人教版物理必修3同步练习: 12.1 电路中的能量转化(能力提升)
一、选择题
1．（2024高二上·佛山期末）空气炸锅是近年流行的小家电，它主要由电热丝与风机两部分构成，其通过电热丝加热空气，然后用风机将高温空气吹入锅内，使热空气在封闭的空间内循环从而加热食物下图是某空气炸锅的简化电路图，若该空气炸锅额定电压及功率为、，电热丝，风机电动机的内阻为，其他电阻不计，则该空气炸锅正常工作时（ ）
A．通过电动机的电流为
B．通过电动机的电流为
C．电热丝的发热功率为
D．电热丝每秒钟消耗的电能为
2．（2024高二上·昌平期末）某扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件吸尘。已知机器人电池容量为，电机两端电压为，吸尘时的额定功率为，输出功率为。下列说法正确的是
（ ）
A．“”是能量单位
B．吸尘时通过电机的电流为
C．该机器人电机的电阻为
D．理论上，该机器人充满电后可工作
3．（2023高二上·常州月考）扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为，通过的电流为，下列说法正确的是（ ）
A．
B．经过时间，电动机消耗的电能
C．经过时间，电动机产生的热量
D．电动机输出的机械功率为
4．（2023高二上·龙门月考）如图所示是一台直流电动机。在额定电压下正常工作时，下列分析正确的是（ ）
A．热功率是72W B．输入功率为0.125W
C．机械功率是2.875W D．持续工作一小时耗电为0.03度
5．（2023高二上·广州期末）扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图表所示为某款扫地机器人的铭牌标有的数据，则该扫地机器人（ ）
电机基本参数
产品尺寸
电池 锂电池
质量
无线连接 智能快连
工作额定电压
工作额定功率
A．额定工作电流为5000mA
B．以额定电压工作时，每分钟消耗电能为2400J
C．以额定电压工作时，电机的内阻为10Ω
D．电池充满电后储存的总能量为5000J
6．（2024高二上·广州期末）图甲为充电宝给一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（ ）
A．充电宝输出的电功率为
B．充电宝产生的热功率为
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池储存的化学能为
7．（2021高二上·深圳期中）如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为（ ）
A．1 W B．6 W C．2 W D．2.5 W
8．（2024高二下·泸县开学考）风能是一种洁净、无污染、可再生的能源，临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场，如图所示。已知该地区的风速约为6m/s，空气密度约，已知风力发电机的风叶叶片长度为40m，且风能的30％可转化为电能，则一台发电机发电功率约为（ ）
A． B． C． D．
9．（2022高二上·十堰期中）如图所示，灯为“6V，4W”，灯为“6V，2W”。现把它们按在12V的电路中，要使每个灯都正常发光，还要求省电，正确的接法是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2024高二上·清远期末）扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，并能根据红外感应绕开障碍物。某扫地机器人正常工作时电动机的电压为、电流为、线圈电阻为。则下列有关它的说法正确的是（ ）
A．正常工作时，电动机的总功率为
B．正常工作时，电动机的发热功率为
C．正常工作时，电动机的输出功率为
D．电动机被杂物卡住无法运转不考虑保护电路的作用时，电动机的发热功率为
11．（2016高二上·龙江期末）有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，正常工作时的电流是1.0A，此时，电动机的输出功率是P出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P热，则（ ）
A．P出=2W，P热=0.5W B．P出=1.5W，P热=8W
C．P出=2W，P热=8W D．P出=1.5W，P热=0.5W
12．（2024高二上·朝阳期末）某学习小组利用如图所示电路研究某手持小风扇的电动机性能。调节滑动变阻器，测得风扇运转时电压表示数为，电流表示数为；扇叶被卡住停止转动时，电压表示数为，电流表的示数为。下列说法正确的是（ ）
A．电动机线圈的电阻为
B．风扇运转时输出的机械功率为
C．风扇运转时线圈的发热功率为
D．与扇叶被卡住时相比，风扇运转时电源的总功率更大
二、多项选择题
13．（2023高三上·沈阳期中） 2023年2月，科创数据研究中心（SMDC）对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图甲所示。测试过程中系统输出的图像如图乙所示，其中P为直流电源的输出功率，I为总电流，下列说法正确的是（ ）
A．该蓄电池的电动势为 12 V
B．该蓄电池的内阻为 1Ω
C．该蓄电池的最大输出功率为70 W
D．该蓄电池的短路电流为24 A
14．（2023高二下·杭州期中） 如图所示，干旱季节，农民通过潜水泵抽取地下水灌溉农田。已知潜水泵由电动机、水泵、输水钢管组成，某地下水源距离地表深，安装潜水泵时将一根输水钢管竖直打入地底下与地下水源连通，水泵出水口离地表高度为，水流由出水口水平喷出时的速度为，每秒出水量为。已知电动机额定电压为，水泵的抽水效率为，水的密度为，则（ ）
A．出水口钢管横截面积为
B．每秒内水流机械能增加
C．电动机的输入功率为
D．电动机线圈的电阻约为
15．（2022高二上·定远0.127）机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（ ）
规格 后轮驱动直流电动机
车型：电动汽车 电动机额定输出功率：
整车质量： 额定转速：
蓄电池（容量，输出电压：约为） 额定工作电压电流：
A．电动汽车正常工作时消耗的电功率
B．电动机的内阻为
C．蓄电池充满电后储存的电能约为
D．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为
16．（2019高二上·温州期中）锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器的输出电压为U，输出电流为I，手机锂电池的内阻为r，下列说法正确的是（ ）
A．锂电池两端的电压为Ir
B．锂电池产生的热功率为I2r
C．电能转化为化学能的功率为UI-I2r
D．充电器输出的电功率为UI+I2r
17．（2019高二上·应县期中）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（ ）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝ 只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，UI＞I2R
D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
18．（2024高二下·雅安开学考）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
19．（2023高二上·宝安期末）某手持便携式电风扇的电机参数描述如表所示，关于该电机说法正确的有（ ）
