一、電功和電功率
1．電功
(1)電功是指電路中靜電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：W＝UIt.
單位：焦耳，符號為J.
常用的單位：千瓦時(kW·h)，也稱“度”，1 kW·h＝3.6×106 J.
2．電功率
(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比．
(2)公式：P＝eq \f(W,t)＝UI.
(3)單位：瓦特，符號為W.
(4)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)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比．
(2)表達(dá)式：Q＝I2Rt.
2．熱功率
(1)定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率．
(2)表達(dá)式：P熱＝I2R.
(3)物理意義：表示電流發(fā)熱快慢的物理量．
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(jī)從電源獲得能量，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即P電＝P機(jī)＋P損，其中P電＝UI，P損＝I2R.
技巧點撥
一、電功和電熱
1．電功和電功率
W＝UIt是電功的計算式，P＝UI是電功率的計算式，適用于任何電路．
2．電熱和熱功率
Q＝I2Rt是電熱的計算式，P熱＝I2R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
(1)串聯(lián)電路中各個電阻的電功率跟它的阻值成正比，即eq \f(P1,R1)＝eq \f(P2,R2)＝…＝eq \f(Pn,Rn)＝I2.
(2)并聯(lián)電路中各個電阻的電功率跟它的阻值成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2.
(3)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
(1)用電器正常工作時所消耗的功率叫作額定功率．當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓U額時，電流達(dá)到額定電流I額，電功率也達(dá)到額定功率P額．且P額＝U額I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
(1)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．
(2)非純電阻電路：含有電動機(jī)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(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能．例如電動機(jī)P總＝P出＋P熱．
2．純電阻電路和非純電阻電路的比較
例題精練
1．（2020秋?杭州月考）如圖是某品牌吊扇的相關(guān)參數(shù)，假設(shè)吊扇的吊桿下方的轉(zhuǎn)盤與扇葉的總質(zhì)量為7kg，則吊扇（g＝10m/s2）（ ）
A．吊扇的內(nèi)電阻為880Ω
B．以額定功率工作時通過吊扇的電流為0.3A
C．正常工作時吊扇機(jī)械功率小于55W
D．正常工作時吊桿對轉(zhuǎn)盤的拉力大于70N
【分析】根據(jù)公式P＝UI即可求出電風(fēng)扇的額定電流；不能由歐姆定律求電風(fēng)扇的電阻值；電風(fēng)扇消耗的電功率轉(zhuǎn)化為熱功率與機(jī)械功率。根據(jù)牛頓第三定律確定拉力與重力的大小關(guān)系。
【解答】解：A、該電風(fēng)扇的額定電壓是220V，額定功率是55W，若按純電阻計算，則R＝＝880Ω，由于電機(jī)不是純電阻電路，故A錯誤；
B、由P＝UI可知額定電流：I＝＝0.25A，故B錯誤；
C、電風(fēng)扇消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能與內(nèi)能，所以正常工作時吊扇機(jī)械功率小于55 W．故C正確；
D、正常工作時吊扇將空氣向下吹動，對空氣有向下的作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，空氣對電風(fēng)扇有向上的作用力，由平衡條件有：吊桿對轉(zhuǎn)盤的拉力F等于重力G減去空氣對電風(fēng)扇的作用力F風(fēng)，即F＝G﹣F風(fēng)＜G，所以吊桿對轉(zhuǎn)盤的拉力小于70 N．故D錯誤。
故選：C。
【點評】對于電動機(jī)電路，要正確區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路：當(dāng)電動機(jī)正常工作時，是非純電阻電路。
2．（2021?諸暨市模擬）如圖所示為振動手電筒的示意圖，通過搖晃手電筒使磁鐵與線圈發(fā)生相對運(yùn)動來給儲電器充電，儲電器再給LED燈泡供電。一般來回?fù)u晃手電筒的平均作用力約為2.0N，平均速度約為0.85m/s，機(jī)械能的四分之三可以轉(zhuǎn)化成LED燈泡正常發(fā)光時的電能。已知LED燈泡正常發(fā)光的電壓為3.1V，電流為32mA.下列說法正確的是（ ）
A．.搖晃過程線圈磁通量保持不變
B．.LED燈泡的電阻約為1000Ω
C．.搖晃手電筒的機(jī)械功率約0.1W
D．.手電筒搖晃1min，燈泡約可正常發(fā)光12min
【分析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律判斷磁通量是否變化，根據(jù)歐姆定律求燈泡的電阻，功率的表達(dá)式P＝Fv求機(jī)械功率，根據(jù)能量守恒求燈泡正常發(fā)光的時間。
【解答】解：A、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，搖晃過程線圈磁通量保持變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A錯誤；
B、LED燈泡的電阻為＝＝100Ω，故B錯誤；
C、搖晃手機(jī)的機(jī)械功率約為P＝Fv＝2.0×0.85W＝1.7W，故C錯誤；
D、手機(jī)搖晃時間t＝1min＝60s，轉(zhuǎn)化為電能為E＝Ptη
這些電能用于燈泡發(fā)光的時間為t'，則E＝UIt'
解得：t'≈770s≈12.8min
故D正確。
故選：D。
【點評】解題的關(guān)鍵是根據(jù)能量守恒，機(jī)械能和電能之間相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中由轉(zhuǎn)化效率。
隨堂練習(xí)
1．（2021?諸暨市模擬）如圖所示是某城市廣場水柱噴泉的夜景。從遠(yuǎn)處眺望，根據(jù)周圍建筑估計水柱約有40層樓高；在近處觀察，噴泉管口的直徑約為10cm。請估算連接噴泉電動機(jī)的輸出功率約（ ）
A．5×103WB．5×105wC．5×107WD．5×109W
【分析】根據(jù)能量守恒，電動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水的動能，求出t時間內(nèi)電動機(jī)噴出水的體積，求出t時間內(nèi)噴出水的動能。
【解答】解：水豎直方向運(yùn)動的最大高度約為h＝120m，水從電動機(jī)噴出的速度為v0，根據(jù)機(jī)械能守恒：，
解得：v0＝20m/s
t時間內(nèi)噴出水的質(zhì)量為：M＝vt××ρ
噴出水的動能為：
電動機(jī)輸出功率P＝
解得：P＝5×105W
故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
【點評】解題的關(guān)鍵是利用能量守恒電動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水的動能。
2．（2021?嵊州市模擬）“碳達(dá)峰”是指我國承諾2030年前，二氧化碳排放達(dá)到峰值后將逐步降低，不再增長，這一莊重承諾體現(xiàn)了我國的科技實力。其中節(jié)能減排的一條重要措施就是逐步將我國現(xiàn)有的約2億只傳統(tǒng)路燈替換成使用風(fēng)能和太陽能的風(fēng)光互補(bǔ)路燈，如圖為某公司生產(chǎn)的風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈外形圖和電路原理圖。已知每燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤可以發(fā)電3000千瓦時，排放二氧化碳2.61噸，若將我國現(xiàn)有的40%的傳統(tǒng)路燈替換成風(fēng)光互補(bǔ)路燈，按每只傳統(tǒng)路燈功率400瓦、每天工作10小時計算，這一條措施一年可減少二氧化碳的排放量約為（ ）
A．2.5×1011噸B．2.5×108噸C．1×1011噸D．1×108噸
【分析】根據(jù)電功率的公式可以求出路燈一年消耗的電能，從而可以算出每個路燈1年可減小二氧化碳的排放量，即可求得一年可減少二氧化碳的排放量。
【解答】解：400W的路燈一年消耗的電能為：W＝Pt＝0.4kW×10h×365＝1460kW?h，則每路燈1年可減小二氧化碳的排放量為：m＝t＝1.27t，40%路燈＝1×108t，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
【點評】該題主要考查對電功率的公式的理解和掌握的程度，代入相關(guān)的公式即可求出。
3．（2021春?荔灣區(qū)校級期中）如圖甲所示是一個“簡易電動機(jī)”，一節(jié)5號干電池的正極向上，一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極，將一段裸銅導(dǎo)線彎成圖中所示形狀的線框，線框上端的彎折位置與正極良好接觸，下面彎曲的兩端與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會轉(zhuǎn)動起來。該“簡易電動機(jī)”的原理圖如圖乙所示。關(guān)于該“簡易電動機(jī)”，下列說法正確的是（ ）
A．從上往下看，該“簡易電動機(jī)”順時針旋轉(zhuǎn)
B．電池的輸出功率等于線框轉(zhuǎn)動的機(jī)械功率
C．線框①、②兩部分導(dǎo)線電阻在電路中是串聯(lián)關(guān)系
D．線圈轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時的電流比開始轉(zhuǎn)動時的大
【分析】線圈轉(zhuǎn)動是因為通電導(dǎo)線在磁場內(nèi)受到安培力作用，只有一端接觸也可以轉(zhuǎn)動，改變磁極方向轉(zhuǎn)動方向也改變；由于有內(nèi)能產(chǎn)生，所以總功率大于機(jī)械功率；感應(yīng)電流阻礙原來電流的大小。
【解答】解：A、線框的上下兩條邊受到安培力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動的，根據(jù)左手定則可以判斷從上往下看，線框?qū)⒆鲰槙r針轉(zhuǎn)動，故A正確；
B、電池輸出的電動率一部分用來用于線框的發(fā)熱功率，一部分提供線框轉(zhuǎn)動的機(jī)械功率，所以電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率，故B錯誤；
C、線框①、②兩部分導(dǎo)線電阻在電路中是并聯(lián)關(guān)系，故C錯誤；
D、穩(wěn)定時，因?qū)Ь€切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電源相反，則線框中電流比剛開始轉(zhuǎn)動時的小，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題考查了安培力。注意點：這個小實驗線框的轉(zhuǎn)動原理不是電磁感應(yīng)而是電流在磁場中安培力作用。
綜合練習(xí)
一．選擇題（共20小題）
1．（2021?徐匯區(qū)二模）一定值電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓，經(jīng)一段時間通過該電阻的電荷量為0.2C，消耗的電能為0.6J。為在相同時間內(nèi)使通過該電阻的電荷量為0.6C，則在其兩端需加的電壓為（ ）
A．1VB．3VC．6VD．9V
【分析】利用W＝qU，求出電阻的電壓，依據(jù)U＝IR，通過電流的變化求出變化后的電壓。
【解答】解：由電功表達(dá)式W＝UIt＝Uq，即，由知在相同時間內(nèi)使通過該電阻的電荷量變?yōu)?.6C時，即電量變?yōu)樵瓉淼?倍，故電流變?yōu)樵瓉淼?倍，由U＝IR，因為R不變，所以電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，即電壓變?yōu)閁′＝3U＝3×3V＝9V，故D正確，ABC錯誤.
