人教版物理必修3同步练习: 12.1 电路中的能量转化(基础巩固)
一、选择题
1．（2023高二下·泸西期末）如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是（ ）
A．图甲产生的热量比图乙产生的热量多
B．图甲产生的热量比图乙产生的热量少
C．图甲产生的热量和图乙产生的热量一样多
D．因为是形状不规范的导体，所以判断不出哪一个产生的热量多
【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】设一个四分之一圆形薄电阻合金片电阻为R0，甲图中为两个四分之一圆形薄电阻合金片并联，其总电阻为，乙图为两个四分之一圆形薄电阻合金片串联，其总电阻为，根据可知，甲图产生的热量比图乙产生的热量多。
故选A。
【分析】设一个四分之一圆形薄电阻合金片电阻为R0，甲图中为两个四分之一圆形薄电阻合金片并联，乙图为两个四分之一圆形薄电阻合金片串联，根据即可得出结论。
2．（2022·广东月考）一台电动机的额定电压是220V，规定电流是5A，线圈电阻为0.5 ，则此电动机正常工作时每秒产生的热量为（ ）
A．25J B．12.5J C．110J D．1100J
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电动机正常工作时线圈电阻生热
所以每秒产生的热量为，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据焦耳定律得出电动机正常工作时线圈产生的热量。
3．（2021·贵州会考）能量转化是自然界普遍存在的现象。下列定律中，揭示电能转化为内能的规律的是（ ）
A．库仑定律 B．电阻定律 C．欧姆定律 D．焦耳定律
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．库仑定律是揭示两点电荷之间作用力的规律，A不符合题意；
B．电阻定律是揭示电阻决定因素的规律，B不符合题意；
C．欧姆定律是揭示电路中电压、电流关系的规律，C不符合题意；
D．焦耳定律是揭示电流通过电阻时产生热量，从而将电能转化为内能的规律，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据能量的转化进行分析判断。
4．（2020高二上·咸阳期末）如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导体a、b，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比Sa：Sb=2：1。已知5s内有5×1018个自由电子通过导体a的横截面，电子的电荷量e=1.6×10-19C。下列说法正确的是（ ）
A．流经导体a的电流为0.16A
B．a、b的电阻之比Ra：Rb=2：1
C．自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比va：vb=2：1
D．相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比Qa：Qb=2：1
【答案】A
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；电流的概念
【解析】【解答】A．根据电流的定义式求解通过 、 导体的电流
A符合题意；
B．根据电阻定律
可知
B不符合题意；
C．根据电流的微观表达式
可知
C不符合题意。
D. 根据
相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比Qa：Qb=Ra：Rb=1：2
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】考查电流、电阻的定义，根据I=q/t计算电流大小，根据I=neSv计算电荷速率之比，根据电阻定义式计算电阻比，最后根据串联电路电阻比等于电热比计算电热比。
5．（2020高二上·湖北期中）电磁感应现象的发现，标志着人类从蒸汽机时代步入了电气化时代，下列设备利用电流热效应原理的是（ ）
A． 电风扇
B． 电熨斗
C． 发电机
D． 电磁起重机
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．电扇的主要元件是电动机，电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动工作的。故A错误；
B．电熨斗是利用电流的热效应工作的。故B正确；
C．发电机是利用电磁感应现象工作的。故C错误；
D．电磁起重机主要工作部件是电磁继电器，电磁继电器的内部主要有一个电磁铁构成，故是利用电流的磁效应的原理。故D错误。
故选B。
【分析】根据各设备的工作原理直接进行分析判断即可。
6．（2020高三上·井冈山月考）一个阻值为10Ω的定值电阻，在10s内产生的热量为400J，则通过该定值电阻的恒定电流为（ ）
A．4A B．3A C．2A D．1A
【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据焦耳定律有Q=I2Rt，其中Q=400J，R=10Ω，t=10s，解得I=2A
故答案为：C。
【分析】结合焦耳定律的表达式Q=I2Rt求解流过电阻的电流即可。
7．（2020高二下·浙江期末）如图所示是一款无叶电风扇及其铭牌，此款风扇内主要电器元件由内阻为 的电动机和一个换挡元件串联组成。此风扇以额定功率工作1h，电动机产生的焦耳热为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电动机额定电流
产生的焦耳热为
故答案为：B。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律来计算。
8．（2024高二下·炎陵开学考）用一个额定电压为的电热水器煮沸一壶水需要时间，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么（ ）
A．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
B．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
C．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
D．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB.当用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水时产生的热量为
当线路电压为110V时
可得
AB不符合题意；
CD.当线路电压为55V时，电压变为原来的四分之一，由
得到
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电热水器属于纯电阻电路，根据公式分析求解。
9．（2024高二上·深圳期末）一台国产智能即热式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．根据表中提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下工作时，通过电热水器的最大电流约为（ ）
最大使用功率 额定压力
额定电压 电器类别Ⅰ类
额定频率 防水等级
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】 由图表可知，通过电热水器的最大电流为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用电功率的表达式可求出电流的大小。