风类模式：正常风 控制方式：机械版 开关类型：琴式按键 送风方式：转页
额定电压： 额定电流： 额定输出功率： 风扇转速：转
A．电机电阻为
B．电机电阻为
C．电机正常工作时，损耗的热功率为
D．电机转子卡住不动时，消耗的总功率为
20．（2024高三上·广东期末）如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr，随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断
A．PE-U图象对应图线a．由图知电动势为9V，内阻为3Ω
B．Pr-U图象对应图线b，由图知电动势为3V，阻为1Ω
C．PR-U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PE =Pr + PR
D．外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W
21．（2024高二上·广西期末）如图所示，直流电动机正常工作时，两端电压为，通过电动机的电流为，能在内把一质量为的重物匀速提高，不计绳重、摩擦与空气阻力，重力加速度取．下列说法正确的是（ ）
A．电动机的输出功率为
B．在提升重物的内重物增加的重力势能为
C．在提升重物的内电动机线圈产生的热量为
D．电动机线圈的电阻为
22．（2024高二上·澄海期末） 某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段金属丝的曲线，如图甲所示。再将该金属丝与某一定值电阻串联接在电路中，用电压表（电压表的内阻远大于金属丝的电阻）与金属丝并联，如图乙所示，并在电压表的表盘上标注了与电压对应的温度值，制成电阻温度计，下列说法中正确的是（ ）
A．从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小
C．温度越高，定值电阻消耗的功率越大
D．选用不同阻值的可改变温度计的量程，越大，量程越大
23．（2020高二上·吉安月考）如图所示，a、b两端的电压为 ，三个电阻的阻值分别为 、 ，下列说法正确的是（ ）
A． 、 、 两端的电压之比为2∶1∶1
B． 、 、 消耗的电功率之比为1∶1∶2
C．在相等的时间内，通过 、 、 的电荷量之比为2∶2∶1
D．在相等的时间内， 、 、 产生的焦耳热之比为1∶1∶2
三、非选择题
24．（2024高二下·绵阳开学考）图示为一款能自动上水的电热壶，某同学得知其“上水”功能是由一电动机和传感器来实现的。经查询，电动机的内阻为，其两端所加电压恒为时，电动机能带动负载正常运转，电流为。求：
（1）电动机正常运转时的输出功率；
（2）若电动机卡住，其发热功率为多少。
25．（2023高二上·龙门月考）玩具起重机的电路示意图如图所示，电动机的内阻为，电源电动势，灯泡L的铭牌上标有“”，理想电流表的示数，此时灯泡恰好正常发光．求：
（1）电动机的电功率
（2）电动机的机械能的功率。
26．（2023高二上·济宁期末）某电热棒电阻阻值为220，额定功率为220W，正常工作时电流为 A；通电10s产生的热量为 J
27．（2023高二上·深圳期中）额定电压为 44V 电风扇的线圈电阻为0.8Ω ， 正常工作时电流为 5A ，问：
（1）电风扇每秒产生的热量为多少？
（2）每秒有多少焦耳的电能转化为机械能？
（3）电风扇的效率是多少？
28．（2024高二上·深圳期末）如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻，电路中另一电阻，直流电压，理想电压表示数。试求：
（1）通过电动机的电流；
（2）输入电动机的电功率；
（3）若电动机以匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。
29．（2023高三上·邗江月考）电动自行车因其价格相对于摩托车低廉，而且污染小，受到群众喜爱，某电动车铭牌如下表所示。取，试求：
规格 后轮驱动直流永磁电机
车型：电动自行车 电机输出功率：
电源输出电压： 额定工作电压电流：
整车质量： 最大载重量：
（1）求此车所装电动机的线圈电阻；
（2）求此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率；
（3）一个的人骑着此车，如果电动自行车所受阻力为人和车重的倍，求电动自行车在平直公路上行驶的最大速度。
30．（2022高二上·绥棱月考）2022年7月15日至17日，第十届万魅·北方礼品玩具展在山东临沂举办。如图是一参展玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6V，内阻为0.5Ω，电阻R=2.5Ω，闭合开关S后，当电动机以1m/s的速度匀速向上提升一质量为0.16kg的物体时（不计一切摩擦阻力，重力加速度g取10m/s2），标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光。求：
（1）电动机两端的电压；
（2）通过电阻R的电流；
（3）电动机的内阻。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】通过电热丝的电流
则电热丝的发热功率
电热丝每秒消耗的电能
电动机的总功率
通过电动机的电流
故D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】本题考查非纯电阻电路知识。根据欧姆定律得出电热丝的电流，根据热功率公式得出电热丝的发热功率，从而求出电热丝每秒消耗的电能，根据功率关系得出电动机的总功率，从而求出通过电动机的电流即可判断。
2．【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；电流、电源的概念
【解析】【解答】A、mA是电流的单位，h是时间的单位，根据q=It，可知“mA h”是电荷量的单位，故A错误；
B、吸尘时通过电机的电流为
故B错误；
C、电机的热功率
由
解得该机器人电机的电阻为
故C错误；
D、由
可得，理论上，该机器人充满电后可工作的时间
故D正确。
故答案为：D。
【分析】mA h”是电荷量的单位。电动机的额定功率等于其热功率与输出功率之和。再根据电功率的定义及焦耳定律进行解答。
3．【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.电动机是非纯电阻，欧姆定律不适应，A不符合题意；
B.根据电功的定义式可得，经过时间t，电动机消耗的电能
W=UIt
B不符合题意；
C.根据焦耳定律可得，经过时间t，电动机产生的热量
C不符合题意；
D.电动机输出的机械功率为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】欧姆定律只用于纯电阻，不适用于非纯电阻；非纯电阻的电功只能用W=UIt求解，电热只能用求解；电动机输出的机械功率等于电动机输入的电功率与线圈内阻生热功率的差。
4．【答案】C
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.由热功率P=I2R得，热功率为0.125W，A错误；
B.输入功率为输入电压6V与电流0.5A乘积，应为0.3W，B错误 ；
C.机械功率为输入功率减去热功率，应为2.875W，C正确；
D.持续工作一小时耗电为0.3Wh，为一度电1kW·h的万分之三，应为0.0003度，D错误。
故正确答案为：C。
【分析】利用电动机的功率的两个去向及其计算。
5．【答案】B
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A．由铭牌知，扫地机器人工作的额定电压为20V，额定功率为40W，则额定电流