故選：D。
【點評】本題考查電流做功表達(dá)式、電流定義式、歐姆定律等電路中的基本規(guī)律，作答時需將上述規(guī)律有機(jī)結(jié)合起來。本題是一道考查基礎(chǔ)知識的好題。
2．（2021春?市中區(qū)校級月考）如圖所示的電路中，輸入電壓U恒為8V，燈泡L標(biāo)有“3V，6W”字樣。若燈泡恰能正常發(fā)光，以下說法不正確的是（ ）
A．電動機(jī)的輸入功率是10W
B．電動機(jī)的電阻為2.5Ω
C．電動機(jī)的輸出功率無法計算
D．整個電路消耗的電功率是16W
【分析】先根據(jù)燈泡的數(shù)據(jù)計算出電路中的電流，然后根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點計算出電動機(jī)兩端的電壓，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)的公式計算出電動機(jī)的三個功率。根據(jù)求出電路中消耗的功率。
【解答】解：A、燈泡恰能正常發(fā)光，電路中電流為I＝，I＝2A，
根據(jù)分壓原理，有電動機(jī)兩端電壓為U電＝U﹣U燈，U電＝5V，
則電動機(jī)的輸入功率為P電＝U電I，P電＝10W，故A正確，與題意不符；
B、該電路為非純電阻電路，歐姆定律不再適用，故雖然可以求出電動機(jī)兩端電壓和電路中電流，但不能求出電動機(jī)的電阻。故B錯誤，與題意相符；
C、根據(jù)B項分析可知，電動機(jī)的輸出功率不可求。故C正確，與題意不符；
D、整個電路消耗的電功率為 故D正確，與題意不符。
本題選不正確的，ACD說法正確，因此不符合題目要求，B的說法是錯誤的，
故選：B。
【點評】本題考查電功率的相關(guān)計算，電動機(jī)的三個功率計算方式一定要牢牢掌握，認(rèn)識和區(qū)分串聯(lián)電路電壓、電流的特點是解題的基礎(chǔ)。
3．（2021春?浙江月考）新能源電動汽車是當(dāng)代生活中重要的交通工具。某品牌觀光新能源電動車的動力電源上的銘牌標(biāo)有“120V、250Ah”字樣。假設(shè)工作時電源的輸出電壓恒為120V，額定輸出功率3kW。根據(jù)上述有關(guān)數(shù)據(jù)，下列說法不正確的是（ ）
A．電動汽車保持額定功率行駛的最長時間是10h
B．額定工作電流為25A
C．動力電源充滿電后儲存的電能為1.08×108J
D．電動機(jī)的內(nèi)阻為4.8Ω
【分析】電源上的銘牌標(biāo)“120V、250Ah”，可知電源的輸出電壓，及存儲的電能總量；電源的輸出電壓恒為120V，額定輸出功率3kW，可計算保持額定功率行駛時的總電流及行駛的最長時間。
【解答】解：A、電動汽車保持額定功率行駛的最長時間是t＝＝h＝10h，故A正確；
B、汽車保持額定功率行駛時的總電流：I＝＝＝25A，故B正確；
C、動力電源充滿電后儲存的電能E＝QU＝ItU＝25×10×3600×120J＝1.08×108J，故C正確
D、電動機(jī)是非純電阻用電器，電動機(jī)輸出功率未知，無法求出電動機(jī)內(nèi)阻，故D錯誤；
本題選不正確，
故選：D。
【點評】本題考查了電功、電功率、電能的理解與計算；解題關(guān)鍵會在銘牌中提取有用信息。
4．（2020秋?朝陽區(qū)月考）表格列出了某品牌電動自行車及所用電動機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計自身機(jī)械損耗，若該車在額定狀態(tài)下以最大速度行駛，則下列選項正確的是（ ）
A．電動機(jī)的線圈電阻一定大于4Ω
B．Ah是能量單位
C．該車受到的阻力為24N
D．電動機(jī)的線圈的熱功率為96W
【分析】先由題中所給參數(shù)獲取電壓、電流以及輸出功率等信息，再根據(jù)和P＝Fv計算結(jié)果
【解答】解：AD、已知該電動自行車的額定電壓為48V，額定電流為12A，
則該電動機(jī)的輸入功率為P＝UI＝48×12W＝576W，
已知額定輸出功率為480W，則線圈的發(fā)熱功率為
Pr＝P﹣P輸出＝（576﹣480）W＝96W
則由
可得，故A錯誤，D正確；
B、A（安培）是電流I單位，h是時間t單位，
由It＝q，可知Ah電荷量的單位，故B錯誤；
C.當(dāng)汽車速度最大時，汽車做勻速直線運(yùn)動，則牽引力等于阻力，即F＝f，
則此時額定輸出功率為P輸出＝480W
最大行駛速度為v＝20km/h≈5.6m/s
則牽引力大小為
故阻力大小f＝F＝85.7N，故C錯誤；
故選：D。
【點評】題目考查了電功率相關(guān)知識，要求能夠在圖中獲取有用信息，進(jìn)行功率相關(guān)計算
5．（2020秋?嘉興期末）如圖所示，表是某種共享汽車的主要參數(shù)。根據(jù)表格信息，則下列說法正確的是（ ）
A．工作時，電動汽車的電動機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能
B．電池容量44kW?h指的是汽車電池充滿電時的電量
C．標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車以36km/h的速度勻速行駛10min消耗的電能為1.5kW?h
D．若標(biāo)準(zhǔn)承載下汽車速度為54km/h，則此時汽車電動機(jī)最大輸出功率不小于13.5kW
【分析】電動機(jī)工作時的能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，kW?h是一個電能單位，勻速行駛時根據(jù)二力平衡，牽引力大小等于阻力大小，計算出阻力就能利用P＝Fv求出功率，再利用W＝Pt就能求出所消耗的電能。
【解答】解：A、工作時，電動汽車的電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A選項錯誤；
B、電池容量44kW?h指的是汽車充滿電時的電能，故B選項錯誤；
C、由二力平衡知識，汽車勻速行駛時的牽引力為：
F＝f＝0.09G＝0.09×（800+200）×10N＝900N，
汽車以36km/h（10m/s）的速度勻速行駛時的功率為：
P＝Fv＝900×10W＝9kW.
汽車勻速行駛10min消耗的電能為：
W＝Pt＝9×kW?h＝1.5kW?h.
實際情況中電能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以實際消耗電能會大于1.5kW?h，故C選項錯誤；
D、汽車以54km/h（15m/s）的速度行駛時的功率為：
P＝Fv＝900×15W＝13.5kW，則汽車最大輸出功率不小于13.5kW，故D選項正確。
故選：D。
【點評】本題考查了電動機(jī)能量轉(zhuǎn)化，電能單位，功與功率的公式計算；計算時注意聯(lián)系實際情況。
6．（2020秋?徐匯區(qū)校級期末）作為一個負(fù)責(zé)任的大國，我國今年在聯(lián)合國大會中承諾2060年實現(xiàn)碳中和。發(fā)展電動汽車是實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要一步，電動汽車的核心部件之一是直流電機(jī)。小明在科創(chuàng)實驗中將直流電機(jī)和電源相連，調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速以改變電機(jī)的輸出功率。已知整個過程中，電源電動勢、電源內(nèi)阻r以及電機(jī)線圈內(nèi)阻R都保持不變，且R＝3r。則當(dāng)電機(jī)的輸出功率達(dá)到最大值時，電機(jī)輸出功率與電源總功率之比為（ ）
A．0B．0.25C．0.5D．0.75
【分析】首先求出輸出功率P＝I（E﹣Ir）﹣I2R，根據(jù)二次函數(shù)關(guān)系，求出最大輸出功率的數(shù)值；其次根據(jù)P總＝EI求得總功率，最后求出兩者的比值。
【解答】解：設(shè)電源電動勢為E，回路中的電流為I，則此時電動機(jī)輸出功率：
P＝I（E﹣Ir）﹣I2R＝IE﹣I2r﹣I2?3r＝IE﹣4I2r.
則當(dāng)I＝＝時，功率Pmax＝，
電源總功率P總＝EI＝，所以Pmax：P總＝：＝0.5，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查閉合電路功率的最大值問題，需要用到求解二次函數(shù)的最大值知識。
7．（2020秋?宿州期末）如圖所示，定值電阻的阻值為5Ω，電動機(jī)M的線圈電阻值為2Ω，a、b兩端加有44V的恒定電壓，理想電壓表的示數(shù)為24V，由此可知（ ）
A．通過電動機(jī)的電流為12A
B．電動機(jī)輸入功率為288W
C．電動機(jī)線圈的熱功率為64W
D．電動機(jī)輸出功率為64W
【分析】根據(jù)ab兩端的電壓和電壓表的示數(shù)，求出R兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出通過電動機(jī)的電流；根據(jù)P＝UI求出電動機(jī)的輸入功率；根據(jù)P熱＝I2r求出電動機(jī)的熱功率；電動機(jī)的輸出功率等于輸入功率減去電動機(jī)線圈的熱功率。
【解答】解：A、根據(jù)串聯(lián)電路得特點，由歐姆定律，可得通過電動機(jī)的電流：I＝＝A＝4A，故A錯誤；
B、根據(jù)功率公式，可得電動機(jī)輸入功率為：P＝UI＝24×4W＝96W，故B錯誤；
C、根據(jù)焦耳定律，可得電動機(jī)線圈的熱功率為：P熱＝I2rM＝42×2W＝32W，故C錯誤；
D、電動機(jī)的輸出功率：P出＝P﹣P熱＝96W﹣32W＝64W，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查的是電動機(jī)功率問題，解決本題的關(guān)鍵是要明確電動機(jī)為非純電阻用電器，不能使用歐姆定律，以及知道電動機(jī)的輸出功率等于輸入功率減去電動機(jī)內(nèi)部消耗的功率。
8．（2020秋?煙臺期末）有一額定電流為2A的直流電動機(jī)，線圈電阻為0.5Ω，它在正常工作時對外做功的功率為6W，則在正常工作時，電動機(jī)（ ）
A．兩端的電壓為1VB．兩端的電壓為3V
C．發(fā)熱的功率為4WD．消耗的電功率為8W
【分析】根據(jù)焦耳定律求得電動機(jī)正常工作時的熱功率；根據(jù)電動機(jī)的輸出功率P出＝P﹣P熱，求得電動機(jī)消耗的電功率；根據(jù)電動機(jī)消耗的電功率公式P＝UI，求得電動機(jī)兩端的電壓。
【解答】解：CD、根據(jù)焦耳定律，可得電動機(jī)正常工作時的發(fā)熱功率為：P熱＝I2RM＝22×0.5W＝2W，電動機(jī)正常工作時對外做功的功率為6W，
即電動機(jī)的輸出功率為：P出＝P﹣P熱，解得電動機(jī)消耗的電功率為：P＝P出+P熱＝6W+2W＝8W，故C錯誤，D正確；
AB、根據(jù)電動機(jī)消耗的電功率P＝UI，解得電動機(jī)兩端的電壓為：U＝＝V＝4V，故AB錯誤。
故選：D。
【點評】本題考查了電動機(jī)的功率問題，要明確電動機(jī)為非純電阻電路，歐姆定律不成立。