10．（2023高二上·涟水月考）一只小灯泡的额定功率与额定电压分别为与，该小灯泡正常发光时的电流为
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】根据电功率的公式P=UI可得，小灯泡正常发光时的电流为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据电功率的公式P=UI，计算小灯泡正常发光时的电流。
11．（2023高二上·涟水月考）将如图所示的电动机接上电源后扇叶运转，电动机消耗的电功率为、输出的机械功率为、产生的电热功率为，它们间的关系是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机是非纯电阻，电动机消耗的电功率一部分转化为输出的机械功率，一部分用于电动机线圈生热，故它们之间的关系为
BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据能量守恒定律分析三个功率之间的关系。
12．（2023高二上·常州月考）下列家用电器中把电能主要转化为内能的是（ ）
A．电风扇 B．电熨斗
C．洗衣机 D．吸尘器
【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电风扇、洗衣机和吸尘器把电能主要转化为机械能，电熨斗把电能主要转化为内能，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据各用电器的功能分析电能的转化。
13．（2023高二上·济宁期末）一台电动机，额定电压是100V，电阻是2Ω。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为（ ）
A．500W B．200W C．50W D．450W
【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机因发热损失的功率即电动机内阻的生热功率，为
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电动机为非纯电阻电路，发热功率要由计算。
14．（2023高二上·济宁期末）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法，正确的是（ ）
A．电功率越大，电流做功越快，电流做功一定越多
B．W=UIt适用于任何电路
C．在纯电阻电路中，UI>I2R
D．Q=I2Rt只适用于纯电阻电路
【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A.电功率越大，电流做功越快，根据
W=Pt
可知，W由P和t共同决定，实验电功率越大，电流做功不一定越多，A不符合题意；
B.电功的定义式
W=UIt
适用于任何电路，B符合题意；
C.在纯电阻电路中，电流做功全部转化为内能，所以
C不符合题意；
D.焦耳定律
适用于各种电路，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】纯电阻电路中，电流做功全部转化为内能，非纯电阻电路中，电流做功一部分转化为内能，一部分转化为其它形式的能量，电功的定义式W=UIt适用于任何电路的电功计算，焦耳定律适用于任何电路的电热计算，但、、、只适合纯电阻电路的计算。
15．（2022高二上·长沙期末）关于电功和电热。以下说法正确的是（ ）
A．外电路电流做的功一定等于电热
B．外电路中电流所做的功一定大于电热
C．任何电路中电流所做的功一定大于电热
D．当外电路有电动机、电解槽的情况下电流做的功将转化为热能、机械能、化学能，因此，电功大于电热
【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】ABC.当外电路是纯电阻电路时，外电路电流做的功等于外电路产生的热量，当外电路为非纯电阻电路时，外电路电流做的功大于电热，ABC不符合题意；
D.当外电路有电动机、电解槽的时候，外电路不是纯电阻，此时电流做的功将转化为热能和机械能或热能和化学能，因此电功大于电热，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据纯电阻电路和非纯电阻电路的特点，分析能量的转化。
16．（2023高三上·济宁月考） 2023年8月29日，全球瞩目的智能手机华为Mate 60 Pro上市。已知其锂离子聚合物电池容量为，手机支持超级快充“20V/4.4A”，兼容“11V/6A”或“10V/4A”超级快充，电池电动势为3.6V，正常通话额定功率为2W，则（ ）
A．题中“”是能量的单位
B．最大超级快充对应的功率是66W
C．充满电后可以正常通话的时间为9h
D．充满电后可以正常通话的时间为18h
【答案】C
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念
【解析】【解答】A、根据
可知mA h是电荷量的单位，故A错误；
B、最大超级快充对应的功率为
故B错误；
CD、充满电后可以正常通话的时间为
故C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】理解电池各参数的物理意义。再根据电荷量及电功率的定义进行分析处理。熟悉根据单位推导物理意义的方法。
二、多项选择题
17．（2024高二上·成都期末）近年来，人工智能机器人逐渐走入我们的生活。如图，某科技小组在研究扫地机器人内部直流电动机的性能时，发现当电动机两端的电压为U1、通过的电流为Ⅰ1时，电动机没有转动；当电动机两端的电压为U2、通过的电流为I2时，电动机正常转动。关于这台电动机的电阻和正常工作时的输出功率，下列说法正确的是
A．电动机的电阻为
B．电动机的电阻为
C．正常工作时的输出功率为
D．正常工作时的输出功率为
【答案】A,C
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB、电动机没有转动，可以视为纯电阻，电阻
故A正确，B错误；
CD、由电动机正常工作时，输出功率
故C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】电动机不转动时，相当于纯电阻电路。电动机正常工作时，电动机的总功率等于电动机的输出功率与热功率之和。
18．（2018高二上·杭锦后旗月考）关于电功和焦耳热，下列说法正确的是 （ ）
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W= I2Rt
C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q= I2Rt
D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q=UIt
【答案】A,C,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】欧姆定律适合于纯电阻电路，但是不适应非纯电阻电路，则在纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt，A符合题意；在非纯电阻电路中，计算电功用公式W=IUt，但是不能用W= I2Rt求解电功，B不符合题意；在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q= I2Rt求解，C符合题意；在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q=UIt求解，D符合题意；
故答案为：ACD.
