(共33张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
第1节 电路中的能量转化
电流I
UI
二次方
电阻
I2Rt
I2R
×
√
电热
电动机
电解槽
机械能
化学能
×
√
√
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(限时：35分钟)
【合格考练】
1．(2023·广东广雅中学期末)随着科技的发展，家用电器种类越来越多。下列家用电器中利用电流的热效应工作的是( )
答案：B
2．一台电动机，额定电压是100 V，电阻是2 Ω。正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为( )
A.500 W B．200 W
C.50 W D．450 W
解析：选C。根据焦耳定律得到P热＝I2r＝(5 A)2×2 Ω＝50 W，故C正确。
3．有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，正常工作时的电流是1.0 A，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＝2 W，P热＝0.5 W
B.P出＝1.5 W，P热＝8 W
C.P出＝2 W，P热＝8 W
D.P出＝1.5 W，P热＝0.5 W
解析：选B。当电动机卡住时，电流做的功全部转化为热能，即是纯电阻，符合欧姆定律，故可得电动机的电阻为R＝ Ω＝0.5 Ω，正常工作时，电动机消耗的总功率为P总＝UI＝2 W，输出功率为总功率与热功率之差，故P出＝P总－I2R＝2 W－12×0.5 W＝1.5 W，若此时电动机突然卡住，则电能全部转化为内能，故热功率为P热＝＝ W＝8 W，故B正确。
4．一台直流电动机，其线圈的电阻值为0.5 Ω。当电动机两端所加电压为8 V时，电动机正常工作，通过线圈的电流是2 A。由此可知( )
A.电动机消耗的电功率为72 W
B.电动机输出的机械功率为12 W
C.电动机线圈的发热功率为2 W
D.电动机的工作效率为50%
解析：选C。电动机消耗的电功率P＝UI＝16 W，故A错误；电动机线圈的发热功率P热＝I2R＝2 W，故C正确； 电动机输出的机械功率P出＝P－P热＝14 W，故B错误；电动机的工作效率η＝＝87.5%，故D错误。
5．(2022·山东淄博期末)充电宝的铭牌通常标注的是“mA·h”(毫安时)，即锂电池充满电后全部放电的电荷量。机场规定：严禁携带额定能量超过160 W·h的充电宝搭乘飞机。则根据以下充电宝铭牌，不能带上飞机的是( )
A.“25 000 mA·h”和“3.7 V”
B.“30 000 mA·h”和“5.0 V”
C.“35 000 mA·h”和“5.0 V”
D.“40 000 mA·h”和“3.7 V”
解析：选C。A项中充电宝的额定能量为W＝UIt＝3.7×25 000×10－3 W·h＝92.5 W·h<160 W·h，故A不符合题意；B项中充电宝的额定能量为W＝UIt＝5.0×30 000×10－3W·h＝150 W·h<160 W·h，故B不符合题意；C项中充电宝的额定能量为W＝UIt＝5.0×35 000×10－3W·h＝175 W·h>160 W·h，故C符合题意；D项中充电宝的额定能量为W＝UIt＝3.7×40 000×10－3W·h＝148 W·h<160 W·h，故D不符合题意。
6.某扫地机器人如图，已知其工作的额定电压为15 V，额定功率为30 W，充电额定电压为24 V，额定电流为0.5 A，电池容量为2 000 mA·h，则下列说法中错误的是( )
A.扫地机器人充满电大约需要4 h
B.电池容量是指电池储存电能的大小
C.扫地机器人正常工作时的电流为2 A
D.扫地机器人充满电后连续工作时间约为1 h
解析：选B。机器人充满电大约需要t充＝＝4 h，故A正确；电池容量是指电池储存电荷量的大小，故B错误；机器人正常工作时的电流为I额＝＝2 A，故C正确；机器人充满电后连续工作时间约为t工＝＝1 h，故D正确。
7．(多选)如图所示电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V 12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω。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3 Ω
B.电动机的输入功率为10 W
C.电动机线圈电阻的发热功率为2 W
D.整个电路消耗的电功率为12 W
解析：选AC。灯泡正常发光时的电阻为RL＝ eq \f(U,PL) ＝ Ω＝3 Ω，故A正确；电动机两端的电压U1＝U－UL＝12 V－6 V＝6 V，整个电路中的电流I＝＝ A＝2 A，所以电动机的输入功率P＝U1I＝6×2 W＝12 W，故B错误；电动机的热功率P热＝I2RM＝4×0.5 W＝2 W，故C正确；整个电路消耗的功率P总＝UI＝12×2 W＝24 W，故D错误。