故A错误；
B．以额定电压工作时每分钟消耗电能为
故B正确；
C．以额定电压工作时电阻如果用欧姆定律进行计算为
由于电动机不是纯电阻电路，故用欧姆定律算出来的是错误的内阻值，故C错误；
D．充满电后的电量为
充满电后的能量为
故D错误。
故答案为：B。
【分析】电动机不是纯电阻电路，故不能用欧姆定律计算其内阻。熟悉掌握铭牌中参数的物理意义，再根据电功率、电能等公式进行解答。
6．【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A、充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为
故A错误；
B、充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以无法判断充电宝产生的热功率，故B错误；
C、U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，算手机电池产生的焦耳热为
故C错误；
D、充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为
故D正确。
故答案为：D。
【分析】手机充电时，手机电池与充电宝相互串联，根据题意可知手机为非纯电阻元件，确定输出电压及输出电流所对应的物理意义。再根据电功及电功率和热功率的定义进行解答。
7．【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电源的总功率 ，C点表示 ， ，则电源的电动势 ，由图看出，C点表示外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有 ，代入解得， ，所以AB段表示的功率为 ，C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C
【分析】利用电功率的表达式结合电流的大小可以求出电动势的大小；利用热功率的表达式可以求出内阻的大小；当已知电流的大小，结合热功率和总功率的大小表达式可以求出输出功率的大小。
8．【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】在1s内经过叶片的空气体积为
空气的质量为
空气的动能为
风能的30%可转化为电能，则
则 一台发电机发电功率约为
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】求出1s内经过叶片的空气质量，得出这些空气的动能，根据百分比转化为电能，得出发电功率。
9．【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】由两灯的额定电压和额定功率可知 ，而两灯能否正常发光，可通过两灯上的电压来分析：
电路A，由于 ， ，则 ，灯 将烧坏。
电路B，若 与R并联阻值为 ，由于 ，故 ， ，则 ，灯 将烧坏。
电路C，若 与R并联阻值为 ，由于 ，当 时，两灯上的电压均为6V，两灯都能正常发光。
电路D若 与 并联阻值为 ，当 时，两灯上的电压均为6V，两灯都能正常发光。
电路省电，也就是要求电路中消耗的功率最小。
C、D两电路都能使灯正常工作，但C电路正常工作时的总电流是灯 正常发光时的额定电流；
D电路的总电流是 、 正常发光时的额定电流之和，而两电路两端电压相同为12V，因此C电路消耗的功率小，更省电。
故答案为：C。
【分析】根据灯泡的额定功率和额定电压得出两灯泡的电阻大小关系，结合电路的动态分析得出功率最小的电路。
10．【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机正常工作时为非纯电阻电路，电动机输入的总功率、热功率及输出功率分别为
电动机被杂物卡住无法运转（不考虑保护电路的作用）时为纯电阻电路，电动机输入的电能全部用于电动机内阻生热，故电动机的发热功率为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据非纯电阻电路和纯电阻电路的特点，由电功率的公式求解。
11．【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】解：当电动机不转时，电动机的内阻为r= = =0.5Ω，
电动机正常工作时输出功率为P出=U2I2﹣I22r=1.5W．
卡住后热功率：P热= = =8W
故选：B
【分析】电动机不转，由欧姆定律求出其内阻．电动机正常工作时输出功率等于电功率与内部发热功率之差．在电动机正常工作时，转子突然被卡住，根据P= 求出电动机的发热功率．
12．【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A.扇叶被卡住时，电动机为纯电阻电路，由欧姆定律可得电动机线圈的电阻为
A不符合题意；
C.风扇运转时线圈的发热功率
C不符合题意；
B.风扇运转时，电动机的输入功率与线圈内阻的发热功率之差等于输出的机械功率，为
B符合题意；
D.扇叶被卡住时，电源的总功率
风扇运转时电源的总功率
所以扇叶被卡住时电源的总功率更大，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】扇叶被卡住时，电动机为纯电阻电路，由欧姆定律求解电动机线圈的电阻；根据电热功率的公式求解风扇运转时线圈的发热功率；再根据能量守恒求解风扇运转时输出的机械功率；分别求出扇叶被卡住时和风扇运转时电源的总功率，并进行比较。
13．【答案】A,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】AB、蓄电池的输出功率为
得
结合图像可得
故A正确，B错误；
C、由
可知当
时，输出功率最大为
故C错误；
D、该蓄电池的短路电流为
故D正确。
故答案为：AD。
【分析】根据电源输出功率的表达式推导得出图像的函数表达式，再结合图像分析图像斜率和截距的物理意义。再根据功率和欧姆定律进行解答。
14．【答案】A,B,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.，A正确；
B.，B正确；
C.输入功率，C错误：
D.，解得，R=35欧，D正确；
故答案为：ABD。
【分析】利用焦耳定律求解热功率以及电阻，电动机不是纯电阻，不能用欧姆定律求解电流。
15．【答案】A,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.由图表可知，电动机额定工作电压为36V，额定电流为50A，可得电动机正常工作时消耗的电功率为，A符合题意；
B.电动机内阻的发热功率为，则电动机内阻为，B不符合题意；
C.蓄电池充满电后储存的电能为，C不符合题意；
D.在额定功率下连续行驶最长时间为，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】电动机为非纯电阻电路，由公式求解电动机消耗的电功率；根据求解电动机内阻，由W=UIT求解蓄电池存储的电能；根据求解充满电后，电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间。
16．【答案】B,C
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A．充电过程中锂电池两端电压为路端电压，A不符合题意.
B．根据热功率公式可得，电池产生的热功率为：
B符合题意
C．电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律有：
所以有：
C符合题意.
