(共38张PPT)
8.焦耳定律 电路中的能量转化
必备知识·自主学习
关键能力·合作探究
随堂演练·自主检测
课 标 要 求 思 维 导 图
1.理解电功、电功率及焦耳定律． 2．深入理解电功和电功率的概念；知道焦耳定律的物理意义；能从能量转化角度推导焦耳定律；关注焦耳定律在生产、生活中的应用． 3．了解纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化；从能量转化和能量守恒的角度理解电功和电热的区别．
必备知识·自主学习
一、电功 电功率
1．电功
(1)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的________所做的功．
(2)公式：W＝________．
(3)国际单位：________，符号为________．
(4)意义：电功是________转化为其他形式的能的量度，即电功是多少就有多少________转化为其他形式的能．
静电力
UIt
焦耳
J
电能
电能
2．电功率
(1)定义：电流所做的功W与做这些功所用时间t的比叫作电功率，数值上等于单位________内电流所做的功．
(2)公式：P＝＝______．
(3)单位：________，符号：________，1 W＝1 J/s.
(4)物理意义：表示电流做功的________．
时间
UI
瓦特
W
快慢
二、焦耳定律 热功率
1．焦耳定律
(1)内容：电流通过电阻产生的热量Q跟________________成正比、跟导体的________成正比、跟________成正比．
(2)表达式：Q＝________．
(3)焦耳热：电流通过电阻而产生的热称为焦耳热．
电流I的二次方
电阻R
通电时间t
I2Rt
2．热功率
(1)定义：电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比叫作热功率；数值上等于________内电流通过电阻所产生的热量．
(2)表达式：P热＝________．
(3)物理意义：表示电流________的物理量．
(4)在非纯电阻电路(外电路消耗的电能没有全部转化为内能)中，电功率的公式为P电＝UI，热功率的公式仍然为P热＝________，此时P电大于P热．
单位时间
I2R
发热快慢
I2R
三、电路中的能量转化
1．外电路的能量转化
(1)外电路为纯电阻电路：P电＝________．
(2)外电路为非纯电阻电路：P电＝________．
2．闭合电路中的能量转化
(1)表达式：IE＝IU＋I2r.
(2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和．
(3)特例：当外电路短路时，路端电压U等于零，电源释放的能量全部转化为内电路的________，若电源内阻很小，则短路电流很大，可能造成电源损坏或引起火灾，故绝不可以让电源________．
P热
P热＋P其他
内能
短路
[导学1]
纯电阻电路中只有电热产生，非纯电阻电路中既有电热又有其他形式的能产生．如白炽灯、电炉、电烙铁等只产生电热，而电解槽、电动机等消耗电能转化为化学能或机械能的同时，有热能产生．
[提醒]
电动机运转时，有机械能和热能产生，一旦转子被卡住，停止转动，电动机只有热能输出，此时发热功率很大，容易烧坏电动机，应立即断电．
[导学2]
(1)计算电热时Q＝I2Rt在任何电路中均适用，但Q＝t只适用于纯电阻电路．
(2)计算电功时，W＝UIt适用于任何电路，但W＝t＝I2Rt只适用于纯电阻电路．
关键能力·合作探究
探究点一 电功和电功率
导学探究
将额定电压均为1.5 V，额定功率分别为0.3 W和0.5 W的小灯泡A、B串联起来接在电压为U的电源上，两灯泡均发光．
(1)A、B两灯泡的电压能否同时达到额定电压？
(2)A、B两灯泡中，哪个灯泡更亮一些？
提示：(1)不能．
(2)由R＝可知，RA>RB，两灯泡串联时，由P＝I2R可知，PA>PB，故A灯更亮一些．
归纳总结
1.对电功的理解
(1)从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功．
(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少．
(3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用．
2．对电功率的理解
(1)电功率P＝＝UI对任何电路都适用．
(2)额定功率和实际功率
①额定功率：用电器正常工作所消耗的功率．
②实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率．
典例示范
例 1 如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8 V，乙电路两端的电压为16 V．调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是( )
A．P甲
P乙
C．P1>P2 D．P1＝P2
答案：D
解析：由灯都正常发光可知，R1中电流是R2中电流的二倍，R1两端电压是R2两端电压的二分之一，两变阻器消耗的功率相等，两电路中消耗的总功率相等，选项D正确，A、B、C错误．
素养训练1 重庆市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400 W，LED灯功率为180 W，若更换4 000盏，则一个月(取30天，每天约10 h)可节约的电能约为( )
A．9×102 kW·h B．3×105 kW·h
C．6×108 kW·h D．1×1011 kW·h
答案：B
解析：一个月可节约的电能为ΔW＝ΔPt＝(400－180)×4 000×10×30 W·h≈3×105 kW·h，B正确．
素养训练2 一根电阻丝，在通过2 C的电荷量时电功为8 J，若在相同的时间内通过4 C的电荷量，求此时电阻丝上的电流做的功和所加的电压分别是多少．
解析：设电阻丝的电阻为R，据W＝UIt＝Uq得U1＝4 V，在相同时间内通过的电荷量变为原来的2倍．
据I＝知：I2＝2I1
又据欧姆定律I＝得U2＝2U1＝8 V
电流的功W2＝U2I2t＝4W1＝32 J.