【等级考练】
8．(多选)国庆期间小明去逛超市，遇促销打折买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及图示电路图。下列说法正确的是( )
电吹风铭牌参数
额定电压 220 V 50 Hz
额定功率 热风 1 000 W
冷风 250 W
A.该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5 Ω
B．该电吹风电动机M的内阻为193.6 Ω
C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风
D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J
解析：选AC。由表格可知发热电阻的功率PR＝P－PM＝1 000 W－250 W＝750 W，所以该电吹风发热电阻R＝＝ Ω≈64.5 Ω，故A正确；电动机正常工作过程为非纯电阻，不能使用公式R＝计算电动机内阻，故B错误；由题图可知，当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻断路，电动机工作，故吹冷风，故C正确；当开关S1、S2均闭合时，电动机正常工作，功率仍然为250 W，故电动机每秒钟消耗的电能为W＝Pt＝250×1 J＝250 J，故D错误。
9．(2022·浙江嘉兴期末)如图所示的是一键加水的全自动电热水壶，当壶内水位过低时能自动加满水，加热之后的水经过一段时间后冷却，机器又可以自动加热到设定温度。某兴趣小组对水泵电路进行单独测试时发现，当其两端所加电压U1＝8 V时，电动机不转动，此时通过它的电流I1＝2 A；当其两端所加电压U2＝32 V时，电动机能带动负载正常运转，这时电流I2＝1 A。电热水壶加热部分的信息如铭牌所示，则( )
A．这种电热水壶工作时加热部分的电阻约为4 Ω
B．水泵正常工作时消耗的热功率为16 W
C．水泵正常工作时，其输出的机械功率为28 W
D．使用一天该电热水壶消耗的电能为43.2 kW·h
解析：选C。根据铭牌，这种电热水壶工作时加热部分的电阻约为R＝＝ Ω≈27 Ω，A错误；电动机的内阻为r＝＝ Ω＝4 Ω，水泵正常工作时消耗的热功率为P热＝Ir＝12×4 W＝4 W，B错误；水泵正常工作时，其输出的机械功率为P出＝U2I2－Ir＝32×1 W－12×4 W＝28 W，C正确；在一天内该电热水壶的工作时间不确定，所以消耗的电能也不确定，D错误。
10.如图所示的电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V 10 W”，B灯“60 V 60 W”，C灯“20 V 20 W”，D灯“20 V 20 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率的大小，以下说法正确的是( )
A．PB>PD>PA>PC B．PB>PD>PC>PA
C．PB>PA>PC＝PD D．PA>PC>PD>PB
解析：选C。A灯正常工作时电阻RA＝ eq \f(U,PA) ＝ Ω＝10 Ω，B灯正常工作时电阻RB＝ eq \f(U,PB) ＝ Ω＝60 Ω，C灯正常工作时电阻RC＝ eq \f(U,PC) ＝ Ω＝20 Ω，D灯正常工作时电阻RD＝ eq \f(U,PD) ＝ Ω＝20 Ω。A灯和B灯串联，电流相等，由P＝I2 R，RA
11.(2023·山东青岛期末)用直流电动机提升重物的装置如图所示，重物的质量m＝50 kg，电动机两端的电压是110 V，不计各处摩擦。当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5.0 A，g取10 m/s2。
(1)电动机的总功率是多少？
(2)电动机线圈的电阻是多大？
(3)1 min内电动机线圈产生的热量是多少？
(4)该电动机的效率是多少？
解析：(1)电动机消耗的总功率P总＝UI＝110×5 W＝550 W。
(2)电动机的输出功率为P出＝Fv＝mgv＝50×10×0.9 W＝450 W，电动机因发热而损耗的功率为P热＝I2RM，由能量守恒定律得P出＝P总－P热，代入数据解得，电动机线圈的电阻为RM＝4 Ω。
(3)1 min内电动机线圈产生的热量是Q热＝I2RMt＝5.02×4×60 J＝6 000 J。
(4)该电动机的效率为η＝×100%＝×100%≈81.8%。
答案：(1)550 W (2)4 Ω (3)6 000 J (4)81.8%
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