D．由题意可知充电器输出的电功率为：
D不符合题意
故答案为：BC
【分析】充电器输入的总功率利用电流乘以电压即可，发热功率利用焦耳定律变形公式求解即可，两者做差即为电能转化为化学能的功率。
17．【答案】B,C,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，所以A不符合题意；
B．公式W=UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律 ，可以推到出W=I2Rt， ，所以W=I2Rt， 只能适用于纯电阻电路，所以B符合题意。
C．在不是纯电阻的电路中，UI表示的是总的功率的大小，而I2R只是电路中发热的功率，还有对外做功的功率的大小，所以UI＞I2R，所以C符合题意；
D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，所以D符合题意。
故答案为：BCD
【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。
18．【答案】A,C
【知识点】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】电动机正常工作时，电动机为非纯电阻元件，其输出功率等于总功率与热功率之差。当电动机不转动时，电动机相当于纯电阻元件，输出功率等于热功率。
19．【答案】A,C,D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】ABC、电机电阻上消耗的热功率为
故电阻为
故AC正确，B错误；
D、电机转子卡住不动时，此时为纯电阻电路，消耗的总功率为
故D正确。
故答案为：ACD。
【分析】电动机正常工作时，属于非纯电阻元件，其输出功率等于总功率与热功率之差。电动不转动时，相当于纯电阻元件。再根据题意接电功率及热功率的定义进行解答。
20．【答案】B,C
【知识点】电功率和电功
【解析】 【解答】A、总功率
可知PE-U图象对应图线a，由数学知识得知，图象a的斜率大小
当U=0时
联立解得
，
故A错误；
B、内阻消耗的功率
由数学知识可知，Pr-U图象的对应图线b，故B正确；
C、根据功率关系可得：
则
由数学知识可知，Pr-U图象的对应图线c，故C正确；
D、当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为1Ω时，输出功率最大，最大输出功率为
故D错误。
故答案为：BC。
【分析】根据功率及热功率的定义结合闭合电路的欧姆定律确定各图像的函数表达式时，再结合各表达式对应的图像，结合图像进行数据处理。电源输出功率与电源热功率之和等于电源总功率，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大。
21．【答案】B,C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A. 电动机输出功率为
A不符合题意；
B. 提升重物10s内重物增加的重力势能为
B符合题意；
C. 电动机线圈内阻消耗功率为
则产生的热量为
C符合题意；
D. 对线圈电阻有
电流为6A，则电阻约为14.4Ω，D不符合题意。
故答案为：BC
【分析】利用电动机输入功率与输出功率的关系和特点可得出结论。
22．【答案】A,D
【知识点】电功率和电功；线性元件和非线性元件的伏安特性曲线；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.从题图甲可知，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，可知该金属丝的阻值随温度的升高而增大，A符合题意；
B.根据串联电路特点可知，图乙中电压表的指针偏转角越大，说明的阻值越大，即温度越高，B不符合题意；
C.由以上分析知，温度越高，的阻值越大，电路电流越小，根据
可知，定值电阻消耗的功率越小，C不符合题意；
D.根据串联电路特点可知，若越大，电压表要偏转同样的角度，需的阻值更大，即温度更高，量程越大，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据U-I图像中，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，分析金属丝随温度变化的情况；根据串联电路特点，分析电压表的指针偏转角越大，对应的温度值大小；结合欧姆定律，由电功率的公式，分析定值电阻消耗的功率随温度变化的情况；根据的大小对分压的影响，分析对温度计量程的影响。
23．【答案】B,D
【知识点】电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】A．因为R1和R2并联后的电阻为3Ω， R3=3Ω，则R1、R2和R3两端的电压之比为1∶1∶1，A不符合题意；
B．根据
可知，R1、R2和R3消耗的电功率之比为1∶1∶2，B符合题意；
C ．通过R1、R2和R3的电流之比为2∶1∶1，根据q=It，则在相等的时间内，通过R1、R2和R3的电荷量之比为2∶1∶1，C不符合题意；
D．根据P=I2Rt可知，在相等的时间内，R1、R2和R3产生的焦耳热之比为1∶1∶2，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据并联电阻规律求解并联电阻，再根据U=IR，求解电压关系。根据，结合电压关系求出功率关系。根据q=It，结合根据电压关系求电流关系，再求电量关系。根据Q=I2Rt求热量关系。
24．【答案】（1）解：电动机正常运转时消耗的电功率为
电动机正常运转时因电阻发热而损耗的功率
所以电动机正常运转时的输出功率
（2）解：若电动机卡住，电动机相当于纯电阻用电器，则其发热功率为
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）电动机正常工作时，电动机属于非纯电阻元件，其输出功率等于总功率与热功率之差，再根据电功率及热功率公式进行解答；
（2） 若电动机卡住，电动机相当于纯电阻用电器。此时的工作电流不等于电动机正常工作时的电流。再根据题意结合热功率的公式进行解答。
25．【答案】（1）
（2）
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】(1)灯泡电流
电动机电流
电动机电功率
综上得
(2)电动机热功率
电动机的机械能的功率
综上得
【分析】掌握电动机工作时的功率有热功率和机械功率两部分组成及二者与总功率的关系；不要用欧姆定律去求工作中电动机电阻。
26．【答案】1；2200
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】根据电功率公式
可得，正常工作时电流为
由焦耳定律可得，通电10s产生的热量为
【分析】根据电功率公式，计算正常工作时电流；根据焦耳定律，计算通电10s产生的热量。
27．【答案】（1）解： 电风扇每秒产生的热量为Q=I2Rt=52×0.8×1J=20J
答：电风扇每秒产生的热量为20J；
（2）解： 电风扇每秒转化的机械能为E=UIt-I2Rt=44×5×1J-52×0.8×1J=200J
答：每秒有200J的电能转化为机械能；
（3）解：电风扇的效率为
答：电风扇的效率是90.9%.
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）电风扇属于非纯电阻元件，根据焦耳定律公式求出产生的焦耳定律；
（2）电风扇输出的电功全部转化为电风扇的机械能，电风扇的输出电功等于总功与热量之差，再根据电功公式进行求解；
（3）电风扇的效率等于电风扇的输出功率与总功率之比，电风扇的输出功率等与总功率有热功率之差。
28．【答案】（1）通过电动机的电流为
（2）输入电动机的电功率
（3）若电动机以 匀速竖直向上提升重物，由能量关系可得
解得
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）利用部分电路的欧姆定律可求出通过电动机的电流大小；（2）利用电功率的表达式可求出输入电动机的功率大小；（3）利用电动机输入功率与热功率、输出功率的关系式可求出输出功率的大小，进而可求出重物的质量大小。
29．【答案】（1）解：电动机工作时额定工作电压 ，电流 ，可得
解得线圈电阻为
（2）解：在额定电压下正常工作时的效率为
（3）解：当到达最大速度时，牵引力等于阻力，此时有
同时有
解得最大速度为
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据电动机输入功率、线圈的生热功率和电动机的输出功率之间的关系，由电功率的公式求出此车所装电动机的线圈电阻；（2）电动机在额定电压下正常工作时的输出功率与总功率的比值，即为此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率；（3）当阻力与牵引力相等时，电动车的速度最大，由功率的公式P=Fv，求出最大速度。