答案：32 J 8 V
探究点二 焦耳定律的理解及应用
导学探究
如图所示，电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V 12 W”，电动机线圈的电阻RM＝0.50 Ω.
(1)灯泡L上流过的电流是否可以用IL＝求解？为什么？
(2)若灯泡恰好正常发光，则电动机消耗的功率和发热功率各多大？
提示：(1)不可以，因为有电动机工作的电路不是纯电阻的电路．
(2)P＝IMUM＝(U－UL)＝12 W.
P热＝RM＝·RM＝2 W．
归纳总结
1.纯电阻电路与非纯电阻电路
(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．
(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功除了将电能转化为内能外，还转化为机械能或化学能．
2．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
纯电阻电路 非纯电阻电路
能量转化情况
电功和电热 的关系 W＝Q＋E其他即UIt＝I2Rt＋E其他
电功率和热 功率的关系 P＝P热＋P其他即IU＝I2R＋P其他
欧姆定律是 否成立
3.电动机的功率和效率
(1)电动机的输入功率指电动机消耗的总功率，P入＝UI.
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r.
(3)电动机的输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r.
(4)电动机的效率：η＝＝.
典例示范
例 2 有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A.
(1)求电动机正常工作时的输出功率．
(2)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？
解析：(1)电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能完全转化为热能，此时电动机可看成纯电阻，则r＝＝0.5 Ω.
当所加电压为2 V、电流为1 A时，电动机正常工作，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和热能之和．
转化的热功率为P热＝r＝0.5 W
总功率P总＝U2I2＝2 W，
则输出功率P出＝P总－P热＝1.5 W.
(2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输出，看作纯电阻电路，此时的电热功率为：
P′热＝＝ W＝8 W.