【分析】求解纯电阻元件产生的热量时，可以利用电功计算公式和焦耳定律，两者相等，但是对于非纯电阻元件发热时，只能利用焦耳定律。
19．（2018高二上·上海期中）电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是（ ）
A．电动机消耗的电能为UIt B．电动机消耗的电能为I2Rt
C．电动机线圈产生的热量为I2Rt D．电动机线圈产生的热量为U2tR
【答案】A,C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB、电机消耗的电能W=UIt，其中包括电热和对外输出的机械能，所以A符合题意；B不符合题意.
C、电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率 ，所以电动机线圈上产生的热量为 .
D、电机的电路属于非纯电阻，非纯电阻电路中，只能用UIt计算电功，用 计算电热，而 无意义，D不符合题意.
故答案为：AC
【分析】利用电动机两端的电压乘以流过电容器的电流即为电动机的总功率，利用流过电动机的电流的平方乘以电动机的内阻为电动机的发热功率，最后乘以电动机工作的时间，进而求出电动机消耗的电能和电动机产生的热量。
20．（2018高二上·牡丹江月考）下列电器中利用电流热效应的是（ ）
A．电冰箱 B．电磁炉 C．洗衣机 D．电熨斗
【答案】B,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电冰箱利用的是热学原理，A不符合题意；洗衣机利用的是电动机原理，C不符合题意；
故答案为：BD
【分析】电流热效应是利用通电导线会释放热量。
21．如图所示是一直流电动机提升重物的装置；已知重物质量为m=50kg，电源输出电压U=110V保持不变，电动机线圈电阻R=4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=5A（g=10m/s2）则： ( )
A．电源的输出功率为100W
B．电动机线圈电阻R的发热功率550W
C．提升重物的功率为450W
D．电动机的效率为81.8％
【答案】C,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电源输出P=UI=550 W，选项A错误；电动机线圈电阻R的发热功率P热=I2R=100 W，选项B错误；提升中重物的功率为P机=550 W–100 W=450 W，选项C正确；电动机的效率为 ，
故答案为：CD。
【分析】非纯电阻用电器总功率等于热功率加其他功率，总功率为UI，热功率为I2R，机械效率为有用功除以总功。
22．（2020高二上·运城期末）如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有 “6V，12W”字样，电动机线圈的电阻 。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A．灯泡正常发光时的电阻为3Ω
B．电动机的输入功率为10W
C．电动机线圈电阻的发热功率为2W
D．整个电路消耗的电功率为14W
【答案】A,C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．根据功率公式得
解得
A符合题意；
B．通过灯泡的电流为
电动机的输入功率为
B不符合题意；
C．电动机线圈电阻的发热功率为
C符合题意；
D．整个电路消耗的电功率为
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】由电功率的变形公式求出电阻，通过可以求出灯泡正常发光时的电流；由串联电路的分压特点可以求出电动机的电压，由电功率公式可以求出电机总功率，通过公式热功率，进一步求出电动机的输出功率；通过P=UI求出电路总功率。
23．（2019高二上·吉林月考）电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（ ）
A．加热状态时是用R1、R2同时加热的
B．当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
C．当 ＝2，R2在保温状态时的功率为加热状态时的
D．当 ＝ －1，R2在保温状态时的功率为加热状态时的
【答案】B,C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB．当开关S接通时，R1被短路，发热功率为：
S断开时R1、R2同时工作，发热功率为：
其中电压U都为220V，所以有：
即开关S接通时为加热状态，此时只有R2工作，A不符合题意，B符合题意；
C．当 ＝2时，R2加热状态时的功率为P，保温状态时总功率为：
R2的功率为：
即R2在保温状态时的功率为加热状态时的 ，C符合题意；
D．同理可得，当 ＝ －1时，R2加热状态时的功率为P，保温状态时功率为：
即R2在保温状态时的功率为加热状态时的 ，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】当电压一定时，电路中的电阻越大，电路的功率就越小，电路中的电阻越小，电路的功率就越大，结合欧姆定律和功率公式求解即可。
24．（2018高二上·长春月考）两只小灯泡L1、L2分别标有“6V，3W”和“6V，5W”，另外有一个能满足需要的滑动变阻器R，将它们连接后接入电压为12V的电路中，要求两灯泡都正常发光且最省电，下面的四个电路中满足要求的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A,D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】根据 可知，灯泡L1的电阻大于灯泡L2的电阻，L1与R并联，总电阻可以与灯泡L2的电阻相等，两灯的电压可以都是6V，两灯都能正常发光，A符合题意；L2与R并联，总电阻小于灯泡L1的电阻，根据串联电路电阻分压特点可知，L1的电压大于6V，L2的电压小于6V，两灯都不能正常发光，B不符合题意；L1、L2串联，由于灯泡L1的电阻大于灯泡L2的电阻，则灯泡L1的电压大于灯泡L2的电压，即得到灯泡L1的电压大于6V，所以灯泡L1可能被烧毁，C不符合题意；灯L1、L2并联，当它们并联的电阻与R相等时，其电压与R的电压相等，都等于6V，两灯都能正常发光，D符合题意。所以AD符合题意，BC不符合题意。