30．【答案】（1）解：由图可知，灯泡与电动机并联，灯泡正常发光，电压为UL=3V，因此电动机两端的电压为UM=UL=3V
（2）解：R和电源内阻r串联，其两端的总电压为U1=3V，由闭合电路欧姆定律，可得流经电阻R的总电流为
（3）解：灯泡的电流为
电动机的电流为IM=I IL=1A 0.2A=0.8A
由题意可得电动机的输出功率为
代入数据解得rM=1.25Ω
【知识点】电功率和电功；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】（1）已知灯泡正常发光，利用并联电路的电压关系可以求出电动机两端电压的大小；
（2）已知电动机的电压，结合闭合电路的欧姆定律可以求出干路电流的大小；
（3）已知灯泡正常发光，利用电功率的表达式可以求出流过灯泡的电流大小，结合干路电流的大小可以求出流过电动机的电流大小，再利用机械功率和电功率的表达式可以求出热功率的大小，结合热功率的表达式可以求出电动机内阻的大小。
1 / 1人教版物理必修3同步练习: 12.1 电路中的能量转化(能力提升)
一、选择题
1．（2024高二上·佛山期末）空气炸锅是近年流行的小家电，它主要由电热丝与风机两部分构成，其通过电热丝加热空气，然后用风机将高温空气吹入锅内，使热空气在封闭的空间内循环从而加热食物下图是某空气炸锅的简化电路图，若该空气炸锅额定电压及功率为、，电热丝，风机电动机的内阻为，其他电阻不计，则该空气炸锅正常工作时（ ）
A．通过电动机的电流为
B．通过电动机的电流为
C．电热丝的发热功率为
D．电热丝每秒钟消耗的电能为
【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】通过电热丝的电流
则电热丝的发热功率
电热丝每秒消耗的电能
电动机的总功率
通过电动机的电流
故D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】本题考查非纯电阻电路知识。根据欧姆定律得出电热丝的电流，根据热功率公式得出电热丝的发热功率，从而求出电热丝每秒消耗的电能，根据功率关系得出电动机的总功率，从而求出通过电动机的电流即可判断。
2．（2024高二上·昌平期末）某扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件吸尘。已知机器人电池容量为，电机两端电压为，吸尘时的额定功率为，输出功率为。下列说法正确的是
（ ）
A．“”是能量单位
B．吸尘时通过电机的电流为
C．该机器人电机的电阻为
D．理论上，该机器人充满电后可工作
【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；电流、电源的概念
【解析】【解答】A、mA是电流的单位，h是时间的单位，根据q=It，可知“mA h”是电荷量的单位，故A错误；
B、吸尘时通过电机的电流为
故B错误；
C、电机的热功率
由
解得该机器人电机的电阻为
故C错误；
D、由
可得，理论上，该机器人充满电后可工作的时间
故D正确。
故答案为：D。
【分析】mA h”是电荷量的单位。电动机的额定功率等于其热功率与输出功率之和。再根据电功率的定义及焦耳定律进行解答。
3．（2023高二上·常州月考）扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为，通过的电流为，下列说法正确的是（ ）
A．
B．经过时间，电动机消耗的电能
C．经过时间，电动机产生的热量
D．电动机输出的机械功率为
【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.电动机是非纯电阻，欧姆定律不适应，A不符合题意；
B.根据电功的定义式可得，经过时间t，电动机消耗的电能
W=UIt
B不符合题意；
C.根据焦耳定律可得，经过时间t，电动机产生的热量
C不符合题意；
D.电动机输出的机械功率为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】欧姆定律只用于纯电阻，不适用于非纯电阻；非纯电阻的电功只能用W=UIt求解，电热只能用求解；电动机输出的机械功率等于电动机输入的电功率与线圈内阻生热功率的差。
4．（2023高二上·龙门月考）如图所示是一台直流电动机。在额定电压下正常工作时，下列分析正确的是（ ）
A．热功率是72W B．输入功率为0.125W
C．机械功率是2.875W D．持续工作一小时耗电为0.03度
【答案】C
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.由热功率P=I2R得，热功率为0.125W，A错误；
B.输入功率为输入电压6V与电流0.5A乘积，应为0.3W，B错误 ；
C.机械功率为输入功率减去热功率，应为2.875W，C正确；
D.持续工作一小时耗电为0.3Wh，为一度电1kW·h的万分之三，应为0.0003度，D错误。
故正确答案为：C。
【分析】利用电动机的功率的两个去向及其计算。
5．（2023高二上·广州期末）扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图表所示为某款扫地机器人的铭牌标有的数据，则该扫地机器人（ ）
电机基本参数
产品尺寸
电池 锂电池
质量
无线连接 智能快连
工作额定电压
工作额定功率
A．额定工作电流为5000mA
B．以额定电压工作时，每分钟消耗电能为2400J
C．以额定电压工作时，电机的内阻为10Ω
D．电池充满电后储存的总能量为5000J
【答案】B
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A．由铭牌知，扫地机器人工作的额定电压为20V，额定功率为40W，则额定电流
故A错误；
B．以额定电压工作时每分钟消耗电能为
故B正确；
C．以额定电压工作时电阻如果用欧姆定律进行计算为
由于电动机不是纯电阻电路，故用欧姆定律算出来的是错误的内阻值，故C错误；
D．充满电后的电量为
充满电后的能量为
故D错误。
故答案为：B。
【分析】电动机不是纯电阻电路，故不能用欧姆定律计算其内阻。熟悉掌握铭牌中参数的物理意义，再根据电功率、电能等公式进行解答。
6．（2024高二上·广州期末）图甲为充电宝给一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（ ）
A．充电宝输出的电功率为
B．充电宝产生的热功率为
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池储存的化学能为
【答案】D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A、充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为
故A错误；
B、充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以无法判断充电宝产生的热功率，故B错误；
C、U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，算手机电池产生的焦耳热为
故C错误；
D、充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为
故D正确。
故答案为：D。
【分析】手机充电时，手机电池与充电宝相互串联，根据题意可知手机为非纯电阻元件，确定输出电压及输出电流所对应的物理意义。再根据电功及电功率和热功率的定义进行解答。
7．（2021高二上·深圳期中）如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为（ ）
A．1 W B．6 W C．2 W D．2.5 W
【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电源的总功率 ，C点表示 ， ，则电源的电动势 ，由图看出，C点表示外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有 ，代入解得， ，所以AB段表示的功率为 ，C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C
【分析】利用电功率的表达式结合电流的大小可以求出电动势的大小；利用热功率的表达式可以求出内阻的大小；当已知电流的大小，结合热功率和总功率的大小表达式可以求出输出功率的大小。
8．（2024高二下·泸县开学考）风能是一种洁净、无污染、可再生的能源，临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场，如图所示。已知该地区的风速约为6m/s，空气密度约，已知风力发电机的风叶叶片长度为40m，且风能的30％可转化为电能，则一台发电机发电功率约为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】在1s内经过叶片的空气体积为