答案：(1)1.5 W (2)8 W
素养训练3 (多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，现将它们串联到电路中，结果电动机不转而电炉都能正常工作，那么在相同时间内( )
A．电炉放热与电动机放热相等
B．电炉两端电压小于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
答案：AC
解析：电炉电路和电动机电路焦耳定律都适用．根据焦耳定律Q＝I2rt，电炉和电动机的电阻相同，电流相同，则在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等，故A正确；因电动机不转，视为纯电阻，欧姆定律同样适用，故由U＝IR可知，电炉两端电压等于电动机两端电压，故B错误，C正确；由以上分析可知，电动机和电炉两端电压相等，电流相等，则由P＝UI可知，电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率，故D错误．
素养训练4 两个电阻R1＝8 Ω、R2＝2 Ω，并联在电路中．要使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是( )
A．用一个阻值为2 Ω的电阻与R2串联
B．用一个阻值为6 Ω的电阻与R2串联
C．用一个阻值为6 Ω的电阻与R1串联
D．用一个阻值为2 Ω的电阻与R1串联
答案：A
解析：两个电阻并联，由P＝可知P1∶P2＝R2∶R1＝1∶4，要使这两个电阻消耗的电功率相等，应使P2减小为原来的；只要使R2两端的电压减半(R2不变)，电功率就可以减小为原来的，所以串联一个等值电阻(2 Ω)即可．若电阻与R1串联，R1的电压减小，功率更小，两个电阻的功率不可能相等，故A正确，B、C、D错误．
随堂演练·自主检测
1．近年来，电动汽车以车载电源为动力，因对环境的污染小，节约能源深受大众青睐．某品牌的一款电动汽车的车载电源额定输出电压为360 V，电池容量为213 A·h.该款汽车现以额定输出电压在平直公路上匀速行驶，速度大小为100 km/h，此时电源的输出功率为18 kW.若不考虑各种能量的转化效率，下列说法正确的是( )
A．电源的电动势一定为360 V
B．干路电流为5 A
C．电动汽车所受阻力为180 N
D．充满电的该款汽车在这种情况下，最多可以行驶426 km
答案：D
解析：根据闭合电路欧姆定律可知电源电动势等于输出电压和内电压之和，所以电源的电动势一定大于360 V，故A错误；干路电流为I＝＝50 A，B错误；当汽车匀速行驶时，阻力与牵引力大小相等，则f＝＝648 N，C错误．充满电的该款汽车在这种情况下，最多可以行驶的时间为t＝＝4.26 h，最多可以行驶的距离为s＝vt＝426 km，D正确．
2．为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，可行的办法是( )
A．使通过它的电流减半
B．使两端的电压减半
C．使电炉的电阻减半
D．使它两端的电压和电阻均减半
答案：D
解析：根据发热功率P热＝I2R，当电流减半时，发热功率减小为，电炉是纯电阻电路，电功率等于发热功率，故A错误；根据欧姆定律I＝，电压减小为一半，电流减小为一半，根据电功率表达式P＝UI，电功率减小为，故B错误；电炉的电阻减半而电压不变，根据欧姆定律I＝，电流增加为2倍，根据电功率表达式P＝UI，电功率增加为2倍，故C错误；电压和电阻均减半，根据欧姆定律I＝，电流不变，根据电功率表达式P＝UI，电功率减小为，故D正确．
3．一标有“12 V 12 W”的电动机正常工作，已知其线圈电阻为2 Ω，则正常工作1分钟产生的焦耳热为( )
A．720 J B．144 J
C．120 J D．4 320 J
答案：C
解析：由题意可知电动机正常工作时U＝12 V，P＝12 W，根据P＝UI，解得I＝1 A，根据焦耳定律Q＝I2Rt，解得Q＝120 J，C正确．
4．两根相同材料做成的导体，若它们的横截面积之比为2∶1，长度之比为4∶1，则将它们串联起来通以相同的电流，在相同的时间内，它们产生的热量之比为( )
A．2∶1 B．4∶1
C．1∶2 D．1∶4
答案：A
解析：两根相同材料做成的导体，若它们的横截面积之比为2∶1，长度之比为4∶1，根据R＝ρ，则R1∶R2＝2∶1，根据Q＝I2Rt，则产生的热量之比为2∶1，A正确．
5.如图，电动机M与灯泡L串联在电路中，M的线圈电阻为2 Ω，电源的电动势为16 V、内阻为1 Ω，灯泡电阻为5 Ω.闭合开关S后，M正常运转，M线圈上产生的热功率为2 W，V为理想电压表，则( )
A．电压表示数为2 V
B．电动机的输出功率为8 W
C．电源的输出功率为16 W
D．电源的效率为87.5%
答案：B
解析：M线圈上产生的热功率为2 W，则P热＝I2rM可得I＝1 A，则电压表读数U＝E－I(r＋RL)＝10 V，A错误；电动机的输出功率为P输＝IU－P热＝8 W，B正确；电源的输出功率为P电源＝IE－I2r＝15 W ，C错误；电源的效率为η＝＝＝93.75%，D错误．8.焦耳定律 电路中的能量转化
课 标 要 求 思 维 导 图
1.理解电功、电功率及焦耳定律． 2．深入理解电功和电功率的概念；知道焦耳定律的物理意义；能从能量转化角度推导焦耳定律；关注焦耳定律在生产、生活中的应用． 3．了解纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化；从能量转化和能量守恒的角度理解电功和电热的区别．
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
一、电功 电功率
1．电功
(1)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的________所做的功．
(2)公式：W＝________．
(3)国际单位：________，符号为________．
(4)意义：电功是________转化为其他形式的能的量度，即电功是多少就有多少________转化为其他形式的能．
2．电功率
(1)定义：电流所做的功W与做这些功所用时间t的比叫作电功率，数值上等于单位________内电流所做的功．
(2)公式：P＝＝________________．
(3)单位：________，符号：________，1 W＝1 J/s.