9．（2020秋?臺州期末）為了測出電視機(jī)機(jī)頂盒在待機(jī)時的電功率，某同學(xué)在國慶外出旅游期間，關(guān)閉家中其他用電器的電源，用電能表測出機(jī)頂盒待機(jī)時消耗的電能，數(shù)據(jù)如表所示。若臺州市有200萬戶家庭，按每戶家庭一臺機(jī)頂盒，每天機(jī)頂盒待機(jī)20h，每度電按0.5元計算，我市所有家庭一天總共額外支付的電費為（ ）
A．20萬元B．24萬元C．200萬元D．240萬元
【分析】根據(jù)電表讀數(shù)知一天消耗的電量，然后算出20h全市共消耗的電能，最后乘以單價得到多支出的錢額外支付的電費。
【解答】解：根據(jù)電表讀出一家一天消耗的電能為W＝（3524.6kW?h﹣3523.4kW?h）＝0.24kW?h，我市20h共消耗電能W總＝200×104×0.24×kW?h＝4.0×105kW?h，
我市所有家庭一天總共額外支付的電費為：0.5×4.0×105元＝2.0×105元＝20萬元，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
【點評】此題是簡單的關(guān)于電能計算題目，注意各數(shù)量之間的關(guān)系即可。
10．（2020秋?肇慶期末）近年來，機(jī)器人逐漸走入我們的生活。如圖所示，某科技小組在研究機(jī)器人內(nèi)部直流電動機(jī)的性能時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電動機(jī)兩端電壓為U1、通過的電流為I1時，電動機(jī)沒有轉(zhuǎn)動。當(dāng)電動機(jī)兩端電壓為U2、通過的電流為I2時，電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動。則這臺電動機(jī)正常工作時的輸出功率為（ ）
A．U1I1﹣B．U2I2﹣
C．U2I2﹣U1I1D．U2I2
【分析】電機(jī)沒有轉(zhuǎn)動，可以視為純電阻，根據(jù)歐姆定律求解電動機(jī)電阻，當(dāng)電機(jī)正常工作時，輸出功率P＝U2I2﹣。
【解答】解：電機(jī)沒有轉(zhuǎn)動，可以視為純電阻，電阻r＝，當(dāng)電機(jī)正常工作時，輸出功率P＝U2I2﹣＝U2I2﹣，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
【點評】此題需要知道當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)動時為純電阻電路，滿足歐姆定律；當(dāng)電動機(jī)正常工作，不滿足歐姆定律，輸出功率等于總的電功率減去熱功率。
11．（2020秋?順德區(qū)期末）為手機(jī)電池充電時，充電寶輸出電能轉(zhuǎn)化為手機(jī)電池的化學(xué)能和內(nèi)能，等效電路如圖所示。在充電開始后的時間內(nèi)，充電寶的輸出電壓U與輸出電流I都恒定，若手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，則t時間內(nèi)（ ）
A．輸出電流I＝
B．充電寶自身的熱功率為I2r
C．充電寶輸出的電能為UIt
D．手機(jī)電池儲存的化學(xué)能為UIt
【分析】充電寶和手機(jī)電池都是非純電阻電路，其充電和放電過程是電能和化學(xué)能轉(zhuǎn)化的過程，根據(jù)能量守恒定律列式求解。
【解答】解：A、手機(jī)電池非純電阻電路，所以輸出電流I≠，故A錯誤；
B、充電寶內(nèi)的電流也是I，但其內(nèi)阻未知，所以產(chǎn)生的熱功率不一定為I2r，故B錯誤；
C、充電寶的輸出電壓U、輸出電流I，所以t時間內(nèi)充電寶輸出的電能為UIt，故C正確；
D、由題的已知可得電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能為UIt﹣I2rt，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題關(guān)鍵明確充電電路中的能量轉(zhuǎn)化情況，同時要知道電路電阻消耗功率的計算符合焦耳定律。
12．（2020秋?鼓樓區(qū)校級期末）下列器件中，利用電流的熱效應(yīng)工作的是（ ）
A．變壓器B．安檢門C．電容器D．電熱水壺
【分析】電流有三大效應(yīng)，熱效應(yīng)、磁效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，熱效應(yīng)就是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，由此分析。
【解答】解：A、變壓器是關(guān)鍵互感現(xiàn)象工作的，不是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故A錯誤；
B、安檢門是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，不是電流的熱效應(yīng)，故B錯誤；
C、電容器是儲存電荷的元件，不是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，故C錯誤；
D、電熱水壺將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故D正確。
故選：D。
【點評】本題關(guān)鍵是明確電流的三大效應(yīng)，熟悉常見的電學(xué)儀器的工作原理，知道電流的熱效應(yīng)是電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
13．（2020秋?平羅縣校級期末）如圖所示的電路中，AB兩端的電壓U恒為14V，燈泡L標(biāo)有“6V、12W”字樣，電動機(jī)線圈的電阻RM＝0.5Ω。若燈泡恰能正常發(fā)光，且電機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則以下說法中正確的是（ ）
A．電動機(jī)的輸出功率是14W
B．電動機(jī)的輸入功率是24W
C．電動機(jī)的熱功率是1.0W
D．整個電路消耗的電功率是30W
【分析】電動機(jī)的輸入功率為P入＝UI，根據(jù)燈泡正常發(fā)光求出電流，電動機(jī)兩端的電壓U等于輸入電壓減去燈泡的電壓；電動機(jī)的輸出功率P出＝P入﹣I2RM，整個電路消耗的功率P總＝UI。
【解答】解：ABC、電動機(jī)兩端的電壓為：UM＝U﹣UL＝14V﹣6V＝8V
整個電路中的電流為：I＝＝A＝2A
所以電動機(jī)的輸入功率為：P入＝UMI＝8×2W＝16W
電動機(jī)的發(fā)熱功率為：P熱＝I2RM＝22×0.5W＝2W
則電動機(jī)的輸出功率為：P出＝P入﹣P熱＝（16﹣2）W＝14W，故A正確，BC錯誤；
D、整個電路消耗的功率為：P總＝UI＝14×2W＝28W，故D錯誤。
故選：A。
【點評】解決本題的關(guān)鍵知道電動機(jī)的功率是如何分配的，明確輸入功率由公式P＝UI求解，熱功率由P＝I2RM，根據(jù)功率關(guān)系求解輸出功率。
14．（2020秋?徐匯區(qū)校級期末）兩個燈泡分別標(biāo)有“6V，3W”和“6V，4W”的字樣，將這兩個燈泡串聯(lián)或并聯(lián)后接入電源。為了保證電路安全工作，并假定燈泡電阻恒定，兩種情況下兩燈泡的總功率最大可以達(dá)到（ ）
A．串聯(lián)時5.25W，并聯(lián)時5.25W
B．串聯(lián)時5.25W，并聯(lián)時7W
C．串聯(lián)時7W，并聯(lián)時5.25W
D．串聯(lián)時7W，并聯(lián)時7W
【分析】由串、并聯(lián)電路的電流與電壓的關(guān)系進(jìn)行分析。
【解答】解：此時若將兩個燈泡并聯(lián)進(jìn)電路中，假設(shè)電源電壓為6V，則此時兩燈泡的電壓均為6V，功率均為額定功率，則總功率為P＝P1+P2＝3W+4W＝7W，
若將兩個燈泡串聯(lián)進(jìn)電路中，則此時兩個燈泡的額定電流為：，，則回路中通過的最大電流為0.5A，此時兩燈泡的電阻為：，，
則此時兩個燈泡的功率為：，，則回路中的總功率為P＝5.25W，故B正確，ACD錯誤；
故選：B。
【點評】本題主要考查了串、并聯(lián)電路中功率問題，解題關(guān)鍵在于為了保證電路安全，回路中的電流不能超過任意一個燈泡的額定電流。
15．（2020秋?懷仁市期末）如圖所示是一個直流電動機(jī)提升重物的裝置重物質(zhì)量m＝50kg，電源電壓U＝100V，不計各處的摩擦，當(dāng)電動機(jī)以v＝0.9m/s的恒定速度將重物向上提升1m時，電路中的電流I＝5A，g取10m/s2，由此可知（ ）
A．電動機(jī)線圈的電阻r＝2ΩB．電動機(jī)線圈的電阻r＝1Ω
C．此過程中無用功為50JD．該裝置的效率為80%
【分析】重物勻速上升，電機(jī)對重物的拉力等于重力，所以拉力的功率等于重力的功率；電動機(jī)的電功率等于機(jī)械功率加熱功率；無用功為電機(jī)內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量；裝置的效率為η＝%。
【解答】解：AB、重物勻速上升，電機(jī)對重物的拉力等于重力，所以拉力的功率等于重力的功率，
即P機(jī)＝mgv＝50×10×0.9W＝450W。
又電動機(jī)的電功率等于機(jī)械功率加熱功率，UI＝P機(jī)+I2r 得r＝2Ω，故B錯誤，A正確；
C、無用功為電機(jī)內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量，Q＝I2rt＝52×2×J＝J，故C錯誤；
D、裝置的效率為η＝%＝%＝90%，故D錯誤。
故選：A。
【點評】解題的關(guān)鍵是熟悉電動機(jī)的電功率等于機(jī)械功率加熱功率，這是一道基礎(chǔ)題。
16．（2020秋?貴陽期末）一定值電阻兩端加上某一穩(wěn)定直流電壓，某段時間內(nèi)通過該電阻的電荷量為0.2C，消耗的電能為0.6J。若相同時間內(nèi)通過該電阻的電荷量為0.4C，則該電阻兩端所加的電壓和消耗的電能分別是（ ）
A．3V，1.2JB．3V，2.4JC．6V，1.2JD．6V，2.4J
【分析】根據(jù)W′＝U′q變形可求出電壓，根據(jù)I＝可知，當(dāng)時間相同，由電荷量的關(guān)系可知電流關(guān)系，因為電阻不變，根據(jù)U＝IR，由電流關(guān)系可知電壓關(guān)系，即可求出電阻絲兩端所加電壓U；根據(jù)W＝UQ可求出電阻絲在這段時間內(nèi)消耗的電能W。
【解答】解：因為電阻絲在通過0.2C的電量時，消耗的電能是0.6J，所以此時電壓為：U′＝＝V＝3V
當(dāng)在相同的時間內(nèi)通過電阻絲的電量是0.4C時，根據(jù)I＝可知，I＝2I′
根據(jù)U＝IR可知，電阻不變，此時電阻絲兩端電壓：U＝2U′＝2×3V＝6V
電阻絲在這段時間內(nèi)消耗的電能為：W＝Uq＝6V×0.4C＝2.4J，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
