

【分析】由「已知電動車電池額定容量和使用快充技術(shù)充電的電壓和電流，可計算出充

電的時間，當汽車勻速行駛時，速度最大，此時牽引力等于阻力，則可計算出電動汽車

的最高行駛速度。

【解答】解：A、已知輸出功率最大為90kW,汽車行駛時為勻速運動，此時發(fā)動機提供

的牽引力等于阻力，

故此時F=f=0.1mg=0.1X2Xlo3xiON=2Xl（）3N,由瞬時功率公式:P=Fv可得，

汽車勻速行駛時的速度為：vqj0X101nzs=45m/s,此時電池容量為額定容量的

F2X103

20%,

故還可以行駛的時間為：1=,=0?2X5°義360°s=400s,

P90XIQ3

由勻速直線運動位移公式可得：s=vt=45X400m=18000m=18km,故A錯誤；

B、己知使用快充技術(shù)時，電壓為500V,電流為50A,此時電池剩余容量其額定容量的

20%時，將該電池充至其額定容量的80%,故需充電60%,由電能與電功率關(guān)系可得：p』,

t

代入數(shù)據(jù)可得：t=H=50XICpx3600X0.6s=4320s=72min,

P500X50

故B正確；

C、已知使用便攜充電器技術(shù)時，電壓為220V,電流為16A,此時電池剩余容量其額定

容量的20%時，將該電池充至其額定容量的80%,故需充電60%,由電能與電功率關(guān)系

可得：p」，

t

代入數(shù)據(jù)可得：t1g=50X1黑黑0/0?65q306815=8.52%故C錯誤；

D、當汽車勻速行駛時，速度最大，此時發(fā)動機提供的牽引力等于汽車行駛時受到的阻力，

3

33

BPF=f=0.1X2X10X10N=2X10N,由瞬時功率公式可得：v=P,=9QXIQ

maxF2X103

=45m/s,故D錯誤；

故選：Bo

【點評】本題主要考查了電功和電功率計算，解題關(guān)鍵在于速度最大時，此時牽引力等

于阻力。

7.（海南）一車載加熱器（額定電壓為24V）發(fā)熱部分的電路如圖所示，a、b、c是三個接

線端點，設(shè)ab、ac、be間的功率分別為Pah、Pac、Phe,則（)

9R

A.Pab>PbcB.Pab=PacC.Pac=PbcD.PabVPac

【分析】加熱器接入的電壓都是24V,根據(jù)：P=W「，可知，要比較電功率，只需要比

R

較三種情況下的電阻值即可。

【解答】解：接ab,則電路的總電阻為：R9R（R+9R）

%bR+9R+9R19

接ac,則電路的總電阻為：R=R'R+9R）=鼻

acR+9R+9R19

接be,則電路的總電阻為：Rk=9R（R+9R）=90_R

MeR.9RI9R19R

由題知，不管接那兩個點，電壓不變，為U=24V,艱據(jù)P=±「可知Pac=Pbc〈Pac,故

R

ABC錯誤，D正確。

故選：D。

【點評】根據(jù)考查電功率的公式的應(yīng)用，由于不知道具體的電阻值，所以不能求出三種

情況下具體的功率，但可以通過比較電阻值的大小關(guān)系，由公式P=監(jiān)比較電功率的大

小關(guān)系。

8.（海淀區(qū)校級三模）如圖所示是某筆記本電腦電池上的標注，充滿電后正常辦公可以使用

10小時。電腦主人發(fā)現(xiàn)該筆記本還有一個空余的硬盤位，于是又添加了一塊500G的固

態(tài)硬盤，該固態(tài)硬盤額定工作電壓3.3V,平均工作電流20mA.那么電池充滿電后，該

筆記本電腦正常辦公使用時間約為（）

72VVh

A.10小時B.9小時C.8小時D.7小時

【分析】由電池標注可知電池總能量，正常工作電腦功率可求，增加硬盤工作電壓3.3V,

平均工作電流20mA,故增加功率可求，正常工作時間等于電池容量除以總功率。

【解答】解：由電池標注知，充滿電后電池總能量E=72WX3600S=2.592XI()5J；

正常情況下電腦功率P=E=7.2W；

t

裝上固態(tài)硬盤后，固態(tài)硬盤電功率P'=UI=0.06W；

則電腦總功率P^=P+P'=7.26W；

所以裝固態(tài)硬盤后可以正常工作時間t'=^^1()11,故A正確，BCD錯誤。

P總

故選：Ao

【點評】此題關(guān)鍵看懂標注表示能量，并能求出未加硬盤和加硬盤后的工作功率；會靈

活使用W=Pi=UIlo

9.(浙江模擬)HWCP60型無線充電器的輸出額定電壓為5V,輸出額定電流為2A.某款

HW手機的電池容量為4200mAh,輸入額定電壓為3.82V,則()