空气的质量为
空气的动能为
风能的30%可转化为电能，则
则 一台发电机发电功率约为
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】求出1s内经过叶片的空气质量，得出这些空气的动能，根据百分比转化为电能，得出发电功率。
9．（2022高二上·十堰期中）如图所示，灯为“6V，4W”，灯为“6V，2W”。现把它们按在12V的电路中，要使每个灯都正常发光，还要求省电，正确的接法是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】由两灯的额定电压和额定功率可知 ，而两灯能否正常发光，可通过两灯上的电压来分析：
电路A，由于 ， ，则 ，灯 将烧坏。
电路B，若 与R并联阻值为 ，由于 ，故 ， ，则 ，灯 将烧坏。
电路C，若 与R并联阻值为 ，由于 ，当 时，两灯上的电压均为6V，两灯都能正常发光。
电路D若 与 并联阻值为 ，当 时，两灯上的电压均为6V，两灯都能正常发光。
电路省电，也就是要求电路中消耗的功率最小。
C、D两电路都能使灯正常工作，但C电路正常工作时的总电流是灯 正常发光时的额定电流；
D电路的总电流是 、 正常发光时的额定电流之和，而两电路两端电压相同为12V，因此C电路消耗的功率小，更省电。
故答案为：C。
【分析】根据灯泡的额定功率和额定电压得出两灯泡的电阻大小关系，结合电路的动态分析得出功率最小的电路。
10．（2024高二上·清远期末）扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，并能根据红外感应绕开障碍物。某扫地机器人正常工作时电动机的电压为、电流为、线圈电阻为。则下列有关它的说法正确的是（ ）
A．正常工作时，电动机的总功率为
B．正常工作时，电动机的发热功率为
C．正常工作时，电动机的输出功率为
D．电动机被杂物卡住无法运转不考虑保护电路的作用时，电动机的发热功率为
【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】电动机正常工作时为非纯电阻电路，电动机输入的总功率、热功率及输出功率分别为
电动机被杂物卡住无法运转（不考虑保护电路的作用）时为纯电阻电路，电动机输入的电能全部用于电动机内阻生热，故电动机的发热功率为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据非纯电阻电路和纯电阻电路的特点，由电功率的公式求解。
11．（2016高二上·龙江期末）有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，正常工作时的电流是1.0A，此时，电动机的输出功率是P出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P热，则（ ）
A．P出=2W，P热=0.5W B．P出=1.5W，P热=8W
C．P出=2W，P热=8W D．P出=1.5W，P热=0.5W
【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】解：当电动机不转时，电动机的内阻为r= = =0.5Ω，
电动机正常工作时输出功率为P出=U2I2﹣I22r=1.5W．
卡住后热功率：P热= = =8W
故选：B
【分析】电动机不转，由欧姆定律求出其内阻．电动机正常工作时输出功率等于电功率与内部发热功率之差．在电动机正常工作时，转子突然被卡住，根据P= 求出电动机的发热功率．
12．（2024高二上·朝阳期末）某学习小组利用如图所示电路研究某手持小风扇的电动机性能。调节滑动变阻器，测得风扇运转时电压表示数为，电流表示数为；扇叶被卡住停止转动时，电压表示数为，电流表的示数为。下列说法正确的是（ ）
A．电动机线圈的电阻为
B．风扇运转时输出的机械功率为
C．风扇运转时线圈的发热功率为
D．与扇叶被卡住时相比，风扇运转时电源的总功率更大
【答案】B
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A.扇叶被卡住时，电动机为纯电阻电路，由欧姆定律可得电动机线圈的电阻为
A不符合题意；
C.风扇运转时线圈的发热功率
C不符合题意；
B.风扇运转时，电动机的输入功率与线圈内阻的发热功率之差等于输出的机械功率，为
B符合题意；
D.扇叶被卡住时，电源的总功率
风扇运转时电源的总功率
所以扇叶被卡住时电源的总功率更大，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】扇叶被卡住时，电动机为纯电阻电路，由欧姆定律求解电动机线圈的电阻；根据电热功率的公式求解风扇运转时线圈的发热功率；再根据能量守恒求解风扇运转时输出的机械功率；分别求出扇叶被卡住时和风扇运转时电源的总功率，并进行比较。
二、多项选择题
13．（2023高三上·沈阳期中） 2023年2月，科创数据研究中心（SMDC）对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图甲所示。测试过程中系统输出的图像如图乙所示，其中P为直流电源的输出功率，I为总电流，下列说法正确的是（ ）
A．该蓄电池的电动势为 12 V
B．该蓄电池的内阻为 1Ω
C．该蓄电池的最大输出功率为70 W
D．该蓄电池的短路电流为24 A
【答案】A,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】AB、蓄电池的输出功率为
得
结合图像可得
故A正确，B错误；
C、由
可知当
时，输出功率最大为
故C错误；
D、该蓄电池的短路电流为
故D正确。
故答案为：AD。
【分析】根据电源输出功率的表达式推导得出图像的函数表达式，再结合图像分析图像斜率和截距的物理意义。再根据功率和欧姆定律进行解答。
14．（2023高二下·杭州期中） 如图所示，干旱季节，农民通过潜水泵抽取地下水灌溉农田。已知潜水泵由电动机、水泵、输水钢管组成，某地下水源距离地表深，安装潜水泵时将一根输水钢管竖直打入地底下与地下水源连通，水泵出水口离地表高度为，水流由出水口水平喷出时的速度为，每秒出水量为。已知电动机额定电压为，水泵的抽水效率为，水的密度为，则（ ）
A．出水口钢管横截面积为
B．每秒内水流机械能增加
C．电动机的输入功率为
D．电动机线圈的电阻约为
【答案】A,B,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.，A正确；
B.，B正确；
C.输入功率，C错误：
D.，解得，R=35欧，D正确；
故答案为：ABD。
【分析】利用焦耳定律求解热功率以及电阻，电动机不是纯电阻，不能用欧姆定律求解电流。
15．（2022高二上·定远0.127）机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（ ）
规格 后轮驱动直流电动机
车型：电动汽车 电动机额定输出功率：
整车质量： 额定转速：
蓄电池（容量，输出电压：约为） 额定工作电压电流：
A．电动汽车正常工作时消耗的电功率
B．电动机的内阻为
C．蓄电池充满电后储存的电能约为
D．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为
【答案】A,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A.由图表可知，电动机额定工作电压为36V，额定电流为50A，可得电动机正常工作时消耗的电功率为，A符合题意；
B.电动机内阻的发热功率为，则电动机内阻为，B不符合题意；
C.蓄电池充满电后储存的电能为，C不符合题意；
D.在额定功率下连续行驶最长时间为，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】电动机为非纯电阻电路，由公式求解电动机消耗的电功率；根据求解电动机内阻，由W=UIT求解蓄电池存储的电能；根据求解充满电后，电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间。
16．（2019高二上·温州期中）锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器的输出电压为U，输出电流为I，手机锂电池的内阻为r，下列说法正确的是（ ）
A．锂电池两端的电压为Ir
B．锂电池产生的热功率为I2r
C．电能转化为化学能的功率为UI-I2r
D．充电器输出的电功率为UI+I2r
【答案】B,C
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A．充电过程中锂电池两端电压为路端电压，A不符合题意.