【點評】本題考查了電量和電功的計算及歐姆定律的應(yīng)用，本題由于不知道時間不能求出電流，只能根據(jù)相關(guān)公式找出相關(guān)關(guān)系來求解。
17．（2020秋?大通縣期末）如圖所示的電路圖，已知電動機(jī)內(nèi)電阻r＝1Ω，定值電阻R＝9Ω，直流電壓U＝180V（內(nèi)阻不計），理想電壓表示數(shù)UV＝135V，則電動機(jī)機(jī)械功率為（ ）
A．650WB．675WC．800WD．900W
【分析】先根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點計算出定值電阻兩端的電壓，然后根據(jù)歐姆定律計算出電路中的電流；電動機(jī)兩端電壓與電流之積等于電動機(jī)消耗的電功率，電動機(jī)的電功率與熱功率之差等于電動機(jī)的機(jī)械功率。
【解答】解：穩(wěn)定后電阻R兩端的電壓為：UR＝U﹣UV＝180V﹣135V＝45V，根據(jù)歐姆定律可得電路中的電流為：I＝＝A＝5A
電動機(jī)的總功率為：P＝UVI＝135×5W＝675W
電動機(jī)的發(fā)熱功率為：Pr＝I2r＝52×1W＝25W
所以電動機(jī)機(jī)械功率為：P機(jī)＝P出＝P﹣Pr＝675W﹣25W＝650W，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
【點評】電動機(jī)不是純電阻，所以計算電動機(jī)當(dāng)中的電流不能根據(jù)歐姆定律計算，需要根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等來獲得。
18．（2020秋?白山期末）吸塵器已經(jīng)廣泛地進(jìn)入了千家萬戶，某微型吸塵器的直流電動機(jī)的內(nèi)阻一定，把它接入電壓為0.2V的電路時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得此時流過電動機(jī)的電流為0.4A；若把電動機(jī)接入電壓為2V的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流為1A。下列判斷正確的是（ ）
A．電動機(jī)線圈的電阻為2Ω
B．電動機(jī)正常工作時消耗的功率為1.5W
C．電動機(jī)正常工作時的輸出功率為0.5W
D．電動機(jī)正常工作時的效率為75%
【分析】電動機(jī)不轉(zhuǎn)時，電動機(jī)相當(dāng)于純電阻，根據(jù)歐姆定律可求出電動機(jī)線圈的電阻；
根據(jù)P＝UI可求出電動機(jī)正常工作時消耗的總功率，根據(jù)P＝I2R可求出電動機(jī)的熱功率，總功率與熱功率之差即為正常工作時的輸出功率。
【解答】解：A、電動機(jī)不轉(zhuǎn)時，電能全部轉(zhuǎn)化為電阻發(fā)熱產(chǎn)生的熱量，根據(jù)歐姆定律可知，線圈電阻為：R＝＝Ω＝0.5Ω，故A錯誤；
B、電動機(jī)正常工作時消耗的電功率為：P＝U2I2＝2V×1A＝2W，故B錯誤；
C、電阻發(fā)熱消耗的功率為：P熱＝I2R＝12×0.5W＝0.5W，故電動機(jī)正常工作時的輸出功率為：P出＝P﹣P熱＝2W﹣0.5W＝1.5W，故C錯誤；
D、由BC項分析可知，電動機(jī)正常工作的效率為：η＝×100%＝×100%＝75%，故D正確；
故選：D。
【點評】對于電功率的計算，一定要分析清楚是不是純電阻電路，對于非純電阻電路，總功率用P＝UI計算，發(fā)熱功率用P＝I2R計算。
19．（2020秋?陽泉期末）在如圖甲所示的電路中，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中的總電流為0.25A，則（ ）
A．L1上的電壓為L2上電壓的2倍
B．L1消耗的電功率為0.75 W
C．L2的電阻為12Ω
D．L1、L2消耗的電功率的比值小于4：1
【分析】L2和L3并聯(lián)后與L1串聯(lián)，L2和L3的電壓相同，電流也相同，電路中的總電流為0.25A，從而求出通過三個燈泡的電流，由圖乙讀出三個燈泡兩端的電壓，由R＝求出L2的電阻，根據(jù)P＝UI求L1、L2消耗的電功率的比值。
【解答】解：A、L2和L3并聯(lián)后與L1串聯(lián)，L2和L3的電壓和電流均相同，則L1的電流為L2電流的2倍，由于燈泡是非線性元件，所以L1的電壓不是L2電壓的2倍，故A錯誤；
B、根據(jù)圖象可知，當(dāng)電流為0.25A時，電壓U＝3V，所以L1消耗的電功率 P＝UI＝0.75W，故B正確；
C、L2的電流為0.125A，由圖可知，此時L2的電壓小于0.5V，根據(jù)R2＝可知，L2的電阻小于4Ω，故C錯誤；
D、根據(jù)P＝UI可知，L2消耗的電功率P2＜0.125×0.5＝0.0625W，所以L1、L2消耗的電功率的比值大于4；1，故D錯誤；
故選：B。
【點評】本題的關(guān)鍵是搞清電路的結(jié)構(gòu)，能夠從圖中讀出有效信息，對于線性元件，R＝＝，但對于非線性元件，R＝≠。
20．（2020秋?鼓樓區(qū)校級期中）如圖所示，將燈泡L和電動機(jī)串聯(lián)接在電壓為12V的理想電源兩端，已知燈泡規(guī)格為“6V 12W”，電動線圈電阻為1Ω，當(dāng)燈泡正常發(fā)光，下列說法不正確的是（ ）
A．電動機(jī)的輸出功率為16W
B．電動機(jī)的輸入功率為8W
C．電動機(jī)的熱功率為4W
D．若利用該電動帶動起重裝置勻速提升20N的重物（忽略一切阻力），10s內(nèi)升高2m
【分析】燈泡正常發(fā)光，燈泡功率等于額定功率，根據(jù)燈泡額定功率與額定電壓求出電路電流，然后根據(jù)功率公式求出電動機(jī)的總功率、熱功率與輸出功率；由P＝Fv求出重物的速度，然后求出重物在10s內(nèi)上升的高度。
【解答】解：ABC、當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，電路電流：I＝I燈額定＝＝＝2A，
電動機(jī)兩端電壓：U＝10V﹣6V＝4V，
電動的輸入功率為：P＝UI＝4×2W＝8W，
電動的熱功率為：P熱＝I2r＝22×1W＝4W，
電動機(jī)的輸出功率：P出＝P總﹣P熱＝8W﹣4W＝4W，故A錯誤，BC正確；
D、若利用該電動帶動起重裝置勻速提升20 N的重物，電動機(jī)輸出功率：P出＝Gv，則重物的速度：v＝＝m/s＝0.2m/s，
10s內(nèi)重物上升的高度：h＝vt＝0.2×10m＝2m，故D正確。
本題選錯誤的，故選：A。
【點評】解決本題的關(guān)鍵知道電動機(jī)屬于非純電阻，知道電動機(jī)的總功率、熱功率和輸出功率的求法，并知道三者之間的關(guān)系。
二．多選題（共10小題）
21．（2021?株洲模擬）用某型號的充電器給一款鋰電池充電，在電池電量從零直至充滿的過程中，充電電壓和充電電流隨時間變化的曲線簡化后如圖所示。據(jù)圖可知（ ）
A．充電時通過鋰電池的電流是直流電
B．實線是電流曲線，虛線是電壓曲線
C．鋰電池的充電功率先增大后減小
D．鋰電池的平均充電功率約為4.0W
【分析】根據(jù)電流的方向判斷是否為直流電，根據(jù)U和I的變化，結(jié)合P＝UI判斷功率的變化，當(dāng)電池達(dá)到電動勢后，充電電流會減小。
【解答】解：A、根據(jù)圖像可知，電流方向未發(fā)生改變，故充電時通過鋰電池的電流是直流電，故A正確；
B、開始充電后，電壓逐漸增大，達(dá)到電動勢后，充電電流逐漸減小，故實線是電壓曲線虛線是電流曲線，故B錯誤；
C、根據(jù)P＝IU可知，鋰電池的充電功率先增大后減小，故C正確；
D、結(jié)合圖像，充電總電能略小于E＝+4.2×＝28152J，功率 P＝，其中t＝100×60s＝6000s，解得P≈4.0W，故D正確。
故選：ACD。
【點評】本題以某種鋰電池充電過程中電池電壓、充電電流隨時間變化的圖象為情景載體，考查了功率以及電能問題。
22．（2021?桃城區(qū)校級模擬）青島市即墨區(qū)鰲山灣一帶受嶗山余脈和海島影響，形成了長達(dá)60多公里的狹長“疾風(fēng)帶”，為風(fēng)力發(fā)電創(chuàng)造了有利條件，目前該地風(fēng)電總裝機(jī)容量已達(dá)18萬千瓦。如圖，風(fēng)力推動三個葉片轉(zhuǎn)動，葉片帶動轉(zhuǎn)子（磁極）轉(zhuǎn)動，在定子（線圈）中產(chǎn)生電流，實現(xiàn)風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)化。已知葉片長為r，風(fēng)速為v，空氣密度為P，流到葉片旋轉(zhuǎn)形成的圓面的空氣中約有速度減速為0，有原速率穿過，不考慮其他能量損耗。下列說法正確的是（ ）
A．一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率約為ρπr2v3
B．一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率約為ρπr2v2
C．空氣對風(fēng)力發(fā)電機(jī)一個葉片的平均作用力約為ρπr2v3
D．空氣對風(fēng)力發(fā)電機(jī)一個葉片的平均作用力約為ρπr2v2
【分析】建立一個“風(fēng)柱”模型，算出“風(fēng)柱”的質(zhì)量，利用動能定理求出“風(fēng)柱”做的功，然后求出功率；根據(jù)動量定理和牛頓第三定律求得空氣對一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均作用力。
【解答】解：AB、建立一個“風(fēng)柱”模型如圖所示：
風(fēng)柱的橫截面積為葉片旋轉(zhuǎn)掃出的面積S＝πr2
經(jīng)過時間t風(fēng)柱長度x＝vt，所形成的風(fēng)柱體積V＝πr2vt
空氣遇到葉片旋轉(zhuǎn)形成的圓面后減速為零，原速率穿過，所以與葉片發(fā)生相互作用的風(fēng)柱質(zhì)量m＝ρV＝ρπr2vt，
根據(jù)動能定理，風(fēng)力在這一段位移做的功W＝Ek＝mv2＝ρπr2vt?v2＝ρπr2v3t
一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得風(fēng)能的功率為：P風(fēng)＝＝ρπr2v3，故A正確，B錯誤；
CD、對與葉片發(fā)生相互作用的那部分空氣為研究對象，規(guī)定空氣流動的方向為正方向，根據(jù)動量定理得：﹣F?t＝0﹣mv
代入數(shù)據(jù)解得：F＝πρr2v2
根據(jù)牛頓第三定律，可知空氣對一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均作用力為：F′＝F＝πρr2v2，
一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)有三個葉片，所以空氣對風(fēng)力發(fā)電機(jī)一個葉片的平均作用力約πρr2v2，故C錯誤，D正確；
故選：AD。