故答案为：AD
【分析】利用额定功率和电压可以求出两只灯泡的电阻，利用额定电压下才能正常工作可以判别BC图不能正常工作；则AD可以使两只灯泡的电压都为额定电压。
三、非选择题
25．（2020高二上·鹤岗期中）一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A．在30s内可使该物体被匀速提升3m。若不计一切摩擦和阻力，求：
（1）电动机的输入功率；
（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；
（3）电动机的电阻。
【答案】（1）解：电动机的输入功率为
（2）解：物体被匀速上升的速度
电动机提升重物的机械功率
根据能量关系有
产生热的功率
产生热量
（3）解：由焦耳定律
线圈电阻
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据P=IU求解电动机的输入功率的大小；（2）求出物体匀速上升的速度大小，根据P=Fv求出电动机输出的机械功率，根据能量守恒求出电动机的发热功率，根据焦耳定律即可求出产生的热量；（3）根据焦耳定律求出线圈电阻的大小。
26．（2020·天津模拟）如图所示，在倾角θ= 的绝缘光滑斜面上，固定两根平行光滑金属导轨，间距l=0.4m，下端用阻值R=0.8Ω的电阻连接。质量m=0.2kg、电阻r=0.2Ω、长为l的导体杆垂直放置在导轨上，两端与导轨始终接触良好。整个装置放置在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。某时刻用平行于导轨向上的推力F作用在杆的中点，使杆从静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.5m/s2，2s以后，推力大小恒为0.8N，杆减速运动了0.45m，速度变为0，不计导轨电阻，取g=10m/s2，求：
（1）t=2s时，克服安培力做功的功率；
（2）杆做减速运动的整个过程中，电阻R产生的热量。
【答案】（1）解： 时，设杆的速度为v，感应电动势为E，电流为I，安培力为 ，有 ， ， ，
设克服安培力做功的功率为P，有
联立以上方程，代入数据解得
（2）解：设导体杆减速运动的位移为s，克服安培力做功为 ，由动能定理得
在杆减速运动过程中，设电阻R和r产生的热量分别为 和 ，有
联立相关方程，代入数据解得
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）利用运动学公式求解2s时的速度，利用安培力公式求解安培力大小，结合功率公式P=Fv求解即可；
（2）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
27．某同学自制了一个电炉，已知该电炉工作时的电阻时 ，工作时通过电炉的电流是4A，求：
（1）加在该电炉两端的电压是多少？
（2）该电炉工作时，10s内发的热是多少？
【答案】（1）解：加在该电炉两端的电压为：
（2）解：该电炉工作时，10s内发的热为：
【知识点】焦耳定律
【解析】【分析】电炉工作时，根据欧姆定律可求其两端电压，由焦耳定律可计算电炉的发热。
28．（2023高二上·江门期末）如图是利用电动机提升重物的示意图，其中是直流电动机，线圈的电阻为。是一个质量为的重物，它被细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，当重物匀速上升时电流表和电压表的示数分别是4A和120V，g取，求：
（1）电动机的输入电功率的大小；
（2）物匀速上升时的速度多大。
【答案】（1）解：电动机的输入电功率为
代入数据解得
（2）解：电动机的热功率为
代入数据得
提升重物的功率为 ，由能量守恒
解得
又根据
代入数据得
【知识点】电功率和电功；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）通过功率的表达式得出电动机的输入功率；
（2）结合热功率的表达式得出电动机的热功率；结合能量守恒和瞬时功率得出物匀速上升时的速度。
29．（2023高二上·内江期末）规格为“220V，36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω接上220V电压后。求：
（1）排气扇的输出功率（结果均保留一位小数）；
（2）如果接上220V电压后，扇叶被卡住，不能转动，排气扇的发热功率。
【答案】（1）根据 ，
解得
（2）扇叶被卡住，不能转动，此时排气扇为纯电阻，则有
解得
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据电功率的表达式得出排气扇的输出功率 ；
（2） 扇叶被卡住 时根据电功率的表达式得出排气扇的发热功率。
1 / 1人教版物理必修3同步练习: 12.1 电路中的能量转化(基础巩固)
一、选择题
1．（2023高二下·泸西期末）如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是（ ）
A．图甲产生的热量比图乙产生的热量多
B．图甲产生的热量比图乙产生的热量少
C．图甲产生的热量和图乙产生的热量一样多
D．因为是形状不规范的导体，所以判断不出哪一个产生的热量多
2．（2022·广东月考）一台电动机的额定电压是220V，规定电流是5A，线圈电阻为0.5 ，则此电动机正常工作时每秒产生的热量为（ ）
A．25J B．12.5J C．110J D．1100J
3．（2021·贵州会考）能量转化是自然界普遍存在的现象。下列定律中，揭示电能转化为内能的规律的是（ ）
A．库仑定律 B．电阻定律 C．欧姆定律 D．焦耳定律
4．（2020高二上·咸阳期末）如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导体a、b，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比Sa：Sb=2：1。已知5s内有5×1018个自由电子通过导体a的横截面，电子的电荷量e=1.6×10-19C。下列说法正确的是（ ）
A．流经导体a的电流为0.16A
B．a、b的电阻之比Ra：Rb=2：1
C．自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比va：vb=2：1