B．根据热功率公式可得，电池产生的热功率为：
B符合题意
C．电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律有：
所以有：
C符合题意.
D．由题意可知充电器输出的电功率为：
D不符合题意
故答案为：BC
【分析】充电器输入的总功率利用电流乘以电压即可，发热功率利用焦耳定律变形公式求解即可，两者做差即为电能转化为化学能的功率。
17．（2019高二上·应县期中）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（ ）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝ 只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，UI＞I2R
D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
【答案】B,C,D
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】A．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，所以A不符合题意；
B．公式W=UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律 ，可以推到出W=I2Rt， ，所以W=I2Rt， 只能适用于纯电阻电路，所以B符合题意。
C．在不是纯电阻的电路中，UI表示的是总的功率的大小，而I2R只是电路中发热的功率，还有对外做功的功率的大小，所以UI＞I2R，所以C符合题意；
D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，所以D符合题意。
故答案为：BCD
【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。
18．（2024高二下·雅安开学考）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】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】电动机正常工作时，电动机为非纯电阻元件，其输出功率等于总功率与热功率之差。当电动机不转动时，电动机相当于纯电阻元件，输出功率等于热功率。
19．（2023高二上·宝安期末）某手持便携式电风扇的电机参数描述如表所示，关于该电机说法正确的有（ ）
风类模式：正常风 控制方式：机械版 开关类型：琴式按键 送风方式：转页
额定电压： 额定电流： 额定输出功率： 风扇转速：转
A．电机电阻为
B．电机电阻为
C．电机正常工作时，损耗的热功率为
D．电机转子卡住不动时，消耗的总功率为
【答案】A,C,D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】ABC、电机电阻上消耗的热功率为
故电阻为
故AC正确，B错误；
D、电机转子卡住不动时，此时为纯电阻电路，消耗的总功率为
故D正确。
故答案为：ACD。
【分析】电动机正常工作时，属于非纯电阻元件，其输出功率等于总功率与热功率之差。电动不转动时，相当于纯电阻元件。再根据题意接电功率及热功率的定义进行解答。
20．（2024高三上·广东期末）如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr，随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断
A．PE-U图象对应图线a．由图知电动势为9V，内阻为3Ω
B．Pr-U图象对应图线b，由图知电动势为3V，阻为1Ω
C．PR-U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PE =Pr + PR
D．外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W
【答案】B,C
【知识点】电功率和电功
【解析】 【解答】A、总功率
可知PE-U图象对应图线a，由数学知识得知，图象a的斜率大小
当U=0时
联立解得
，
故A错误；
B、内阻消耗的功率
由数学知识可知，Pr-U图象的对应图线b，故B正确；
C、根据功率关系可得：
则
由数学知识可知，Pr-U图象的对应图线c，故C正确；
D、当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为1Ω时，输出功率最大，最大输出功率为
故D错误。
故答案为：BC。
【分析】根据功率及热功率的定义结合闭合电路的欧姆定律确定各图像的函数表达式时，再结合各表达式对应的图像，结合图像进行数据处理。电源输出功率与电源热功率之和等于电源总功率，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大。
21．（2024高二上·广西期末）如图所示，直流电动机正常工作时，两端电压为，通过电动机的电流为，能在内把一质量为的重物匀速提高，不计绳重、摩擦与空气阻力，重力加速度取．下列说法正确的是（ ）
A．电动机的输出功率为
B．在提升重物的内重物增加的重力势能为
C．在提升重物的内电动机线圈产生的热量为
D．电动机线圈的电阻为
【答案】B,C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A. 电动机输出功率为
A不符合题意；
B. 提升重物10s内重物增加的重力势能为
B符合题意；
C. 电动机线圈内阻消耗功率为
则产生的热量为
C符合题意；
D. 对线圈电阻有
电流为6A，则电阻约为14.4Ω，D不符合题意。
故答案为：BC
【分析】利用电动机输入功率与输出功率的关系和特点可得出结论。
22．（2024高二上·澄海期末） 某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段金属丝的曲线，如图甲所示。再将该金属丝与某一定值电阻串联接在电路中，用电压表（电压表的内阻远大于金属丝的电阻）与金属丝并联，如图乙所示，并在电压表的表盘上标注了与电压对应的温度值，制成电阻温度计，下列说法中正确的是（ ）
A．从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小
C．温度越高，定值电阻消耗的功率越大
D．选用不同阻值的可改变温度计的量程，越大，量程越大
【答案】A,D
【知识点】电功率和电功；线性元件和非线性元件的伏安特性曲线；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.从题图甲可知，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，可知该金属丝的阻值随温度的升高而增大，A符合题意；
B.根据串联电路特点可知，图乙中电压表的指针偏转角越大，说明的阻值越大，即温度越高，B不符合题意；
C.由以上分析知，温度越高，的阻值越大，电路电流越小，根据
可知，定值电阻消耗的功率越小，C不符合题意；
D.根据串联电路特点可知，若越大，电压表要偏转同样的角度，需的阻值更大，即温度更高，量程越大，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据U-I图像中，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，分析金属丝随温度变化的情况；根据串联电路特点，分析电压表的指针偏转角越大，对应的温度值大小；结合欧姆定律，由电功率的公式，分析定值电阻消耗的功率随温度变化的情况；根据的大小对分压的影响，分析对温度计量程的影响。
23．（2020高二上·吉安月考）如图所示，a、b两端的电压为 ，三个电阻的阻值分别为 、 ，下列说法正确的是（ ）
A． 、 、 两端的电压之比为2∶1∶1
B． 、 、 消耗的电功率之比为1∶1∶2
C．在相等的时间内，通过 、 、 的电荷量之比为2∶2∶1
D．在相等的时间内， 、 、 产生的焦耳热之比为1∶1∶2
【答案】B,D