【點評】本題以風(fēng)力發(fā)電機(jī)為情景載體，考查了動能定理、功率、動量定理在實際問題中的應(yīng)用，解決此題的關(guān)鍵是建立適合的物理模型。
23．（2021?潮州二模）USB電風(fēng)扇體積小、便于攜帶，并且采用了新型的無刷直流電機(jī)，比傳統(tǒng)的馬達(dá)風(fēng)扇更安靜、更省電。目前，USB電風(fēng)扇已經(jīng)成了上班族、學(xué)生黨的常備利器。關(guān)于USB電風(fēng)扇，以下說法正確的是（ ）
A．風(fēng)扇正常工作時，同一扇葉上各點角速度大小相等
B．風(fēng)扇正常工作時，同一扇葉上各點線速度大小相等
C．若風(fēng)扇內(nèi)部電機(jī)兩端電壓為U，輸入電流為I，則電機(jī)消耗的總功率：P總＝UI
D．若風(fēng)扇內(nèi)部電機(jī)兩端電壓為U，輸入電流為I，則電機(jī)輸出機(jī)械功率：P出＜UI
【分析】同一扇葉上各點屬于同軸轉(zhuǎn)動，輸入功率等于輸出功率加熱功率。
【解答】解：AB、風(fēng)扇正常工作時，同一扇葉上各點屬于同軸轉(zhuǎn)動，角速度大小相等，故A正確，B錯誤；
C、若風(fēng)扇內(nèi)部電機(jī)兩端電壓為U，輸入電流為I，則電機(jī)消耗的總功率：P總＝UI，故C正確；
D、若風(fēng)扇內(nèi)部電機(jī)兩端電壓為U，輸入電流為I，由于電動機(jī)線圈生熱消耗一部分能量，因此電機(jī)輸出機(jī)械功率：P出＜UI，故D正確。
故選：ACD。
【點評】本題考查電功率相關(guān)知識，比較簡單，注意電機(jī)有熱功率是本題解題關(guān)鍵。
24．（2021春?六合區(qū)月考）如圖所示，曲線C1、C2分別是純電阻直流電路中，內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線，由該圖可知下列說法中正確的是（ ）
A．電源的電動勢為4V
B．電源的內(nèi)電阻為1Ω
C．電源輸出功率最大值為8W
D．電源被短路時，電源消耗的最大功率可達(dá)8W
【分析】當(dāng)電路的內(nèi)電阻和外電阻相等時，電路的輸出的功率最大，根據(jù)圖象可以求得電源的最大輸出功率和電源的內(nèi)阻的大小。
【解答】解：C、根據(jù)圖象可以知道，曲線C1、C2的交點表示電路的內(nèi)外的功率相等，即P＝I2R＝I2r，可知此時的電源的內(nèi)阻和電路的外電阻相等，即此時的電源的輸出的功率是最大的，由圖可知電源輸出功率最大值為4W，所以C錯誤；
B、根據(jù)P＝I2R＝I2r可知，當(dāng)輸出功率最大時，P＝4W，I＝2A，所以R＝r＝1Ω，故B正確；
A、由E＝I（R+r）＝2×（1+1）V＝4V，所以電源的電動勢為4V，故A正確；
D、當(dāng)電源被短路時，電源消耗的最大功率Pmax＝＝W＝16W，故D錯誤；
故選：AB。
【點評】本題考查閉合電路歐姆定律，從圖中得出電流相等時電路電壓值，并分析內(nèi)外電路情況是本題解題關(guān)鍵。
25．（2021?浙江二模）如圖是某款新能源汽車銘牌上的部分內(nèi)容，該車充電器的充電效率為90%，從沒電充到額定容量的80%，正常充電需要8h，快充狀態(tài)下僅需0.8h。下列說法正確的是（ ）
A．充80%的電需要消耗約60kW?h的電能
B．汽車行駛時，電池的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C．快充時的電功率為正常充電時電功率的10倍
D．汽車在水平面加速時，若實際功率保持不變，則加速度減小
【分析】根據(jù)W＝qU求解充的電能；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化過程分析；根據(jù)功率公式P＝Fv和牛頓第二定律F﹣f＝ma分析汽車的加速度變化情況；
【解答】解：A、充80%的電需要消耗的電能≈60kW?h，故A正確；
B、汽車行駛時，電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的同時還要產(chǎn)生一部分焦耳熱，故B錯誤；
C、從沒電充到額定容量的80%，正常充電需要8h，快充狀態(tài)下僅需0.8h，所以快充時的電功率為正常充電時電功率的10倍，故C正確；
D、根據(jù)功率公式P＝Fv和牛頓第二定律F﹣f＝ma可得：
當(dāng)功率P不變，汽車速度v增大，則加速度a減小，故D正確。
故選：ACD。
【點評】解決本題關(guān)鍵是能利用公式P＝Fv和牛頓第二定律判斷汽車在功率不變的情況下，其速度和加速度的變化情況。
26．（2020秋?廣州期末）一電動自行車動力電源上的銘牌如圖所示，由于電動機(jī)發(fā)熱造成的損耗（其它損耗不計），電動自行車的效率為80%，則下列說法正確的是（ ）
A．額定工作電流為5A
B．電池充滿電后總電量為1.8×103C
C．自行車電動機(jī)的內(nèi)阻為1.44Ω
D．自行車保持額定功率行駛的最長時間是2h
【分析】額定功率行駛時輸出電壓為36V，輸出功率為180W，根據(jù)P＝UI求出電流；根據(jù)公式q＝It求得電池充滿電后總電量；根據(jù)能量守恒定律可求得電池的內(nèi)阻；再根據(jù)電池的容量求出行駛的時間。
【解答】解：A、由P＝UI可知，額定電流為：I＝＝A＝5A，故A正確；
B、根據(jù)公式q＝It，可得電池充滿電后總電量為：q＝10Ah＝10×3600C＝3.6×104C，故B錯誤；
C、電動車的熱功率P熱＝（1﹣80%）P＝180×0.2W＝36W，則由公式P熱＝I2r可得，自行車電動機(jī)的內(nèi)阻為：r＝＝Ω＝1.44Ω，故C正確；
D、根據(jù)電池容量q＝10Ah，電流為I＝5A，則可得自行車保持額定功率行駛的最長時間為：t＝＝＝2h，故D正確。
故選：ACD。
【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握焦耳定律，明確電機(jī)銘牌信息的內(nèi)容，同時注意能量關(guān)系，知道電動機(jī)消耗的能量和輸出能量間的關(guān)系，同時掌握電量的計算方法和應(yīng)用。
27．（2020秋?湖北期末）如圖所示是某型號電冰箱的壓縮機(jī)啟動裝置的電路，其中的運(yùn)行繞組是電冰箱在工作時的電動機(jī)定子，由于家用交流電是單相的，啟動時必須依靠啟動繞組的幫助才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在啟動繞組的支路中串聯(lián)一個PTC元件，此元件是以鈦酸鋇為主要材料的熱敏電阻器，電流流過PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度升高而發(fā)生顯著變化。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來正常以后，PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動繞組電流很小。則以下判斷正確的是（ ）
A．電冰箱的電動機(jī)正常工作時比啟動時耗電少
B．電冰箱的電動機(jī)啟動時比正常工作時耗電少
C．電冰箱通電后，啟動繞組功率不變，運(yùn)行繞組功率是變化的
D．電冰箱通電后，啟動繞組功率是變化的，運(yùn)行繞組功率不變
【分析】根據(jù)PTC元件的特性結(jié)合歐姆定律以及功率公式分析。
【解答】解：AB、由于PTC元件的電阻率隨溫度先減小后增大發(fā)生顯著變化，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)起來正常工作以后，PTC元件溫度較高，啟動繞組電流很小，由歐姆定律I＝和功率公式P＝UI可知電路中電流是先增大后減小，電冰箱的電動機(jī)正常工作時比啟動時耗電少，所以A正確，B錯誤；
CD、由于啟動繞組是與PTC元件串聯(lián)，而運(yùn)動繞組是直接接在電源上，且PTC元件的電阻率隨溫度先減小后增大發(fā)生顯著變化，因而電冰箱啟動后，啟動繞組功率是變化的，運(yùn)動繞組功率不變，所以C錯誤，D正確。
故選：AD。
【點評】本題考查傳感器的應(yīng)用，從題目中挖掘出敏感原件的特性，再結(jié)合歐姆定律以及功率公式是解決此類問題的關(guān)鍵。
28．（2020秋?興慶區(qū)校級期末）如圖所示的電路中，電源電動勢為12V，內(nèi)阻r＝1Ω，燈泡L上標(biāo)有“6V、12W”字樣，電動機(jī)線圈的電阻RM＝0.50Ω．閉合電鍵后，燈泡恰好正常發(fā)光，電動機(jī)也恰好正常工作，以下判斷正確的是（ ）
A．電動機(jī)的輸入功率為12 W
B．電動機(jī)的輸出功率為6 W
C．電動機(jī)的機(jī)械效率為75%
D．電源的輸出功率為24 W
【分析】由燈泡銘牌可知燈泡額定值，則由電功率的變形公式可以求出燈泡正常發(fā)光時的電流；由串聯(lián)電路特點可以求出電動機(jī)的電壓，由電功率公式可以求出電機(jī)總功率與熱功率，進(jìn)一步求出電動機(jī)的輸出功率；由電功率公式可以求出電路中消耗的總功率。
【解答】解：A、電路中的電流I＝＝A＝2A，電動機(jī)兩端的電壓U1＝U﹣UL﹣Ir＝（12﹣6﹣2×1）V＝4V，所以電動機(jī)的輸入功率P＝U1I＝4×2W＝8W．故A錯誤；
BC、電動機(jī)的熱功率P熱＝I2RM＝22×0.5W＝2W，則電動機(jī)的輸出功率P2＝P﹣I2RM＝8W﹣2W＝6W，電動機(jī)的機(jī)械效率為＝×100%＝75%．故BC正確。
D、電源的輸出功率為P出＝EI﹣I2r＝12×2﹣22×1＝20W．故D錯誤。
故選：BC。
【點評】解決本題的關(guān)鍵是明確功率公式的正確應(yīng)用，注意電動機(jī)的輸出功率P2＝I2RM以及知道整個電路消耗的功率P總＝EI、電源的輸出功率為P出＝EI﹣I2r。
29．（2021春?扶余市月考）如圖的電路中，電源電壓u＝311sin（100πt）V，A、B間接有“220V，440W”的電暖寶、“220V，220W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險絲，下列正確的是（ ）
A．交流電壓表的示數(shù)為311 V
B．電路要正常工作，保險絲的熔斷電流不能小于3 A
C．電暖寶發(fā)熱的功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍
D．抽油煙機(jī)1 min消耗的電能為1.32×104 J
【分析】交流電壓表的示數(shù)為有效值，由公式P＝UI知電路要正常工作，干路中電流為3A，電暖寶是純電阻，而抽油煙機(jī)是非純電阻．
【解答】解：A、交流電的電壓表的示數(shù)為有效值為，U＝＝220V，故A錯誤；
B、電路中的總功率：P總＝440W+220W＝660W
電路中的總電流：A，所以電路要正常工作，保險絲的熔斷電流不能小于3 A．故B正確；
C、電暖寶是純電阻，而抽油煙機(jī)是非純電阻，故電暖寶的發(fā)熱功率與抽油煙機(jī)發(fā)熱功率不是2倍關(guān)系，故C錯誤。
D、1min抽油煙機(jī)消耗的電能為W＝Pt＝220×60＝1.32×104J，故D正確；
