12.1《电路中的能量转化》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（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。
2．（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。
3．（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。
4．（2024高一下·运城期末）为了更好地利用自然资源，某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能。如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成面积为400m2的圆面，该地区的风速约为10m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度约为1.3kg/m3。假如这个风力发电机能将此圆内25%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（ ）
A．6.5×104W B．1.3×105W C．2.6×105W D．1.04×106W
【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】在t时间内空气的质量等于密度乘以t时间的体积为
在t时间内空气的动能等于质量乘以速度的平方为
则此风力发电机发电的功率约为
故选A。
【分析】求出t时间内空气撞击风车的质量，从而求解风车获得的动能以及转化的电能。
5．假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）
A．4倍 B．2倍 C．倍 D．倍
【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】设f=kv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有P=Fv=fv=kv=kv-v-kv2，变化后有2P=F'v'=kv'-v'=kv'2，联立解得v'=v，D正确。
【分析】本题考查功率的计算问题，意在考查考生的简单推理能力。本题的关键是知道当阻力等于牵引力时，速度最大，然后根据公式P=Fv计算。
6．（2024高三下·蚌埠模拟） 如图，在蚌埠港码头，吊车正以0.1m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103kg的集装箱。已知吊车的电动机工作电压为380V，电流为20A，重力加速度取10m/s2，则（ ）
A．电动机的内阻为19Ω B．电动机的发热功率为5.7×103W
C．电动机的输出功率为7.6×103W D．电动机的工作效率为75%
【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】ABC.电动机的输入功率为
电动机的输出功率为
电动机发热功率为
又
解得电动机的内阻为
ABC不符合题意；
D.电动机的工作效率为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由P=UI可求得输入的总功；由P=Fv可求得电动机的输入功率；二者的差为电动机线圈的生热功率；输出功率与总功率的百分比等于效率。
7．（人教版物理必修二第七章第三节功率同步练习）如图所示，某中学科技小组制作了利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．小车在平直的公路上从静止开始匀加速行驶，经过时间t，速度为v时功率达到额定功率，并保持不变，小车又继续前进了s距离，达到最大速度 ，设小车的质量为m，运动过程所受阻力恒为 ，则小车的额定率为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】解答：小车匀加速行驶时，牵引力不变，电动机的功率随着小车速度的增大而增大，当达到额定功率时，以额定功率行驶，做加速度逐渐减小的加速运动，最终当牵引力等于阻力时，速度达到最大，所以额定功率 ，故A正确，B、C、D错误．
故选：A．
分析：小车做匀加速直线运动，牵引力不变，功率增大，达到额定功率后做变加速直线运动，当牵引力等于阻力时，速度达到最大，做匀速直线运动．
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2024高一上·天心开学考）如图甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路图。是阻值为的保温电阻，是规格为“”的主加热电阻，是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段，通过如图乙所示的锅内工作压强与时间“（）”关系图象可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅内工作压强达时，自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至时，又会自动闭合；当保压状态结束，饭就熟了，S自动接到b，减压进入保温状态。电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态共耗电，下列说法正确的是（ ）
A．电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点降低
B．当锅内工作压强为时，电压力锅一定处于升压状态
C．电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态的工作时间是
D．电压力锅正常工作时的最大电流是
【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．液体的沸点随气压的增大而增大，电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点升高，故A错误；
B．根据图乙的信息分析作答，当锅内工作压强为40kPa时，电压力锅可能处于升压状态，也可能处于保温状态，故B错误；
C．根据图乙的信息分析作答，在正常加热升压和保压状态的工作时间分别为0 6min，9 12min，15 18min，即的工作时间
故C错误；
D．两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流，的工作时间
在正常加热升压和保压状态消耗的电能