【知识点】电功率和电功；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】A．因为R1和R2并联后的电阻为3Ω， R3=3Ω，则R1、R2和R3两端的电压之比为1∶1∶1，A不符合题意；
B．根据
可知，R1、R2和R3消耗的电功率之比为1∶1∶2，B符合题意；
C ．通过R1、R2和R3的电流之比为2∶1∶1，根据q=It，则在相等的时间内，通过R1、R2和R3的电荷量之比为2∶1∶1，C不符合题意；
D．根据P=I2Rt可知，在相等的时间内，R1、R2和R3产生的焦耳热之比为1∶1∶2，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据并联电阻规律求解并联电阻，再根据U=IR，求解电压关系。根据，结合电压关系求出功率关系。根据q=It，结合根据电压关系求电流关系，再求电量关系。根据Q=I2Rt求热量关系。
三、非选择题
24．（2024高二下·绵阳开学考）图示为一款能自动上水的电热壶，某同学得知其“上水”功能是由一电动机和传感器来实现的。经查询，电动机的内阻为，其两端所加电压恒为时，电动机能带动负载正常运转，电流为。求：
（1）电动机正常运转时的输出功率；
（2）若电动机卡住，其发热功率为多少。
【答案】（1）解：电动机正常运转时消耗的电功率为
电动机正常运转时因电阻发热而损耗的功率
所以电动机正常运转时的输出功率
（2）解：若电动机卡住，电动机相当于纯电阻用电器，则其发热功率为
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）电动机正常工作时，电动机属于非纯电阻元件，其输出功率等于总功率与热功率之差，再根据电功率及热功率公式进行解答；
（2） 若电动机卡住，电动机相当于纯电阻用电器。此时的工作电流不等于电动机正常工作时的电流。再根据题意结合热功率的公式进行解答。
25．（2023高二上·龙门月考）玩具起重机的电路示意图如图所示，电动机的内阻为，电源电动势，灯泡L的铭牌上标有“”，理想电流表的示数，此时灯泡恰好正常发光．求：
（1）电动机的电功率
（2）电动机的机械能的功率。
【答案】（1）
（2）
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】(1)灯泡电流
电动机电流
电动机电功率
综上得
(2)电动机热功率
电动机的机械能的功率
综上得
【分析】掌握电动机工作时的功率有热功率和机械功率两部分组成及二者与总功率的关系；不要用欧姆定律去求工作中电动机电阻。
26．（2023高二上·济宁期末）某电热棒电阻阻值为220，额定功率为220W，正常工作时电流为 A；通电10s产生的热量为 J
【答案】1；2200
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【解答】根据电功率公式
可得，正常工作时电流为
由焦耳定律可得，通电10s产生的热量为
【分析】根据电功率公式，计算正常工作时电流；根据焦耳定律，计算通电10s产生的热量。
27．（2023高二上·深圳期中）额定电压为 44V 电风扇的线圈电阻为0.8Ω ， 正常工作时电流为 5A ，问：
（1）电风扇每秒产生的热量为多少？
（2）每秒有多少焦耳的电能转化为机械能？
（3）电风扇的效率是多少？
【答案】（1）解： 电风扇每秒产生的热量为Q=I2Rt=52×0.8×1J=20J
答：电风扇每秒产生的热量为20J；
（2）解： 电风扇每秒转化的机械能为E=UIt-I2Rt=44×5×1J-52×0.8×1J=200J
答：每秒有200J的电能转化为机械能；
（3）解：电风扇的效率为
答：电风扇的效率是90.9%.
【知识点】焦耳定律；电功率和电功；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）电风扇属于非纯电阻元件，根据焦耳定律公式求出产生的焦耳定律；
（2）电风扇输出的电功全部转化为电风扇的机械能，电风扇的输出电功等于总功与热量之差，再根据电功公式进行求解；
（3）电风扇的效率等于电风扇的输出功率与总功率之比，电风扇的输出功率等与总功率有热功率之差。
28．（2024高二上·深圳期末）如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻，电路中另一电阻，直流电压，理想电压表示数。试求：
（1）通过电动机的电流；
（2）输入电动机的电功率；
（3）若电动机以匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。
【答案】（1）通过电动机的电流为
（2）输入电动机的电功率
（3）若电动机以 匀速竖直向上提升重物，由能量关系可得
解得
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）利用部分电路的欧姆定律可求出通过电动机的电流大小；（2）利用电功率的表达式可求出输入电动机的功率大小；（3）利用电动机输入功率与热功率、输出功率的关系式可求出输出功率的大小，进而可求出重物的质量大小。
29．（2023高三上·邗江月考）电动自行车因其价格相对于摩托车低廉，而且污染小，受到群众喜爱，某电动车铭牌如下表所示。取，试求：
规格 后轮驱动直流永磁电机
车型：电动自行车 电机输出功率：
电源输出电压： 额定工作电压电流：
整车质量： 最大载重量：
（1）求此车所装电动机的线圈电阻；
（2）求此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率；
（3）一个的人骑着此车，如果电动自行车所受阻力为人和车重的倍，求电动自行车在平直公路上行驶的最大速度。
【答案】（1）解：电动机工作时额定工作电压 ，电流 ，可得
解得线圈电阻为
（2）解：在额定电压下正常工作时的效率为
（3）解：当到达最大速度时，牵引力等于阻力，此时有
同时有
解得最大速度为
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据电动机输入功率、线圈的生热功率和电动机的输出功率之间的关系，由电功率的公式求出此车所装电动机的线圈电阻；（2）电动机在额定电压下正常工作时的输出功率与总功率的比值，即为此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率；（3）当阻力与牵引力相等时，电动车的速度最大，由功率的公式P=Fv，求出最大速度。
30．（2022高二上·绥棱月考）2022年7月15日至17日，第十届万魅·北方礼品玩具展在山东临沂举办。如图是一参展玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6V，内阻为0.5Ω，电阻R=2.5Ω，闭合开关S后，当电动机以1m/s的速度匀速向上提升一质量为0.16kg的物体时（不计一切摩擦阻力，重力加速度g取10m/s2），标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光。求：
（1）电动机两端的电压；
（2）通过电阻R的电流；
（3）电动机的内阻。
【答案】（1）解：由图可知，灯泡与电动机并联，灯泡正常发光，电压为UL=3V，因此电动机两端的电压为UM=UL=3V
（2）解：R和电源内阻r串联，其两端的总电压为U1=3V，由闭合电路欧姆定律，可得流经电阻R的总电流为
（3）解：灯泡的电流为
电动机的电流为IM=I IL=1A 0.2A=0.8A
由题意可得电动机的输出功率为
代入数据解得rM=1.25Ω
【知识点】电功率和电功；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【分析】（1）已知灯泡正常发光，利用并联电路的电压关系可以求出电动机两端电压的大小；
（2）已知电动机的电压，结合闭合电路的欧姆定律可以求出干路电流的大小；
（3）已知灯泡正常发光，利用电功率的表达式可以求出流过灯泡的电流大小，结合干路电流的大小可以求出流过电动机的电流大小，再利用机械功率和电功率的表达式可以求出热功率的大小，结合热功率的表达式可以求出电动机内阻的大小。
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