故選：BD。
【點評】本題考查了交流電的峰值、有效值以及結(jié)合歐姆定律進(jìn)行的有關(guān)計算，難度不大．
30．（2020秋?大武口區(qū)校級期末）如圖所示，曲線C1、C2分別是純直流電路中內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線，由該圖可知下列說法正確的是（ ）
A．電源的電動勢為4 V
B．電源的內(nèi)電阻為1Ω
C．電源輸出功率最大值為8 W
D．電源被短路時，電源消耗的功率為16 W
【分析】當(dāng)電路的內(nèi)電阻和外電阻相等時，電路的輸出的功率最大，根據(jù)圖象可以求得電源的最大輸出功率和電源的內(nèi)阻的大?。?br>【解答】解：ABC、根據(jù)圖象可以知道，曲線C1、C2的交點的位置，此時的電路的內(nèi)外的功率相等，由于電路的電流時相等的，所以此時的電源的內(nèi)阻和電路的外電阻的大小是相等的，即此時的電源的輸出的功率是最大的，由圖可知電源輸出功率最大值為4W，所以C錯誤；
根據(jù)P＝I2R＝I2r可知，當(dāng)輸出功率最大時，P＝4W，I＝2A，所以R＝r＝1Ω，所以B正確；
由于E＝I（R+r）＝2×（1+1）＝4V，所以電源的電動勢為4V，所以A正確；
D、當(dāng)電源被短路時，電源消耗的最大功率P大＝＝16W，所以D正確。
故選：ABD。
【點評】本題考查學(xué)生的讀圖的能力，并且要知道當(dāng)電路的內(nèi)電阻和外電阻相等時，電路的輸出的功率最大，這個結(jié)論．
三．填空題（共10小題）
31．（2021?長寧區(qū)二模）如圖所示的兩條圖線分別為直流電源總功率隨電流變化的圖線和這個電源內(nèi)電阻發(fā)熱功率隨電流變化的圖線。其中，圖線 a （填寫“a”或“b”）表示電源總功率隨電流變化的圖線。從圖中給出的數(shù)據(jù)可以得出電源對外電阻能夠提供的最大功率為 1.5 W。
【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＝I2r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：電源消耗的總功率的計算公式PE＝EI∝I，故PE﹣I圖線是直線，直線a表示電源總功率隨電流I變化的圖線，電源內(nèi)電阻消耗的功率：Pr＝I2r，應(yīng)為開口向上的曲線，故b表示Pr﹣I圖線。
當(dāng)I＝2A時，PR＝0．說明外電路短路，根據(jù)P＝EI，得到E＝V＝3V；電源的內(nèi)電阻r＝＝Ω＝1.5Ω；
根據(jù)電源輸出功率最大的條件可知，當(dāng)外電阻的電阻值與內(nèi)電阻的電阻值相等時，電源的輸出功率最大，則此時的電流：A＝1A
電源的最大輸出功率：PRm＝PE﹣Pr＝EI′﹣I′2r＝3×1W﹣12×1.5W＝1.5W
故答案為：a，1.5
【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(dāng)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，這是關(guān)鍵。
32．（2020秋?寶山區(qū)期末）如圖所示，電解槽A與電阻R并聯(lián)后接到電源上，電源的電動勢E＝120V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R＝19Ω，電解槽電阻r′＝0.5Ω。S閉合時，電阻R消耗的功率為475W，則此時通過電阻R的電流為 5 A，電解槽中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為 1700 W。
【分析】S閉合時，已知電爐消耗功率，根據(jù)功率P＝I2R公式求出電爐中的電流；由閉合電路歐姆定律求出干路中電流，得到電解槽的電流；根據(jù)P＝UI求出電解槽消耗的電功率，根據(jù)功率P＝I2R公式求出電解槽內(nèi)阻消耗的功率，兩者之差即為電解槽轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率．
【解答】解：當(dāng)S閉合時電阻功率為P1，則電阻R中電流：I1＝＝A＝5A
路端電壓：U＝I1R＝5×19V＝95V，
根據(jù)閉合電路歐姆定律得干路電流：I＝＝A＝25A
則通過電解槽的電流大?。篒2＝I﹣I1＝25A﹣5A＝20A
電解槽消耗的電功率：P2＝I2U＝20×95W＝1900W
電解槽內(nèi)熱損耗功率：P熱＝＝202×0.5W＝200W
電解槽轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率：P化＝P2﹣P熱＝1900W﹣200W＝1700W
故答案為：5；1700
【點評】電解槽電路在正常工作時是非純電阻電路，不能用歐姆定律求解其電流，只能根據(jù)電路中電流關(guān)系求電流．
33．（2020?郴州學(xué)業(yè)考試）如圖所示為家庭、賓館常用的電熱水壺（一種在倒水時導(dǎo)線脫離，用電加熱的方便熱水壺）。若小明家的電熱水壺規(guī)格為“220V 1.1kW”，則電熱水壺正常工作時的電流是 5 A，電熱水壺正常工作時的電阻是 44 Ω。
【分析】電熱水壺正常工作時的功率等于額定功率，根據(jù)P＝UI求出正常工作時的電流；根據(jù)P＝求出其電阻；
【解答】解：電水壺正常工作時的功率為P＝1.1kW＝1100W，電壓為U＝220V，
根據(jù)P＝UI可得此電水壺正常工作時的電流為：I＝＝＝5A；
根據(jù)P＝；得：R＝＝＝44Ω；
故答案為：5，44
【點評】本題主要考查了功率公式P＝UI＝的應(yīng)用，要求同學(xué)們知道電熱水壺正常工作時電壓為額定電壓，功率為額定功率，
34．（2020?黃浦區(qū)二模）如圖，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源A與電源B的路端電壓隨輸出電流變化的特性曲線，曲線Ⅲ是一小燈泡的伏安特性曲線，則電源A的內(nèi)阻為 20 Ω，若該小燈泡分別與電源A和電源B單獨連接，則電源A和B的輸出功率之比為 1：3 。
【分析】根據(jù)電源的外特性曲線U﹣I圖線，可求出電源內(nèi)阻，根據(jù)燈泡伏安特性曲線與電源路端電壓與電流變化特性曲線交點確定燈泡與電源連接時工作電壓與電流。
【解答】解：根據(jù)電源U﹣I圖線，斜率的絕對值等于內(nèi)阻，rA＝Ω＝20Ω；
電源U﹣I圖線在縱坐標(biāo)的截距表示電動勢的大小，所以E1＝E2＝10V，燈泡伏安特性曲線與電源外特性曲線的交點即為燈泡與電源連接時的工作狀態(tài)
由圖象得：電源A的路端電壓隨輸出電流變化的特性曲線為：U＝﹣20I+10
同理得：電源B的路端電壓隨輸出電流變化的特性曲線為：U＝﹣10I+10
則U1＝2v，I1＝0.4A； U2＝4V，I2＝0.6A，
P1＝U1I1＝0.8W，P2＝U2I2＝2.4W，
P1：P2＝1：3。
故答案為：20，1：3
【點評】本題關(guān)鍵在于對電源外特性曲線、燈泡伏安特性曲線的理解。
35．（2020秋?欽北區(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2I，則在 t 時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 8Q ．
【分析】通過電阻R的電流為I，根據(jù)焦耳定律得出在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt．
【解答】解：通過電阻R的電流為I時，t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，根據(jù)焦耳定律，有：Q＝I2Rt
若只有電阻變?yōu)?R，電流為2I，則根據(jù)焦耳定律公式Q＝（2I）22Rt，在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為8Q，
故答案為：8Q．
【點評】本題考查了學(xué)生對焦耳定律Q＝I2Rt的掌握和運(yùn)用，屬于基礎(chǔ)題目．
36．（2019秋?三元區(qū)校級期中）一臺XQB30﹣13型全自動洗衣機(jī)說明書中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如右表。這臺洗衣機(jī)正常工作時的電壓是
220 v，電流強(qiáng)度是 2 A，如果洗衣、脫水累計時間為lh，則洗衣機(jī)耗電 0.44 度（kw?h）。
【分析】洗衣機(jī)的額定電壓為洗衣機(jī)正常工作時的電壓，根據(jù)P＝UI求出在額定電壓下洗衣或脫水時，通過洗衣機(jī)的電流強(qiáng)度。根據(jù)W＝Pt求出洗衣機(jī)所耗的電能。
【解答】解：由表格數(shù)據(jù)可知，額定電壓為220V，額定功率為440W，
故額定電流為：I＝，
洗衣、脫水累計時間為lh，洗衣機(jī)耗電為：W＝Pt＝0.44KW?1h＝0.44KW?h；
故答案為：220，2，0.44。
【點評】解決本題的知道電功率和電壓、電流的關(guān)系。知道消耗的電能等于功率與時間的乘積，基礎(chǔ)題目。
37．（2019秋?巴楚縣校級期中）焦耳定律公式表達(dá)式 I2Rt ；一電爐子的電阻R＝2000Ω，通過的電流I＝5A，通電10S內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝ 5×105 J。
【分析】焦耳定律公式表達(dá)式為：Q＝I2Rt，已知電阻、通電時間、電流，由焦耳定律可以求出電流產(chǎn)生的熱量。
【解答】解：焦耳定律公式表達(dá)式為：Q＝I2Rt，已知電阻、通電時間、電流，由焦耳定律可得：Q＝I2Rt＝52×2000×10＝5×105J
故答案為：I2Rt，5×105
【點評】本題考查了焦耳定律的應(yīng)用，牢記該公式即可正確解題?；A(chǔ)題目
38．（2019秋?龍海市校級期中）表為某電熱開水壺銘牌上的部分內(nèi)容，根據(jù)表中的信息可知，此水壺正常工作時的電壓為 220 V，正常工作時的電流為 5 A；若在正常工作狀態(tài)下，燒開一壺水用了5min的時間，則此過程消耗的電能為 3.3×106 J。
【分析】根據(jù)銘牌的標(biāo)識讀出該壺的額定功率與額定電壓；電流I＝；由W＝Pt求出電熱開水壺正常工作5min消耗的電能。
【解答】解：根據(jù)表中信息可知，電熱開水壺正常工作時，電壓為220V，功率為1100W；電流I＝＝5A
電熱開水壺正常工作5min消耗的電能為：W＝Pt＝1100W×5×60J＝3.3×106J
故答案為：220 5 3.3×106
【點評】該題考查電功率與電功的計算，解答的關(guān)鍵是牢記電功的幾種不同的計算公式。
39．（2019秋?二七區(qū)校級期中）一臺電動機(jī)正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，通過線圈的電流為10A，這臺電動機(jī)正常工作時，1min消耗的電能為 2.28×105 J，在線圈上產(chǎn)生的熱量為 1.2×104 J。