D．相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比Qa：Qb=2：1
5．（2020高二上·湖北期中）电磁感应现象的发现，标志着人类从蒸汽机时代步入了电气化时代，下列设备利用电流热效应原理的是（ ）
A． 电风扇
B． 电熨斗
C． 发电机
D． 电磁起重机
6．（2020高三上·井冈山月考）一个阻值为10Ω的定值电阻，在10s内产生的热量为400J，则通过该定值电阻的恒定电流为（ ）
A．4A B．3A C．2A D．1A
7．（2020高二下·浙江期末）如图所示是一款无叶电风扇及其铭牌，此款风扇内主要电器元件由内阻为 的电动机和一个换挡元件串联组成。此风扇以额定功率工作1h，电动机产生的焦耳热为（ ）
A． B． C． D．
8．（2024高二下·炎陵开学考）用一个额定电压为的电热水器煮沸一壶水需要时间，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么（ ）
A．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
B．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
C．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
D．当线路电压为时，煮沸一壶水需要时间
9．（2024高二上·深圳期末）一台国产智能即热式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．根据表中提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下工作时，通过电热水器的最大电流约为（ ）
最大使用功率 额定压力
额定电压 电器类别Ⅰ类
额定频率 防水等级
A． B． C． D．
10．（2023高二上·涟水月考）一只小灯泡的额定功率与额定电压分别为与，该小灯泡正常发光时的电流为
A． B． C． D．
11．（2023高二上·涟水月考）将如图所示的电动机接上电源后扇叶运转，电动机消耗的电功率为、输出的机械功率为、产生的电热功率为，它们间的关系是（ ）
A． B． C． D．
12．（2023高二上·常州月考）下列家用电器中把电能主要转化为内能的是（ ）
A．电风扇 B．电熨斗
C．洗衣机 D．吸尘器
13．（2023高二上·济宁期末）一台电动机，额定电压是100V，电阻是2Ω。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为（ ）
A．500W B．200W C．50W D．450W
14．（2023高二上·济宁期末）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法，正确的是（ ）
A．电功率越大，电流做功越快，电流做功一定越多
B．W=UIt适用于任何电路
C．在纯电阻电路中，UI>I2R
D．Q=I2Rt只适用于纯电阻电路
15．（2022高二上·长沙期末）关于电功和电热。以下说法正确的是（ ）
A．外电路电流做的功一定等于电热
B．外电路中电流所做的功一定大于电热
C．任何电路中电流所做的功一定大于电热
D．当外电路有电动机、电解槽的情况下电流做的功将转化为热能、机械能、化学能，因此，电功大于电热
16．（2023高三上·济宁月考） 2023年8月29日，全球瞩目的智能手机华为Mate 60 Pro上市。已知其锂离子聚合物电池容量为，手机支持超级快充“20V/4.4A”，兼容“11V/6A”或“10V/4A”超级快充，电池电动势为3.6V，正常通话额定功率为2W，则（ ）
A．题中“”是能量的单位
B．最大超级快充对应的功率是66W
C．充满电后可以正常通话的时间为9h
D．充满电后可以正常通话的时间为18h
二、多项选择题
17．（2024高二上·成都期末）近年来，人工智能机器人逐渐走入我们的生活。如图，某科技小组在研究扫地机器人内部直流电动机的性能时，发现当电动机两端的电压为U1、通过的电流为Ⅰ1时，电动机没有转动；当电动机两端的电压为U2、通过的电流为I2时，电动机正常转动。关于这台电动机的电阻和正常工作时的输出功率，下列说法正确的是
A．电动机的电阻为
B．电动机的电阻为
C．正常工作时的输出功率为
D．正常工作时的输出功率为
18．（2018高二上·杭锦后旗月考）关于电功和焦耳热，下列说法正确的是 （ ）
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W= I2Rt
C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q= I2Rt
D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q=UIt
19．（2018高二上·上海期中）电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是（ ）
A．电动机消耗的电能为UIt B．电动机消耗的电能为I2Rt
C．电动机线圈产生的热量为I2Rt D．电动机线圈产生的热量为U2tR
20．（2018高二上·牡丹江月考）下列电器中利用电流热效应的是（ ）
A．电冰箱 B．电磁炉 C．洗衣机 D．电熨斗
21．如图所示是一直流电动机提升重物的装置；已知重物质量为m=50kg，电源输出电压U=110V保持不变，电动机线圈电阻R=4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=5A（g=10m/s2）则： ( )
A．电源的输出功率为100W
B．电动机线圈电阻R的发热功率550W
C．提升重物的功率为450W
D．电动机的效率为81.8％
22．（2020高二上·运城期末）如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有 “6V，12W”字样，电动机线圈的电阻 。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A．灯泡正常发光时的电阻为3Ω
B．电动机的输入功率为10W
C．电动机线圈电阻的发热功率为2W
D．整个电路消耗的电功率为14W
23．（2019高二上·吉林月考）电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（ ）