A.HW尢線充電格的內(nèi)阻為2.5C

B.HW無線充電器以額定電流工作時，發(fā)熱功率為I0W

C.HW手機電池充滿時，儲存的化學(xué)能約為5.8X1Q41

D.將HW手機電池從零電量充至滿電量時，消耗的總電能約為5.8Xl()4j

【分析】無線充電是利用電磁感應(yīng)原理充電，根據(jù)中數(shù)據(jù)無法計算線圈電阻、充電器發(fā)

熱功率；根據(jù)E^=qU計算儲存的化學(xué)能，根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化情況分析消耗的電能。

【解答】解：A、無線充電器不是純電阻，無線充電是利用電磁感應(yīng)原理充電，充電器的

線圈電阻無法求出，故A錯誤；

B、由于無線充電器的內(nèi)電阻不知道，無法計算充電器發(fā)熱功率，故B錯誤；

C、HW手機電池充滿時,儲存的化學(xué)能約為E能=411=42(乂)乂1()3X3600X3.82JP5.8

X104J,故C正確；

D、因為充電過程還有額外的電池發(fā)熱、充電器發(fā)熱等，所以消耗的電能大于5.8XH)4J,

故D錯誤。

故選：Co

【點評】本題考查了電池的相關(guān)知識，解題的關(guān)鍵是理解電池容量為所儲存的電荷量，

不是能量，同時理解無線充電是利用電磁感應(yīng)原理充電。

10.(秦都區(qū)校級月考)在遭遇特大冰雪災(zāi)害時，高壓電線覆冰后有成人大腿般粗，為清除

高壓輸電線上的凌冰，有人設(shè)計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常

供電時，高壓線上送電電壓為U,電流為I,熱損耗功率為4P；除冰時，輸電線上的熱

損耗功率需變?yōu)?4P,假定輸電功率及輸電線電阻均不變，則除冰時（）

A.輸電電流為31B.輸電電流為91

C.輸電電壓為3UD.輸電電壓為0.5U

【分析】掌握理解變壓器輸入電功率與輸出電功率是相同的。所以在輸入電功率不變的

情況下輸出電功率U?I是定值。

在功率不變的情況下電流增加電壓減小。

【解答】解：由變壓器原理可知輸入功率與輸出功率是相同的。

在正常供電即輸入電功率不變得情況下輸出電功率也是不變的。

即P-U?I恒定。

在正常供電時有△P-F?R①

除冰時有9/\P=l'2.R②

聯(lián)合解①②得I'=棒=31③

又一U?I④.③④可知當功率不變的情況下電流變成原來的3倍時電壓縮小3倍。U'-

—UO

3

故A選項正確。BCD選項錯誤。

故選：Ao

【點評】該題考查學(xué)生對于變壓器輸入功率和輸出歡率關(guān)系的理解。同時理解輸送電壓

是為什么要升壓或降壓并學(xué)會應(yīng)用解釋相關(guān)問題。

11.（東城區(qū)二模）下列關(guān)于能量的單位（焦耳）與基本單位千克、米、秒之間關(guān)系正確的

是（）

A.lJ=lkg*nTs1B.1J=lkg*m*s2

C.IJ=lkg*m2*s1D.IJ=lkg*m2*s'2

【分析】單位制包括基本單位和導(dǎo)出單位，規(guī)定的基本量的單位叫基本單位，根據(jù)W=

FL和牛頓第二定律F=ma進行推導(dǎo)。

【解答】解：根據(jù)W=FL可得，

所以lJ=lN*m,

根據(jù)牛頓第二定律F=ma可知，

力的單位為：lN=lkg?m/s2,

所以有：lJ=kg?n?/s2,D正確，ABC錯誤。

故選：Do

【點評】物理公式不僅確定了各個物理量之間的關(guān)系，同時也確定了物理量的單位之間

的關(guān)系，根據(jù)物理公式來分析物理量的單位即可。

12.(西城區(qū)二模)某數(shù)碼相機的鋰電池電動勢為7.2V,容量為875mA-h,能連續(xù)拍攝約

315張照片。根據(jù)以上信息估算每拍攝一張照片消耗的電能最接近以下哪個數(shù)值()

A.0.02JB.20JC.70JD.7X104J

【分析】根據(jù)能量守恒定律，每拍一張照片所消耗的電能等于電池可移放總能量除以張

數(shù)。

【解答】解：已知q=875mA?h=875X10-3x3600s=3.15Xl()3c,E=7.2V,則鋰電池

可以做的電功為W=qE=3.15Xl()3x7.2J=2.268X104j；則每拍一張照片所消耗的電能

2268X1Q

WJL=.-ij=72J；故ABD錯誤，C正確；

1n315」

故選：Co

【點評】.本題關(guān)鍵要理解電池容量的含義，電池容量實質(zhì)上表示電量，要掌握電功的公

式W=qE計算電流所做的功。

13.(溫州期末)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率P和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr

隨路端電壓U變化的圖線畫在了同一坐標上，如圖中的a、b、c所示，卜.面說法不正確

的是()

A.反映Pr變化的圖線是b

B.電源電動勢為8V

C.電源內(nèi)阻為2Q

D.當電壓為2V時，外電路的電阻為2Q

22

【分析】三種功率與電流的關(guān)系是：電源的總功率PE=E(?1)=旦:四=旦一衛(wèi)［］，

rrrr

222

內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr=-(E二U)_=.E二2EU」.U_,輸出功率P=AU_AU2,根據(jù)數(shù)學(xué)知

rrrr

識選擇圖線。再根據(jù)圖象求解。

/222

【解答】解：A、P-E-U)=E-2EU+U,可知Pr-u圖象時是開口向上的拋物

rr

線，對應(yīng)的是圖b。故A正確。

22

BC、電源的總功率PE=E盧乜)=岳-EU=E_一￡山圖象a表示的是總功率PE的圖

rrrr

象，U=(),PE=8；U=4,PE=O,聯(lián)立兩式得：E=4V,r=2Q,故B不正確，C正確。

D、由閉合電路歐姆定律得E=U+Ir=U+Ur，且E=4V,r=2C,U=2V,代入得R=2。，

Rr

故D正確。

本題選不止確的；故選：Bo

【點評】本題的關(guān)鍵是求出電源的總功率PE、輸出功率P和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr關(guān)于

路端電壓U的表達式，并找出對應(yīng)的圖象。

14.(虹口區(qū)二模)某手機電池板上標有“3.8V,3900mAh(14.8Wh)”字樣，則()

A.該手機的額定功率為14.8W

B.該手機的工作電流為3900mA

C.經(jīng)過電池每1C的電量，靜電力做3.8J的功

D.該電池最多儲存的電能約為5.33X101

【分析】本題考查對電池性能的認識，由圖可得出電池的電動勢及總電量，由P=UI求

出功率，再W=UIt求出電池提供的最大電能；再結(jié)合充電時間，即可工作電流與額定

功率。

【解答】解：AB、依據(jù)W=UIt=Pt,那么手機的額定功率P=X,雖然知道電池的最大

電能，但允電時間不知，因此工作電流與額定功率無法求解，故AB錯誤;

C、電池的電動勢為33V,因此經(jīng)過電池每IC的電量，非靜電力做3.8J的功，故C錯

誤；

D、由于電池的電動勢為3.8V,那么最大電能W=Uq=3.8VX3900mAh=3.8VX3.9Ah

仁14.8Wh=14.8X360GJ%5.33X10寸，故D正確；

故選：D。

【點評】本題考查對■電源銘牌信息的認識及電功的計算，注意理解電量的單位mAh與C

的關(guān)系，同時理解電動勢是電源產(chǎn)生電能的本領(lǐng)，對應(yīng)的是非靜電力做功。

15.（朝陽區(qū)一模）某簡易電吹風簡化電路如圖所示，其主要部件為電動機M和電熱絲，部

分技術(shù)參數(shù)如表，電吹風在220V電壓下工作。下列說法正確的是（）

電吹風額定電壓220V

電吹風額定功率熱風時：990W

冷風時：II0W

電

熱

7絲

A.開關(guān)Si、S2都閉合時電吹風吹冷風

B.該電吹風中電動機的內(nèi)電阻為440Q

C.吹熱風時電熱絲的功率為990W

D.吹熱風時通過電熱絲的電流為4A

【分析】分析電路圖，看懂電吹風工作原理；開關(guān)S2閉合時，電吹風吹冷風，只有電動

機工作；開關(guān)Si、S2都閉合時電吹風吹熱風，電動機和電熱絲并聯(lián)工作。

【解答】解：開關(guān)Si、S2都閉合時，電動機和電熱絲并聯(lián)工作，電吹風吹熱風，故A錯

誤；

B、開關(guān)S2閉合時，電吹風吹冷風，UOW=電機機械功率+電機內(nèi)阻熱功率，由于電機

機械功率未知，電吹風中電動機的內(nèi)電阻不可求，故B錯誤；

C、吹熱風時，電動機和電熱絲并聯(lián)工作，吹熱風時甩熱絲的功率為990W-100W=800W,

故C錯誤：

D、電熱絲的功率800W=220VXI,解得I=4A,故D正確；

故選：De

【點評】本題考查了基本電路分析，串并聯(lián)電路功率關(guān)系，非純電阻電路（電動機內(nèi)阻）

分析方法。

16.（湖州期末）家電待機耗電問題常常被市民所忽視。技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)每臺電視機待機