(4)物理意义：表示电流做功的________．
二、焦耳定律 热功率
1．焦耳定律
(1)内容：电流通过电阻产生的热量Q跟________________成正比、跟导体的________成正比、跟________成正比．
(2)表达式：Q＝________．
(3)焦耳热：电流通过电阻而产生的热称为焦耳热．
2．热功率
(1)定义：电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比叫作热功率；数值上等于________内电流通过电阻所产生的热量．
(2)表达式：P热＝________．
(3)物理意义：表示电流________的物理量．
(4)在非纯电阻电路(外电路消耗的电能没有全部转化为内能)中，电功率的公式为P电＝UI，热功率的公式仍然为P热＝________，此时P电大于P热．
三、电路中的能量转化
1．外电路的能量转化
(1)外电路为纯电阻电路：P电＝________．
(2)外电路为非纯电阻电路：P电＝________．
2．闭合电路中的能量转化
(1)表达式：IE＝IU＋I2r.
(2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和．
(3)特例：当外电路短路时，路端电压U等于零，电源释放的能量全部转化为内电路的________，若电源内阻很小，则短路电流很大，可能造成电源损坏或引起火灾，故绝不可以让电源________．
[导学1]
纯电阻电路中只有电热产生，非纯电阻电路中既有电热又有其他形式的能产生．如白炽灯、电炉、电烙铁等只产生电热，而电解槽、电动机等消耗电能转化为化学能或机械能的同时，有热能产生．
[提醒]
电动机运转时，有机械能和热能产生，一旦转子被卡住，停止转动，电动机只有热能输出，此时发热功率很大，容易烧坏电动机，应立即断电．
[导学2]
(1)计算电热时Q＝I2Rt在任何电路中均适用，但Q＝t只适用于纯电阻电路．
(2)计算电功时，W＝UIt适用于任何电路，但W＝t＝I2Rt只适用于纯电阻电路．
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
探究点一 电功和电功率
导学探究
将额定电压均为1.5 V，额定功率分别为0.3 W和0.5 W的小灯泡A、B串联起来接在电压为U的电源上，两灯泡均发光．
(1)A、B两灯泡的电压能否同时达到额定电压？
(2)A、B两灯泡中，哪个灯泡更亮一些？
归纳总结
1.对电功的理解
(1)从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功．
(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少．
(3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用．
2．对电功率的理解
(1)电功率P＝＝UI对任何电路都适用．
(2)额定功率和实际功率
①额定功率：用电器正常工作所消耗的功率．
②实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率．
典例示范
例 1 如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8 V，乙电路两端的电压为16 V．调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是( )
A．P甲P乙
C．P1>P2D．P1＝P2
素养训练1 重庆市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400 W，LED灯功率为180 W，若更换4 000盏，则一个月(取30天，每天约10 h)可节约的电能约为( )
A．9×102 kW·h B．3×105 kW·h
C．6×108 kW·h D．1×1011 kW·h
素养训练2 一根电阻丝，在通过2 C的电荷量时电功为8 J，若在相同的时间内通过4 C的电荷量，求此时电阻丝上的电流做的功和所加的电压分别是多少．
探究点二 焦耳定律的理解及应用
导学探究
如图所示，电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V 12 W”，电动机线圈的电阻RM＝0.50 Ω.