A．加热状态时是用R1、R2同时加热的
B．当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
C．当 ＝2，R2在保温状态时的功率为加热状态时的
D．当 ＝ －1，R2在保温状态时的功率为加热状态时的
24．（2018高二上·长春月考）两只小灯泡L1、L2分别标有“6V，3W”和“6V，5W”，另外有一个能满足需要的滑动变阻器R，将它们连接后接入电压为12V的电路中，要求两灯泡都正常发光且最省电，下面的四个电路中满足要求的是（ ）
A． B．
C． D．
三、非选择题
25．（2020高二上·鹤岗期中）一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A．在30s内可使该物体被匀速提升3m。若不计一切摩擦和阻力，求：
（1）电动机的输入功率；
（2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；
（3）电动机的电阻。
26．（2020·天津模拟）如图所示，在倾角θ= 的绝缘光滑斜面上，固定两根平行光滑金属导轨，间距l=0.4m，下端用阻值R=0.8Ω的电阻连接。质量m=0.2kg、电阻r=0.2Ω、长为l的导体杆垂直放置在导轨上，两端与导轨始终接触良好。整个装置放置在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。某时刻用平行于导轨向上的推力F作用在杆的中点，使杆从静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.5m/s2，2s以后，推力大小恒为0.8N，杆减速运动了0.45m，速度变为0，不计导轨电阻，取g=10m/s2，求：
（1）t=2s时，克服安培力做功的功率；
（2）杆做减速运动的整个过程中，电阻R产生的热量。
27．某同学自制了一个电炉，已知该电炉工作时的电阻时 ，工作时通过电炉的电流是4A，求：
（1）加在该电炉两端的电压是多少？
（2）该电炉工作时，10s内发的热是多少？
28．（2023高二上·江门期末）如图是利用电动机提升重物的示意图，其中是直流电动机，线圈的电阻为。是一个质量为的重物，它被细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，当重物匀速上升时电流表和电压表的示数分别是4A和120V，g取，求：
（1）电动机的输入电功率的大小；
（2）物匀速上升时的速度多大。
29．（2023高二上·内江期末）规格为“220V，36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω接上220V电压后。求：
（1）排气扇的输出功率（结果均保留一位小数）；
（2）如果接上220V电压后，扇叶被卡住，不能转动，排气扇的发热功率。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】设一个四分之一圆形薄电阻合金片电阻为R0，甲图中为两个四分之一圆形薄电阻合金片并联，其总电阻为，乙图为两个四分之一圆形薄电阻合金片串联，其总电阻为，根据可知，甲图产生的热量比图乙产生的热量多。
故选A。
【分析】设一个四分之一圆形薄电阻合金片电阻为R0，甲图中为两个四分之一圆形薄电阻合金片并联，乙图为两个四分之一圆形薄电阻合金片串联，根据即可得出结论。
2．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电动机正常工作时线圈电阻生热
所以每秒产生的热量为，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据焦耳定律得出电动机正常工作时线圈产生的热量。
3．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．库仑定律是揭示两点电荷之间作用力的规律，A不符合题意；
B．电阻定律是揭示电阻决定因素的规律，B不符合题意；
C．欧姆定律是揭示电路中电压、电流关系的规律，C不符合题意；
D．焦耳定律是揭示电流通过电阻时产生热量，从而将电能转化为内能的规律，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据能量的转化进行分析判断。
4．【答案】A
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；电流的概念
【解析】【解答】A．根据电流的定义式求解通过 、 导体的电流
A符合题意；
B．根据电阻定律
可知
B不符合题意；
C．根据电流的微观表达式
可知
C不符合题意。
D. 根据
相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比Qa：Qb=Ra：Rb=1：2
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】考查电流、电阻的定义，根据I=q/t计算电流大小，根据I=neSv计算电荷速率之比，根据电阻定义式计算电阻比，最后根据串联电路电阻比等于电热比计算电热比。
5．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．电扇的主要元件是电动机，电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动工作的。故A错误；
B．电熨斗是利用电流的热效应工作的。故B正确；
C．发电机是利用电磁感应现象工作的。故C错误；
D．电磁起重机主要工作部件是电磁继电器，电磁继电器的内部主要有一个电磁铁构成，故是利用电流的磁效应的原理。故D错误。
故选B。
【分析】根据各设备的工作原理直接进行分析判断即可。
6．【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据焦耳定律有Q=I2Rt，其中Q=400J，R=10Ω，t=10s，解得I=2A
故答案为：C。
【分析】结合焦耳定律的表达式Q=I2Rt求解流过电阻的电流即可。
7．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电动机额定电流
产生的焦耳热为
故答案为：B。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律来计算。