其中
代入数据解得
两加热电阻同时工作时电路电流最大，则总功率
由可得
故D正确。
故选D。
【分析】液体的沸点随气压的增大而增大；两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流。
9．（2018-2019学年人教版高中物理 选修3-1 2.5 焦耳定律 同步练习）通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为R，电流为2I，则在时间 内产生的热量为（ ）
A．4Q B．2Q C． D．
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由焦耳定律可知： ，则可知热量与电流的平方成正比，与电阻成反比，故在 时间内，热量变为 ，B符合题意，A、C、D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】本题考查焦耳定律的应用。根据公式电阻的焦耳热。
10．（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。
11．（2024高二下·丰城期末）如图所示，一电动机在额定电压下正常工作，恰好将一质量为的物体以的速度向上匀速吊起，电动机线圈的电阻为，不计一切摩擦，g取，则此时通过电动机的电流为（ ）
A．5A B．6A C．7A D．9A
【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据
则有
解得
故选A。
【分析】电动机的输出功率等于机械功率，设工作时流过电动机的电流为I，根据总功率等于热功率加输出功率进行分析。
12．（2024高一下·海安月考）如图，电源电动势为12V，内阻r为1Ω，电阻R1为1Ω，R2为6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻RM为0.5Ω，则下列正确的是（ ）
A．电源的输出功率为36W B．流过电动机的电流为12A
C．电动机的输出功率为10W D．电动机的发热功率为72W
【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】BCD：根据串并联电路的电压电流特点与欧姆定律可知当时，电阻两端的电压为
流过的电流为
流过电动机的电流为
所以电动机的输出功率为
电动机的发热功率为
故BD错误、C正确；
A．电源的输出功率为
故A错误。
故选C。
【分析】根据闭合电路欧姆定律内容对各部分负载电压，电流进行分析根据功率公式进行求解，注意电动机为非纯电阻电路，不要选择错误公式。
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2024高二上·郫都月考）如图所示的电路中，直流电源电动势E=6V，内阻r=0.5Ω，电阻R0=0.5Ω，电动机额定电压为4V，线圈电阻RM=0.5Ω。开关S闭合后，电动机恰好正常工作。求：
（1）电动机正常工作时的电流大小；
（2）电动机正常工作时产生的机械功率。
【答案】（1）解：电动机正常工作时的电流为
（2）解：电动机正常工作时的总功率
电动机正常工作时损失的热功率
则电动机正常工作时产生的机械功率
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律求解正常工作时的电流。
（2）根据焦耳定律求解热功率，机械功率等于总功率减去热功率。
14．（2016高二上·宝坻期中）如图所示，M为一线圈电阻r=0.4Ω的电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V．当S断开时，电流表的示数I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A求：
（1）电源内阻；
（2）开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率；
（3）开关S闭合时电源的输出功率和电动机的机械效率．
【答案】（1）解：根据闭合电路的欧姆定律：I1= ；
代入数据解得：r= ﹣R=（ ﹣24）Ω=1Ω
（2）解：开关S闭合后路端电压：
U=E﹣I2r0=（40﹣4.0×1）V=36V
流过R的电流强度为：
IR=1.5A，
流过电动机的电流强度为：
I=I2﹣IR=（4.0﹣1.5）A=2.5A
电动机发热消耗的功率为：
P热=I2r=（2.52×0.4）W=2.5W
电动机转化为机械能的功率：
P机=UI﹣P热=87.5W
（3）解：开关S闭合时电源输出功率为：P=UI2=144W
电动机的机械效率：η= ×100%= ×100%≈97.2%
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）当S断开时，根据闭合电路欧姆定律求解电源的内阻．（2）当开关S闭合时，已知电流表的示数，根据闭合电路欧姆定律求出路端电压，由欧姆定律求出通过R的电流，得到通过电动机的电流，电动机发热消耗的功率为：R热=I2r，电动机的输出功率等于电功率与内部消耗的热功率之差．（3）电源的输出功率为P=UI．电源的效率等于电源的输出功率与总功率之比．
15．（2016高二上·资中期中）如图所示，电源内阻r=1Ω，R1=2Ω，R2=6Ω，灯L上标有“3V、1.5W”的字样，当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时，电流表示数为1A，灯L恰能正常发光．
（1）求电源的电动势；
（2）求当P移到最左端时，电流表的示数；
（3）当滑动阻器的Pb段电阻多大时，变阻器R3上消耗的功率最大？最大值多大？
【答案】（1）解：由闭合电路欧姆定律得：
E=UL+IR1+Ir=3+1×2+1×1=6V
（2）解：当P移到最左端时，
（3）解：根据题意可知： ， ， ，将已知量代入，化简得， ，又有 ，所以 ，
可算得，当R3=2Ω时变阻器R3上消耗的功率最大，且最大值为2W
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）由闭合电路欧姆定律可以求得电动势；（2）当P移到最左端时，R1直接接到电源上，根据闭合电路欧姆定律即可求解电流；（3）先求出电路中的电流，表示出变阻器R3上消耗的功率的表达式，用数学方法求解．
1 / 112.1《电路中的能量转化》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（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．