(1)灯泡L上流过的电流是否可以用IL＝求解？为什么？
(2)若灯泡恰好正常发光，则电动机消耗的功率和发热功率各多大？
归纳总结
1.纯电阻电路与非纯电阻电路
(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．
(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功除了将电能转化为内能外，还转化为机械能或化学能．
2．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
纯电阻电路 非纯电阻电路
能量转化情况
电功和电热的关系 W＝Q即IUt＝I2Rt＝t W＝Q＋E其他即UIt＝I2Rt＋E其他
电功率和热功率的关系 P＝P热即IU＝I2R＝ P＝P热＋P其他即IU＝I2R＋P其他
欧姆定律是否成立 U＝IR，I＝成立 U>IR，I<不成立
3.电动机的功率和效率
(1)电动机的输入功率指电动机消耗的总功率，P入＝UI.
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r.
(3)电动机的输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r.
(4)电动机的效率：η＝＝.
典例示范
例 2 有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A.
(1)求电动机正常工作时的输出功率．
(2)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？
素养训练3 (多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，现将它们串联到电路中，结果电动机不转而电炉都能正常工作，那么在相同时间内( )
A．电炉放热与电动机放热相等
B．电炉两端电压小于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
素养训练4 两个电阻R1＝8 Ω、R2＝2 Ω，并联在电路中．要使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是( )
A．用一个阻值为2 Ω的电阻与R2串联
B．用一个阻值为6 Ω的电阻与R2串联
C．用一个阻值为6 Ω的电阻与R1串联
D．用一个阻值为2 Ω的电阻与R1串联
随堂演练·自主检测——突出创新性 素养达标
1．近年来，电动汽车以车载电源为动力，因对环境的污染小，节约能源深受大众青睐．某品牌的一款电动汽车的车载电源额定输出电压为360 V，电池容量为213 A·h.该款汽车现以额定输出电压在平直公路上匀速行驶，速度大小为100 km/h，此时电源的输出功率为18 kW.若不考虑各种能量的转化效率，下列说法正确的是( )
A．电源的电动势一定为360 V
B．干路电流为5 A
C．电动汽车所受阻力为180 N
D．充满电的该款汽车在这种情况下，最多可以行驶426 km
2．为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，可行的办法是( )
A．使通过它的电流减半
B．使两端的电压减半
C．使电炉的电阻减半
D．使它两端的电压和电阻均减半
3．一标有“12 V 12 W”的电动机正常工作，已知其线圈电阻为2 Ω，则正常工作1分钟产生的焦耳热为( )
A．720 J B．144 J
C．120 J D．4 320 J
4．两根相同材料做成的导体，若它们的横截面积之比为2∶1，长度之比为4∶1，则将它们串联起来通以相同的电流，在相同的时间内，它们产生的热量之比为( )
A．2∶1 B．4∶1
C．1∶2 D．1∶4
5.
如图，电动机M与灯泡L串联在电路中，M的线圈电阻为2 Ω，电源的电动势为16 V、内阻为1 Ω，灯泡电阻为5 Ω.闭合开关S后，M正常运转，M线圈上产生的热功率为2 W，V为理想电压表，则( )
A．电压表示数为2 V
B．电动机的输出功率为8 W
C．电源的输出功率为16 W
D．电源的效率为87.5%
8．焦耳定律 电路中的能量转化
必备知识·自主学习
一、
1．(1)静电力 (2)UIt (3)焦耳 J (4)电能 电能
2．(1)时间 (2)UI (3)瓦特 W (4)快慢
二、
1．(1)电流I的二次方 电阻R 通电时间t (2)I2Rt
2．(1)单位时间 (2)I2R (3)发热快慢 (4)I2R
三、
1．(1)P热 (2)P热＋P其他
2．(3)内能 短路
关键能力·合作探究
探究点一
【导学探究】
提示：(1)不能．
(2)由R＝可知，RA>RB，两灯泡串联时，由P＝I2R可知，PA>PB，故A灯更亮一些．
【典例示范】
例1 解析：由灯都正常发光可知，R1中电流是R2中电流的二倍，R1两端电压是R2两端电压的二分之一，两变阻器消耗的功率相等，两电路中消耗的总功率相等，选项D正确，A、B、C错误．
答案：D
素养训练1 解析：一个月可节约的电能为ΔW＝ΔPt＝(400－180)×4 000×10×30 W·h≈3×105 kW·h，B正确．
答案：B
素养训练2 解析：设电阻丝的电阻为R，据W＝UIt＝Uq得U1＝4 V，在相同时间内通过的电荷量变为原来的2倍．
据I＝知：I2＝2I1
又据欧姆定律I＝得U2＝2U1＝8 V
电流的功W2＝U2I2t＝4W1＝32 J.