功耗約為1W.據(jù)統(tǒng)計，湖州市的常住人口約300萬人，平均每戶家庭有2臺電視機。假

設(shè)所有家庭都忽視待機功耗，則湖州地區(qū)每年因電視機待機而浪費的電能約為（）

A.1X105度B.IX⑹度C.lx"度D.1X10“度

【分析】先求出湖州的家庭的總戶數(shù)，再根據(jù)亞=自求出所有用電器所有用戶一年的待

機用電總量。

【解答】解：湖州的常住人口約300萬人，平均每戶的人口按3人計算，湖州大約100

萬戶家庭，有電視機總數(shù)：n=2XlOOXd個=2X|（）6臺

所有電視機待機的總功率：P=nX1=2X106W=2X103kW,

湖州地區(qū)待機一年的耗電量為：W=2X1（）3x365><24kW?h=L7X?度，與R最接近.

故B正確，ACD錯誤<

故選：Bo

【點評】本題考查學(xué)生利用所學(xué)知識解決生活實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約用電

的習慣。

17.（海門市模擬）如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S,將調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動頭P從變阻

器的中點移到最左端時，在此過程中，下列結(jié)論正確的是（）

~IHf

Er

Ro

A.電源的功率一定變大了

B.通過Ro的電流不變

C.電阻Ro的功率不斷增大

D.電源的輸出功率一定減小

【分析】調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動頭P從變阻器的中點移到最左端時，其電阻值變大，根

據(jù)閉合電路歐姆定律分析干路電流的變化；根據(jù)P=EI分析電源功率變化；根據(jù)U=E

-Ir分析并聯(lián)部分電壓變化，得到電阻R。的功率和電流變化情況；根據(jù)P=EI-12r分析

電源的輸出功率的變化情況。

【解答】解：A、當變阻器的滑片左移時，其聯(lián)入電路的電阻值變大，故外電路總電阻變

大，根據(jù)閉合電路歐姆定律公式【=上可知，干路也流I減??；

r+R

故電源的功率P=EI減小，故A錯誤；

BC、圖中并聯(lián)部分（虛線框中部分）電壓U=E-Ir,由于I減小，故并聯(lián)部分電阻的電

壓增大，故電阻Ro的電壓變大，根據(jù)歐姆定律1=衛(wèi)，其電流變大，功率PO=UIo也變

R

大,故B錯誤，C正確；

2

D、電源的輸出功率P=EI-I2i=-r（I-工）2+—,當1=工，即外電阻R=

2r4r2r

電源的輸出功率最大，由于不知道各個電阻的具體數(shù)值，故無法判斷電源輸出功率的變

化情況，故D錯誤；

故選：Co

【點評】本題考查閉合電路中動態(tài)分析問題，要結(jié)合閉合電路歐姆定律分析出電流、各

個元器件的電壓變化情況，再推導(dǎo)出電功率表達式分析其變化情況。

18.（浙江模擬）如圖，一電動自行車動力電源上的銘牌標有“48V,12Ah”字樣。它正常

工作時電源輸出電壓為40V,額定輸出功率240W.由于電動機發(fā)熱造成損耗，電動機的

效率為80%,不考慮其它部件的摩擦損耗。已知人與車的總質(zhì)量為76.8kg,自行車運動

時受到阻力恒為38.4N,自行車保持額定功率從靜止開始啟動加速到最大速度所前進的距

離為10m,下列正確的是（）

A.額定工作電流為5A,電源內(nèi)阻為1.6Q

B.自行車電動機的內(nèi)阻為5。

C.自行車加速的時間為7s

D.自行車保持額定功率勻速行駛的最長時間約為2.4h

【分析】根據(jù)自行車正常工作時電源輸出電壓為40V,額定輸出功率240W,求出額定工

作電流和內(nèi)阻消耗電壓，根據(jù)歐姆定律確定電源內(nèi)阻。

電動機的輸入功率為電源的輸出功率，根據(jù)能量守恒定律求出電動機內(nèi)阻消耗功率，計

算電動機內(nèi)阻。

根據(jù)動能定理求解a行車加速時間。

根據(jù)電荷量定義式求解放電時間。

【解答】解：A、自行車正常工作時電源輸出電壓為40V,額定輸出功率240W,則額定

工作電流：I=E=6A,動力電源的銘牌為“48V,12Ah"，則電源電動勢：E=48V,則

U

內(nèi)阻消耗的電壓：Ur=E-U=8V,

UA

根據(jù)歐姆定律可知，內(nèi)阻：r故A錯誤；

I3

B、電動機的輸入功率為電源的輸出功