2．（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．
3．（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
4．（2024高一下·运城期末）为了更好地利用自然资源，某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能。如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成面积为400m2的圆面，该地区的风速约为10m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度约为1.3kg/m3。假如这个风力发电机能将此圆内25%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（ ）
A．6.5×104W B．1.3×105W C．2.6×105W D．1.04×106W
5．假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）
A．4倍 B．2倍 C．倍 D．倍
6．（2024高三下·蚌埠模拟） 如图，在蚌埠港码头，吊车正以0.1m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103kg的集装箱。已知吊车的电动机工作电压为380V，电流为20A，重力加速度取10m/s2，则（ ）
A．电动机的内阻为19Ω B．电动机的发热功率为5.7×103W
C．电动机的输出功率为7.6×103W D．电动机的工作效率为75%
7．（人教版物理必修二第七章第三节功率同步练习）如图所示，某中学科技小组制作了利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．小车在平直的公路上从静止开始匀加速行驶，经过时间t，速度为v时功率达到额定功率，并保持不变，小车又继续前进了s距离，达到最大速度 ，设小车的质量为m，运动过程所受阻力恒为 ，则小车的额定率为（ ）
A． B．
C． D．
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2024高一上·天心开学考）如图甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路图。是阻值为的保温电阻，是规格为“”的主加热电阻，是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段，通过如图乙所示的锅内工作压强与时间“（）”关系图象可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅内工作压强达时，自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至时，又会自动闭合；当保压状态结束，饭就熟了，S自动接到b，减压进入保温状态。电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态共耗电，下列说法正确的是（ ）
A．电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点降低
B．当锅内工作压强为时，电压力锅一定处于升压状态
C．电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态的工作时间是
D．电压力锅正常工作时的最大电流是
9．（2018-2019学年人教版高中物理 选修3-1 2.5 焦耳定律 同步练习）通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为R，电流为2I，则在时间 内产生的热量为（ ）
A．4Q B．2Q C． D．
10．（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
11．（2024高二下·丰城期末）如图所示，一电动机在额定电压下正常工作，恰好将一质量为的物体以的速度向上匀速吊起，电动机线圈的电阻为，不计一切摩擦，g取，则此时通过电动机的电流为（ ）
A．5A B．6A C．7A D．9A
12．（2024高一下·海安月考）如图，电源电动势为12V，内阻r为1Ω，电阻R1为1Ω，R2为6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻RM为0.5Ω，则下列正确的是（ ）
A．电源的输出功率为36W B．流过电动机的电流为12A
C．电动机的输出功率为10W D．电动机的发热功率为72W
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2024高二上·郫都月考）如图所示的电路中，直流电源电动势E=6V，内阻r=0.5Ω，电阻R0=0.5Ω，电动机额定电压为4V，线圈电阻RM=0.5Ω。开关S闭合后，电动机恰好正常工作。求：
（1）电动机正常工作时的电流大小；
（2）电动机正常工作时产生的机械功率。
14．（2016高二上·宝坻期中）如图所示，M为一线圈电阻r=0.4Ω的电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V．当S断开时，电流表的示数I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A求：
（1）电源内阻；
（2）开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率；
（3）开关S闭合时电源的输出功率和电动机的机械效率．
15．（2016高二上·资中期中）如图所示，电源内阻r=1Ω，R1=2Ω，R2=6Ω，灯L上标有“3V、1.5W”的字样，当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时，电流表示数为1A，灯L恰能正常发光．
（1）求电源的电动势；
（2）求当P移到最左端时，电流表的示数；
（3）当滑动阻器的Pb段电阻多大时，变阻器R3上消耗的功率最大？最大值多大？
答案解析部分
1．【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。
2．【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。
3．【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。