答案：32 J 8 V
探究点二
【导学探究】
提示：(1)不可以，因为有电动机工作的电路不是纯电阻的电路．
(2)P＝IMUM＝(U－UL)＝12 W.
P热＝RM＝·RM＝2 W．
【典例示范】
例2 解析：(1)电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能完全转化为热能，此时电动机可看成纯电阻，则r＝＝0.5 Ω.
当所加电压为2 V、电流为1 A时，电动机正常工作，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和热能之和．
转化的热功率为P热＝r＝0.5 W
总功率P总＝U2I2＝2 W，
则输出功率P出＝P总－P热＝1.5 W.
(2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输出，看作纯电阻电路，此时的电热功率为：
P′热＝＝ W＝8 W.
答案：(1)1.5 W (2)8 W
素养训练3 解析：电炉电路和电动机电路焦耳定律都适用．根据焦耳定律Q＝I2rt，电炉和电动机的电阻相同，电流相同，则在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等，故A正确；因电动机不转，视为纯电阻，欧姆定律同样适用，故由U＝IR可知，电炉两端电压等于电动机两端电压，故B错误，C正确；由以上分析可知，电动机和电炉两端电压相等，电流相等，则由P＝UI可知，电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率，故D错误．
答案：AC
素养训练4 解析：两个电阻并联，由P＝可知P1∶P2＝R2∶R1＝1∶4，要使这两个电阻消耗的电功率相等，应使P2减小为原来的；只要使R2两端的电压减半(R2不变)，电功率就可以减小为原来的，所以串联一个等值电阻(2 Ω)即可．若电阻与R1串联，R1的电压减小，功率更小，两个电阻的功率不可能相等，故A正确，B、C、D错误．
答案：A
随堂演练·自主检测
1．解析：根据闭合电路欧姆定律可知电源电动势等于输出电压和内电压之和，所以电源的电动势一定大于360 V，故A错误；干路电流为I＝＝50 A，B错误；当汽车匀速行驶时，阻力与牵引力大小相等，则f＝＝648 N，C错误．充满电的该款汽车在这种情况下，最多可以行驶的时间为t＝＝4.26 h，最多可以行驶的距离为s＝vt＝426 km，D正确．
答案：D
2．解析：根据发热功率P热＝I2R，当电流减半时，发热功率减小为，电炉是纯电阻电路，电功率等于发热功率，故A错误；根据欧姆定律I＝，电压减小为一半，电流减小为一半，根据电功率表达式P＝UI，电功率减小为，故B错误；电炉的电阻减半而电压不变，根据欧姆定律I＝，电流增加为2倍，根据电功率表达式P＝UI，电功率增加为2倍，故C错误；电压和电阻均减半，根据欧姆定律I＝，电流不变，根据电功率表达式P＝UI，电功率减小为，故D正确．
答案：D
3．解析：由题意可知电动机正常工作时U＝12 V，P＝12 W，根据P＝UI，解得I＝1 A，根据焦耳定律Q＝I2Rt，解得Q＝120 J，C正确．
答案：C
4．解析：两根相同材料做成的导体，若它们的横截面积之比为2∶1，长度之比为4∶1，根据R＝ρ，则R1∶R2＝2∶1，根据Q＝I2Rt，则产生的热量之比为2∶1，A正确．
答案：A
5．解析：M线圈上产生的热功率为2 W，则P热＝I2rM可得I＝1 A，则电压表读数U＝E－I(r＋RL)＝10 V，A错误；电动机的输出功率为P输＝IU－P热＝8 W，B正确；电源的输出功率为P电源＝IE－I2r＝15 W ，C错误；电源的效率为η＝＝＝93.75%，D错误．
答案：B