8．【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB.当用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水时产生的热量为
当线路电压为110V时
可得
AB不符合题意；
CD.当线路电压为55V时，电压变为原来的四分之一，由
得到
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电热水器属于纯电阻电路，根据公式分析求解。
9．【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】 由图表可知，通过电热水器的最大电流为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用电功率的表达式可求出电流的大小。
10．【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】根据电功率的公式P=UI可得，小灯泡正常发光时的电流为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据电功率的公式P=UI，计算小灯泡正常发光时的电流。
11．【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机是非纯电阻，电动机消耗的电功率一部分转化为输出的机械功率，一部分用于电动机线圈生热，故它们之间的关系为
BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据能量守恒定律分析三个功率之间的关系。
12．【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电风扇、洗衣机和吸尘器把电能主要转化为机械能，电熨斗把电能主要转化为内能，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据各用电器的功能分析电能的转化。
13．【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机因发热损失的功率即电动机内阻的生热功率，为
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电动机为非纯电阻电路，发热功率要由计算。
14．【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A.电功率越大，电流做功越快，根据
W=Pt
可知，W由P和t共同决定，实验电功率越大，电流做功不一定越多，A不符合题意；
B.电功的定义式
W=UIt
适用于任何电路，B符合题意；
C.在纯电阻电路中，电流做功全部转化为内能，所以
C不符合题意；
D.焦耳定律
适用于各种电路，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】纯电阻电路中，电流做功全部转化为内能，非纯电阻电路中，电流做功一部分转化为内能，一部分转化为其它形式的能量，电功的定义式W=UIt适用于任何电路的电功计算，焦耳定律适用于任何电路的电热计算，但、、、只适合纯电阻电路的计算。
15．【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】ABC.当外电路是纯电阻电路时，外电路电流做的功等于外电路产生的热量，当外电路为非纯电阻电路时，外电路电流做的功大于电热，ABC不符合题意；
D.当外电路有电动机、电解槽的时候，外电路不是纯电阻，此时电流做的功将转化为热能和机械能或热能和化学能，因此电功大于电热，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据纯电阻电路和非纯电阻电路的特点，分析能量的转化。
16．【答案】C
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念
【解析】【解答】A、根据
可知mA h是电荷量的单位，故A错误；
B、最大超级快充对应的功率为
故B错误；
CD、充满电后可以正常通话的时间为
故C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】理解电池各参数的物理意义。再根据电荷量及电功率的定义进行分析处理。熟悉根据单位推导物理意义的方法。
17．【答案】A,C
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB、电动机没有转动，可以视为纯电阻，电阻
故A正确，B错误；
CD、由电动机正常工作时，输出功率
故C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】电动机不转动时，相当于纯电阻电路。电动机正常工作时，电动机的总功率等于电动机的输出功率与热功率之和。
18．【答案】A,C,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】欧姆定律适合于纯电阻电路，但是不适应非纯电阻电路，则在纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt，A符合题意；在非纯电阻电路中，计算电功用公式W=IUt，但是不能用W= I2Rt求解电功，B不符合题意；在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q= I2Rt求解，C符合题意；在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q=UIt求解，D符合题意；
故答案为：ACD.
【分析】求解纯电阻元件产生的热量时，可以利用电功计算公式和焦耳定律，两者相等，但是对于非纯电阻元件发热时，只能利用焦耳定律。
19．【答案】A,C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB、电机消耗的电能W=UIt，其中包括电热和对外输出的机械能，所以A符合题意；B不符合题意.
C、电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率 ，所以电动机线圈上产生的热量为 .
D、电机的电路属于非纯电阻，非纯电阻电路中，只能用UIt计算电功，用 计算电热，而 无意义，D不符合题意.