【分析】已知電壓、電流與通電時間，由W＝UIt可以求出電動機(jī)消耗的電能，由焦耳定律可以求出其產(chǎn)生的熱量
【解答】解：電動機(jī)消耗的電能：
W＝UIt＝380V×10A×60s＝2.28×105J；
產(chǎn)生的熱量為：
Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×60s＝1.2×104J；
故答案為：2.28×105 1.2×104
【點評】電動機(jī)是非純電阻電路，消耗的總電能等于輸出的機(jī)械能與熱量之和。
40．（2019秋?長樂區(qū)校級月考）某電熱水壺銘牌的部分參數(shù)如表中所示。從表中可知，該電熱水壺正常工作時電壓功率P＝ 1100 W，電流I＝ 5 A．若電水壺每天正常工作2h，每天耗電 2.2 KW?h（度）。
【分析】電水壺的銘牌上標(biāo)出了水壺的額定電壓和額定功率；水壺正常工作時，其功率為額定功率，知道工作時間，可利用公式W＝Pt計算消耗的電能
【解答】解：根據(jù)電熱水壺的銘牌可知：
“220V”表示電水壺的額定電壓為U＝220V；
“1100W”表示水壺的額定功率為P＝500W；
則額定電流為＝＝5A
則它正常工作2h消耗的電能是：W＝Pt＝1.1KW×2h＝2.2kW?h
故答案為：1100，5，2.2；
【點評】解決該題的關(guān)鍵是能正確分析表格中的信息，找到額定電壓和額定功率，熟記電功率和電能的計算公式；
四．計算題（共10小題）
41．（2021春?淇濱區(qū)校級月考）研究微型電動機(jī)的性能時，可采用如圖所示的實驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1＝1.0V和I1＝0.5A；重新調(diào)節(jié)R，使電動機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時電動機(jī)拉著重物以a＝1m/s2的加速度勻加速上升，當(dāng)重物的速度v0＝1m/s時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2＝15.0V和I2＝2.0A，g取10m/s2。求此時：
（1）電動機(jī)的輸出電功率P出；
（2）該重物的質(zhì)量m；
（3）電動機(jī)的效率η。
【分析】（1）從電路圖中可以看出，電動機(jī)和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量電動機(jī)兩端的電壓，電流表測量電路中的電流，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，根據(jù)歐姆定律可求電動機(jī)的內(nèi)電阻；這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，利用公式P＝UI可求電動機(jī)的輸入功率。根據(jù)P出＝P﹣P熱解得輸出功率；
（2）若電動機(jī)以a＝1m/s2勻速豎直向上提升重物，根據(jù)P＝Fv和牛頓第二定律求解即可；
（3）效率計算公式：。
【解答】解：（1）電機(jī)不轉(zhuǎn)時，由歐姆定律得：
正常工作時，電動機(jī)總功率為：P總＝U2I2＝15.0×2.0W＝30W
電動機(jī)熱功率為：
電動機(jī)輸出功率為：P出＝P總﹣P熱＝30W﹣8W＝22W
（2）根據(jù)機(jī)械功率知：P出＝Fv
根據(jù)牛頓第二定律知：F＝mg+ma
聯(lián)立解得：m＝2kg
（3）電動機(jī)的效率為：
答：（1）電動機(jī)的輸出電功率為22W；
（2）該重物的質(zhì)量為2kg；
（3）電動機(jī)的效率為73.3%。
【點評】本題的關(guān)鍵是明白電路中各個用電器的連接情況，要知道電動機(jī)停轉(zhuǎn)時其電路是純電阻電路，歐姆定律能適用，當(dāng)電動機(jī)正常工作時，其電路是非純電阻，歐姆定律不成立，要理清功率是如何分配的。
42．（2020秋?天津期末）一臺電風(fēng)扇的額定功率是66W，內(nèi)電阻為2Ω，當(dāng)它接在220V的電壓下工作，問：
（1）電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，通過它的電流多大？電風(fēng)扇的機(jī)械功率多大？
（2）若電風(fēng)扇因故不能轉(zhuǎn)動，這時通過它的電流多大？電風(fēng)扇實際消耗的電功率多大？
【分析】當(dāng)電風(fēng)扇不能轉(zhuǎn)動時，此時可看作純電阻，總功率等于發(fā)熱功率，當(dāng)電風(fēng)扇正常工作時，消耗的電功率為額定功率，由P＝I2r求發(fā)熱功率，根據(jù)P＝UI求電功率。
【解答】解：（1）電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，不是純電阻，由P＝UI代入數(shù)據(jù)解得電流：I＝0.3A
電風(fēng)扇內(nèi)阻熱功率：
電風(fēng)扇機(jī)械功率：P機(jī)＝P額﹣P熱
代入數(shù)據(jù)解得：P機(jī)＝65.82W
（2）當(dāng)電風(fēng)扇因故不能轉(zhuǎn)動時，電風(fēng)扇是純電阻，由歐姆定律知：
代入數(shù)據(jù)解得：I＝110A
電風(fēng)扇實際消耗的功率：
代入數(shù)據(jù)解得：P＝24200W
答：（1）電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，通過它的電流為0.3A，電風(fēng)扇的機(jī)械功率為65.82W。
（2）若電風(fēng)扇因故不能轉(zhuǎn)動，這時通過它的電流為110A，電風(fēng)扇實際消耗的電功率為24200W。
【點評】對于電功率的計算，一定要分清楚是不是純電阻電路，對于非純電阻電路，總功率和發(fā)熱功率計算公式不一樣。
43．（2020秋?鼓樓區(qū)校級期中）如圖所示為汽車蓄電池與車燈（電阻不變）、啟動電動機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05Ω。電流表和電壓表均為理想電表，只接通S1時，電流表示數(shù)為10A，電壓表示數(shù)為12V；再接通S2，起動電動機(jī)工作時，電流表示數(shù)變?yōu)?A，求：
（1）電源電動勢是多少？
（2）此時通過啟動電動機(jī)的電流是多少？若此時電動機(jī)的輸出功率為380W，則電動機(jī)的內(nèi)阻是多少？
【分析】（1）只接通S1時，電流是純電阻電路，可以用閉合電流的歐姆定律求出電動勢及燈泡的電阻；
（2）再接通S2后，通過啟動電動機(jī)的電流等于總電流減去燈泡電流．根據(jù)電動機(jī)的功率為：U′IM＝P輸出+r0求電動機(jī)的內(nèi)阻
【解答】解：（1）只接通S1時，由閉合電路歐姆定律得：
E＝U+Ir＝12V+10×0.05V＝12.5V
R燈＝＝Ω＝1.2Ω
（2）再接通S2后，流過電動機(jī)的電流為：
IM＝﹣I′＝A﹣8A＝50A
電動機(jī)的功率為：U′IM＝P輸出+r0
電動機(jī)兩端的電壓：U′＝I′R燈
聯(lián)立解得電動機(jī)的內(nèi)阻r0＝0.04Ω
答：
（1）電源電動勢是12.5V
（2）此時通過啟動電動機(jī)的電流是50A，若此時電動機(jī)的輸出功率為380W，則電動機(jī)的內(nèi)阻是0.04Ω.
【點評】本題應(yīng)注意電動機(jī)工作時的電路是非純電阻電路，不可以用歐姆定律求電流．發(fā)動機(jī)的總功率等于機(jī)械功率加上熱功率。
44．（2020秋?邵東市校級期中）一電動機(jī)的線圈電阻r＝1Ω，工作電壓為220V?，F(xiàn)用該電動機(jī)豎直吊起一個20kg的重物，從靜止開始勻加速上升100m，用時20s，不計摩擦，g取10m/s2。求：
（1）吊繩的拉力大??；
（2）20s時，電動機(jī)輸出的機(jī)械功率；
（3）20s時，電動機(jī)的工作電流和發(fā)熱功率。（電動機(jī)在安全工作）
【分析】（1）根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求出勻加速運(yùn)動的加速度，由牛頓第二定律求出吊繩的拉力；
（2）由速度公式求出20s時的瞬時速度，根據(jù)P＝Fv求出電動機(jī)輸出的機(jī)械功率；
（3）根據(jù)能量守恒定律求出電動機(jī)的工作電流，由P＝I2r求出電動機(jī)的發(fā)熱功率。
【解答】解：（1）根據(jù)得：
＝0.5m/s2
根據(jù)牛頓第二定律得：
F﹣mg＝ma
代入數(shù)據(jù)，解得：F＝mg+ma＝20×10N+20×0.5N＝210N
（2）20s時瞬時速度v＝at＝0.5×20m/s＝10m/s
電動機(jī)輸出的機(jī)械功率P＝Fv＝210×10W＝2100W
（3）根據(jù)能量守恒定律有：
代入數(shù)據(jù)，220I＝2100+I2×1
解得I＝10A
發(fā)熱功率Pr＝I2r＝102×1W＝100W
答：（1）吊繩的拉力大小為210N；
（2）20s時，電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為2100W；
（3）20s時，電動機(jī)的工作電流為10A，發(fā)熱功率為100W。
【點評】要區(qū)分好純電阻原件和非純電阻原件的計算區(qū)別，電動機(jī)為非純電阻原件，其輸入功率只能用P＝UI來算，不能用，這點要牢記。
45．（2020秋?東湖區(qū)校級期中）如圖所示為電動機(jī)的工作圖，已知電動機(jī)內(nèi)阻r＝2Ω，電阻R阻值未知，直流電壓U＝110V?，F(xiàn)電動機(jī)正常工作，測得工作電流為2A（電流表未畫出），理想電壓表示數(shù)為100V，求：
（1）電阻R的阻值；
（2）電動機(jī)的輸出功率。
【分析】（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電阻R兩端電壓，根據(jù)歐姆定律求解電阻；
（2）根據(jù)能量守恒定律求解電動機(jī)的輸出功率。
【解答】解：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，UR＝U﹣UM＝110V﹣100V＝10V，
根據(jù)歐姆定律可知，R＝＝Ω＝5Ω；
（2）電動機(jī)輸入的電功率P＝UM?I＝100×2W＝200W
電動機(jī)內(nèi)阻消耗功率，
根據(jù)能量守恒定律可知，P出＝P﹣P內(nèi)＝200W﹣8W＝192W。
答：（1）電阻R的阻值為10Ω；
（2）電動機(jī)的輸出功率為192W。
【點評】本題考查了電功率的計算，對于電功率的計算，一定要分析清楚是不是純電阻電路，對于非純電阻電路，總功率和發(fā)熱功率的計算公式是不一樣的。
46．（2020秋?安溪縣期中）在如圖所示的電路中，定值電阻R的阻值為10Ω，電動機(jī)M的線圈電阻值r為2Ω，a、b兩端加有44V的恒定電壓，理想電壓表的示數(shù)為24V，求：
（1）通過定值電阻的電流；
（2）電動機(jī)消耗的功率；
（3）電動機(jī)輸出的功率。