4．【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】在t时间内空气的质量等于密度乘以t时间的体积为
在t时间内空气的动能等于质量乘以速度的平方为
则此风力发电机发电的功率约为
故选A。
【分析】求出t时间内空气撞击风车的质量，从而求解风车获得的动能以及转化的电能。
5．【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】设f=kv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有P=Fv=fv=kv=kv-v-kv2，变化后有2P=F'v'=kv'-v'=kv'2，联立解得v'=v，D正确。
【分析】本题考查功率的计算问题，意在考查考生的简单推理能力。本题的关键是知道当阻力等于牵引力时，速度最大，然后根据公式P=Fv计算。
6．【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】ABC.电动机的输入功率为
电动机的输出功率为
电动机发热功率为
又
解得电动机的内阻为
ABC不符合题意；
D.电动机的工作效率为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由P=UI可求得输入的总功；由P=Fv可求得电动机的输入功率；二者的差为电动机线圈的生热功率；输出功率与总功率的百分比等于效率。
7．【答案】A
【知识点】电功率和电功
【解析】解答：小车匀加速行驶时，牵引力不变，电动机的功率随着小车速度的增大而增大，当达到额定功率时，以额定功率行驶，做加速度逐渐减小的加速运动，最终当牵引力等于阻力时，速度达到最大，所以额定功率 ，故A正确，B、C、D错误．
故选：A．
分析：小车做匀加速直线运动，牵引力不变，功率增大，达到额定功率后做变加速直线运动，当牵引力等于阻力时，速度达到最大，做匀速直线运动．
8．【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．液体的沸点随气压的增大而增大，电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点升高，故A错误；
B．根据图乙的信息分析作答，当锅内工作压强为40kPa时，电压力锅可能处于升压状态，也可能处于保温状态，故B错误；
C．根据图乙的信息分析作答，在正常加热升压和保压状态的工作时间分别为0 6min，9 12min，15 18min，即的工作时间
故C错误；
D．两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流，的工作时间
在正常加热升压和保压状态消耗的电能
其中
代入数据解得
两加热电阻同时工作时电路电流最大，则总功率
由可得
故D正确。
故选D。
【分析】液体的沸点随气压的增大而增大；两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流。
9．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由焦耳定律可知： ，则可知热量与电流的平方成正比，与电阻成反比，故在 时间内，热量变为 ，B符合题意，A、C、D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】本题考查焦耳定律的应用。根据公式电阻的焦耳热。
10．【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。
11．【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据
则有
解得
故选A。
【分析】电动机的输出功率等于机械功率，设工作时流过电动机的电流为I，根据总功率等于热功率加输出功率进行分析。
12．【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】BCD：根据串并联电路的电压电流特点与欧姆定律可知当时，电阻两端的电压为
流过的电流为
流过电动机的电流为
所以电动机的输出功率为
电动机的发热功率为
故BD错误、C正确；
A．电源的输出功率为
故A错误。
故选C。
【分析】根据闭合电路欧姆定律内容对各部分负载电压，电流进行分析根据功率公式进行求解，注意电动机为非纯电阻电路，不要选择错误公式。
13．【答案】（1）解：电动机正常工作时的电流为
（2）解：电动机正常工作时的总功率
电动机正常工作时损失的热功率
则电动机正常工作时产生的机械功率
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律求解正常工作时的电流。
（2）根据焦耳定律求解热功率，机械功率等于总功率减去热功率。
14．【答案】（1）解：根据闭合电路的欧姆定律：I1= ；
代入数据解得：r= ﹣R=（ ﹣24）Ω=1Ω
（2）解：开关S闭合后路端电压：
U=E﹣I2r0=（40﹣4.0×1）V=36V
流过R的电流强度为：
IR=1.5A，
流过电动机的电流强度为：
I=I2﹣IR=（4.0﹣1.5）A=2.5A
电动机发热消耗的功率为：
P热=I2r=（2.52×0.4）W=2.5W
电动机转化为机械能的功率：
P机=UI﹣P热=87.5W
（3）解：开关S闭合时电源输出功率为：P=UI2=144W
电动机的机械效率：η= ×100%= ×100%≈97.2%
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）当S断开时，根据闭合电路欧姆定律求解电源的内阻．（2）当开关S闭合时，已知电流表的示数，根据闭合电路欧姆定律求出路端电压，由欧姆定律求出通过R的电流，得到通过电动机的电流，电动机发热消耗的功率为：R热=I2r，电动机的输出功率等于电功率与内部消耗的热功率之差．（3）电源的输出功率为P=UI．电源的效率等于电源的输出功率与总功率之比．
15．【答案】（1）解：由闭合电路欧姆定律得：
E=UL+IR1+Ir=3+1×2+1×1=6V
（2）解：当P移到最左端时，
（3）解：根据题意可知： ， ， ，将已知量代入，化简得， ，又有 ，所以 ，
可算得，当R3=2Ω时变阻器R3上消耗的功率最大，且最大值为2W
【知识点】电功率和电功
【解析】【分析】（1）由闭合电路欧姆定律可以求得电动势；（2）当P移到最左端时，R1直接接到电源上，根据闭合电路欧姆定律即可求解电流；（3）先求出电路中的电流，表示出变阻器R3上消耗的功率的表达式，用数学方法求解．
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