故答案为：AC
【分析】利用电动机两端的电压乘以流过电容器的电流即为电动机的总功率，利用流过电动机的电流的平方乘以电动机的内阻为电动机的发热功率，最后乘以电动机工作的时间，进而求出电动机消耗的电能和电动机产生的热量。
20．【答案】B,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电冰箱利用的是热学原理，A不符合题意；洗衣机利用的是电动机原理，C不符合题意；
故答案为：BD
【分析】电流热效应是利用通电导线会释放热量。
21．【答案】C,D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】电源输出P=UI=550 W，选项A错误；电动机线圈电阻R的发热功率P热=I2R=100 W，选项B错误；提升中重物的功率为P机=550 W–100 W=450 W，选项C正确；电动机的效率为 ，
故答案为：CD。
【分析】非纯电阻用电器总功率等于热功率加其他功率，总功率为UI，热功率为I2R，机械效率为有用功除以总功。
22．【答案】A,C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．根据功率公式得
解得
A符合题意；
B．通过灯泡的电流为
电动机的输入功率为
B不符合题意；
C．电动机线圈电阻的发热功率为
C符合题意；
D．整个电路消耗的电功率为
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】由电功率的变形公式求出电阻，通过可以求出灯泡正常发光时的电流；由串联电路的分压特点可以求出电动机的电压，由电功率公式可以求出电机总功率，通过公式热功率，进一步求出电动机的输出功率；通过P=UI求出电路总功率。
23．【答案】B,C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB．当开关S接通时，R1被短路，发热功率为：
S断开时R1、R2同时工作，发热功率为：
其中电压U都为220V，所以有：
即开关S接通时为加热状态，此时只有R2工作，A不符合题意，B符合题意；
C．当 ＝2时，R2加热状态时的功率为P，保温状态时总功率为：
R2的功率为：
即R2在保温状态时的功率为加热状态时的 ，C符合题意；
D．同理可得，当 ＝ －1时，R2加热状态时的功率为P，保温状态时功率为：
即R2在保温状态时的功率为加热状态时的 ，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】当电压一定时，电路中的电阻越大，电路的功率就越小，电路中的电阻越小，电路的功率就越大，结合欧姆定律和功率公式求解即可。
24．【答案】A,D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】根据 可知，灯泡L1的电阻大于灯泡L2的电阻，L1与R并联，总电阻可以与灯泡L2的电阻相等，两灯的电压可以都是6V，两灯都能正常发光，A符合题意；L2与R并联，总电阻小于灯泡L1的电阻，根据串联电路电阻分压特点可知，L1的电压大于6V，L2的电压小于6V，两灯都不能正常发光，B不符合题意；L1、L2串联，由于灯泡L1的电阻大于灯泡L2的电阻，则灯泡L1的电压大于灯泡L2的电压，即得到灯泡L1的电压大于6V，所以灯泡L1可能被烧毁，C不符合题意；灯L1、L2并联，当它们并联的电阻与R相等时，其电压与R的电压相等，都等于6V，两灯都能正常发光，D符合题意。所以AD符合题意，BC不符合题意。
故答案为：AD
【分析】利用额定功率和电压可以求出两只灯泡的电阻，利用额定电压下才能正常工作可以判别BC图不能正常工作；则AD可以使两只灯泡的电压都为额定电压。
25．【答案】（1）解：电动机的输入功率为
（2）解：物体被匀速上升的速度
电动机提升重物的机械功率
根据能量关系有
产生热的功率
产生热量
（3）解：由焦耳定律
线圈电阻
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据P=IU求解电动机的输入功率的大小；（2）求出物体匀速上升的速度大小，根据P=Fv求出电动机输出的机械功率，根据能量守恒求出电动机的发热功率，根据焦耳定律即可求出产生的热量；（3）根据焦耳定律求出线圈电阻的大小。
26．【答案】（1）解： 时，设杆的速度为v，感应电动势为E，电流为I，安培力为 ，有 ， ， ，
设克服安培力做功的功率为P，有
联立以上方程，代入数据解得
（2）解：设导体杆减速运动的位移为s，克服安培力做功为 ，由动能定理得
在杆减速运动过程中，设电阻R和r产生的热量分别为 和 ，有
联立相关方程，代入数据解得
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）利用运动学公式求解2s时的速度，利用安培力公式求解安培力大小，结合功率公式P=Fv求解即可；
（2）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
27．【答案】（1）解：加在该电炉两端的电压为：
（2）解：该电炉工作时，10s内发的热为：
【知识点】焦耳定律
【解析】【分析】电炉工作时，根据欧姆定律可求其两端电压，由焦耳定律可计算电炉的发热。
28．【答案】（1）解：电动机的输入电功率为
代入数据解得
（2）解：电动机的热功率为
代入数据得
提升重物的功率为 ，由能量守恒
解得
又根据
代入数据得
【知识点】电功率和电功；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）通过功率的表达式得出电动机的输入功率；
（2）结合热功率的表达式得出电动机的热功率；结合能量守恒和瞬时功率得出物匀速上升时的速度。
29．【答案】（1）根据 ，
解得
（2）扇叶被卡住，不能转动，此时排气扇为纯电阻，则有
解得
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据电功率的表达式得出排气扇的输出功率 ；
（2） 扇叶被卡住 时根据电功率的表达式得出排气扇的发热功率。
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