【分析】根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系計算R兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律計算電流。根據(jù)功率公式計算電動機(jī)消耗的功率，根據(jù)消耗功率和熱功率，求解輸出功率。
【解答】解：（1）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系有UR＝U﹣UM＝44V﹣24V＝20V
根據(jù)歐姆定律有I＝＝＝2A
（2）根據(jù)電功率的定義式有：PM＝UMI＝24V×2A＝48W
（3）跟即輸出功率與輸入功率的關(guān)系：PM＝P輸出+P熱
根據(jù)P＝UI，并結(jié)合歐姆定律有：P熱＝I2r＝22×2W＝8W
聯(lián)立可得：P輸出＝48W﹣8W＝40W
答：（1）通過定值電阻的電流為2A；
（2）電動機(jī)消耗的功率48W；
（3）電動機(jī)輸出的功率為40W。
【點評】考察非純電阻電路的功率計算。電動機(jī)的輸出功率如果不能直接通過機(jī)械功率計算，可以先計算總功率和熱功率，然后根據(jù)總功率和熱功率求解輸出功率即可。
47．（2020秋?濰坊期中）電動自行車已成為城市出行的重要交通工具之一。某品牌電動自行車銘牌標(biāo)識如表所示，一位質(zhì)量為60kg的市民僅靠電機(jī)驅(qū)動騎著該電動自行車以額定功率沿平直公路從靜止啟動，電動車能夠達(dá)到的最大速度為7m/s。已知電動自行車所受的阻力是人和車總重力的0.05倍，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）5分鐘內(nèi)電機(jī)所消耗的電能；
（2）電機(jī)的輸出功率；
（3）電機(jī)線圈內(nèi)阻r大小。
【分析】（1）根據(jù)功能關(guān)系求得5分鐘內(nèi)電機(jī)所消耗的電能；
（2）由功率公式求得電機(jī)的輸出功率；
（3）由熱功率等于總功率與機(jī)械功率之差求得電機(jī)線圈內(nèi)阻r大小。
【解答】解：（1）5分鐘內(nèi)，電機(jī)所消耗的電能為：E＝W＝Pt
代入數(shù)據(jù)解得：E＝1.08×105J
（2）電動車做勻速直線運(yùn)動，由平衡條件，可知牽引力：F＝Ef
Ef＝0.05（m+M）g
根據(jù)功率公式得：P出＝Fv
代入數(shù)據(jù)解得電機(jī)的輸出功率為：P出＝350W
（3）電機(jī)的熱功率為：P熱＝P﹣P出
由電機(jī)的總功率為：P＝UI
電機(jī)的熱功率為：P熱＝I2r
聯(lián)立解得電機(jī)線圈內(nèi)阻r大小為：r＝0.1Ω
答：（1）5分鐘內(nèi)電機(jī)所消耗的電能為1.08×105J；
（2）電機(jī)的輸出功率為350W；
（3）電機(jī)線圈內(nèi)阻r大小為0.1Ω。
【點評】本題以某品牌電動自行車銘牌標(biāo)識為背景，考查了非純電阻電路中功率公式的應(yīng)用，特別需要注意的是歐姆定律在非純電阻電路中不能使用。
48．（2020秋?呂梁期中）在用直流電動機(jī)提升重物時，重物的質(zhì)量m＝100kg，電源電壓U＝220V，不計電源內(nèi)阻及各處的摩擦。當(dāng)電動機(jī)以v＝2m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I＝10A。重力加速度g取10m/s2，求：
（1）電動機(jī)線圈內(nèi)阻消耗的功率；
（2）電動機(jī)線圈的電阻是多少？
【分析】（1）當(dāng)電動機(jī)以恒定速度向上提升重物時，同時電動機(jī)因線圈電阻消耗功率，則電源產(chǎn)生的總功率等于提升物體消耗的功率加上線圈電阻消耗的功率求解；
（2）根據(jù)熱功率公式P耗＝I2r求解。
【解答】解：（1）電動機(jī)的輸入功率等于電源的總功率為：P＝UI
電動機(jī)輸出的功率等于提升重物功率為：P機(jī)＝mgv
電動機(jī)線圈的內(nèi)阻消耗功率P耗，由題意可知：
P＝P機(jī)+P耗
代入數(shù)據(jù)解得：P耗＝200W
（2）設(shè)電動機(jī)線圈的內(nèi)阻為r，根據(jù)熱功率公式得：
P耗＝I2r
代入數(shù)據(jù)解得：r＝2Ω
答：（1）電動機(jī)線圈內(nèi)阻消耗的功率為200W；
（2）電動機(jī)線圈的電阻是2Ω。
【點評】本題考查電功率問題，要注意明確能量守恒定律的應(yīng)用；由能量守恒定律可知，機(jī)械功功率與電阻發(fā)熱功率之和為電源的總功率。
49．（2020秋?汝陽縣月考）電動車作為近十幾年普及最快的交通工具之一，小巧輕便，經(jīng)濟(jì)實惠，承擔(dān)著數(shù)以億計底層老百姓的出行需求。一輛電動車的蓄電池能提供的電壓是48V，內(nèi)電阻不計，人騎上后總質(zhì)量為100kg，當(dāng)電動車在水平地面上以8m/s的速度勻速行駛時，通過電動機(jī)的電流為5A，設(shè)電動車所受阻力恒為車與人總重力的0.025倍，忽略電動車自身的摩擦，g取10m/s2，求電動機(jī)的阻值R。
【分析】電動車勻速運(yùn)動處于平衡狀態(tài)，由平衡條件求出電動車的牽引力，應(yīng)用功率公式P＝Fv求出電動機(jī)的輸出功率，應(yīng)用電功率公式P＝UI求出電動機(jī)的總功率，然后求出電動機(jī)的熱功率，根據(jù)熱功率求出電動機(jī)電阻。
【解答】解：電動機(jī)的總功率P總＝UI＝48×5W＝240W
設(shè)電動車牽引力為F，電動車勻速運(yùn)動處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：
F＝kmg＝0.025×100×10N＝25N
電動機(jī)的輸出功率P出＝Fv＝25×8W＝200W
電動機(jī)的熱功率P熱＝P總﹣P出＝240W﹣200W＝40W
熱功率P熱＝I2R，
電動機(jī)的電阻R＝Ω＝1.6Ω
答：電動機(jī)的阻值R是1.6Ω。
【點評】本題關(guān)鍵明確電機(jī)的電功率等于輸出功率與電機(jī)熱功率之和，應(yīng)用平衡條件與功率公式可以解題。
50．（2020?徐匯區(qū)二模）如圖，置于同一水平面上兩金屬導(dǎo)軌相互平行，相距l(xiāng)＝0.6m，導(dǎo)軌左右兩端分別與規(guī)格為“3V，3W”的燈L1和“6V，6W”的燈L2相連，電阻r＝1Ω的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。當(dāng)導(dǎo)體棒在外力作用下沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動時，燈L1恰好正常發(fā)光。導(dǎo)軌電阻忽略不計。求：
（1）燈L2的實際功率P2；
（2）導(dǎo)體棒ab的速度大小v；
（3）導(dǎo)體棒ab所受安培力的功率P安。
【分析】（1）根據(jù)P＝求解兩燈泡的電阻，L1與L2并聯(lián)，實際功率之比等于電阻的反比，得燈L2的實際功率P2；
（2）L1與L2并聯(lián)，求解外電阻R外，因為內(nèi)外電路電流相同，所以U外：U內(nèi)＝R外：r，求解感應(yīng)電動勢E＝U內(nèi)+U外；棒ab做勻速運(yùn)動，滿足E＝BLv，解得速度v；
（3）因為內(nèi)外電路電流相同，所以P外：P內(nèi)＝R外：r，求得導(dǎo)體棒消耗的功率是P內(nèi)，安培力的功率等于內(nèi)外電路消耗的所有電功率。
【解答】解：（1）L1的電阻 ，L2的電阻；燈L1恰好正常發(fā)光，說明外電壓U外＝3V，L1與L2的實際功率之比為P1：P′2＝R2：R1＝2：1，所以燈L2的實際功率P′2＝1.5W。
（2）L1與L2并聯(lián)的電阻，內(nèi)外電流相等，所以U外：U內(nèi)＝R外：r＝2：1，內(nèi)電壓U內(nèi)＝Ir＝（）r＝1.5V，感應(yīng)電動勢E＝U內(nèi)+U外＝4.5V，又E＝BLv，所以導(dǎo)體棒ab做勻速運(yùn)動的速度v＝。
（3）因為內(nèi)外電路電流相同，所以P外：P內(nèi)＝R外：r＝2：1，所以導(dǎo)體棒消耗的功率是P內(nèi)＝2.25W，安培力的功率等于內(nèi)外電路消耗的電功率之和，所以P安＝P1+P′2+P內(nèi)＝6.75W。
答：（1）燈L2的實際功率P2為1.5W；
（2）導(dǎo)體棒ab的速度大小v為7.5m/s
（3）導(dǎo)體棒ab所受安培力的功率P安為6.75W。
【點評】本題是導(dǎo)體切割磁感線的題目，考查根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、E＝BLv、閉合電路歐姆定律、安培力公式的綜合應(yīng)用，注意安培力的功率等于內(nèi)外電路消耗的電功率之和。
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(jī)、電解槽
能量轉(zhuǎn)化情況
電功和電熱的關(guān)系
W＝Q
即IUt＝I2Rt
W＝Q＋E其他
UIt＝I2Rt＋E其他
電功率和
熱功率的關(guān)系
P＝P熱，
即IU＝I2R
P＝P熱＋P其他
即IU＝I2R＋P其他
歐姆定律是否成立
U＝IR，I＝eq \f(U,R)成立
U＞IR，I＜eq \f(U,R)不成立
說明
W＝UIt、P電＝UI適用于任何電路計算電功和電功率
Q＝I2Rt、P熱＝I2R適用于任意電路計算電熱和熱功率
只有純電阻電路滿足W＝Q，P電＝P熱；非純電阻電路W>Q，P電>P熱
自重
40kg
額定電壓、電流
48V、12A
載重
75kg
電池容量
20Ah
最大行駛速度
20km/h
額定輸出功率
480W
空車質(zhì)量
800kg
電池容量
44kW?h
標(biāo)準(zhǔn)承載
200kg
最大續(xù)航（充滿電最大行駛路程）
200km
所受阻力與汽車總量比值
0.09
時間
電能表示數(shù)
2020年10月1日上午9時
kW?h
2020年10月6日上午9時
kW?h
額定電壓
220V
額定頻率
50Hz
額定洗衣、脫水功率
440W
額定洗衣、脫水容量
3kg
整機(jī)質(zhì)量
33kg
電熱開水壺
型號
JST﹣200
容量
1.2L
額定電壓
220V
額定功率
1100W
產(chǎn)品型號
DF﹣938
額定電壓
220V
額定頻率
50Hz
額定功率
1100W
規(guī)格
后輪驅(qū)動直流永磁電機(jī)
車型：20″電動自行車
額定功率：360W
整車質(zhì)量：40kg
額定工作電壓：36V

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高中物理人教版 (2019)必修 第三冊電子課本

1 電路中的能量轉(zhuǎn)化

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第三冊

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