12.1 电路中的能量转化（培优.含解析）-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

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12.1 电路中的能量转化
一．选择题（共6小题）
1．如图所示的电路中，输入电压U恒为8V，灯泡L标有“3V，6W”字样，若灯泡恰能正常发光，以下说法正确的是（　　）
A．电动机的输出功率是10W
B．电动机的电阻为2.5Ω
C．电动机的机械效率可以计算
D．整个电路消耗的电功率是16W
2．如图所示的电路中，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，电动机的电阻R0＝1Ω，定值电阻R1＝1.5Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U1＝3.0V。下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为3A
B．电动机内阻损耗的功率为2W
C．电动机的输出功率为6W
D．电源的效率为75%
3．理想二极管具有单向导电性，给二极管两极间加上正向电压时，二极管电阻非常小（可忽略），加上反向电压时，二极管电阻非常大（可视为断路）。如图所示电路中，电阻R1与R2阻值相同，理想二极管与R1并联。在AB间加峰值电压不变的正弦式电流，则下列说法正确的是（　　）
A．R1与R2的电功率之比是1：5
B．R1与R2的电功率之比是1：4
C．R1与R2的电功率之比是1：3
D．R1与R2的电功率之比是1：2
4．两盏电灯L1、L2分别标有“110V，100W”、“110V，40W”，若将两盏电灯接在电压为220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．某电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端电压为U，通过的电流为I。则（　　）
A．电压U等于Ir
B．电动机的发热功率为UI
C．电动机消耗的电功率为I2r
D．电动机输出的机械功率为UI﹣I2r
6．如图所示的电路中，电压表、电流表均视为理想电表，电源的电动势E＝160V，内阻r＝2Ω，提升重物的直流电动机电阻RM＝0.6Ω，定值电阻R＝8Ω，电压表的读数为110V，则（　　）
A．电流表的示数为183A
B．电动机的输入电功率为1100W
C．电动机的机械功率为550W
D．电动机工作1h所产生的热量为5.4×104J
二．多选题（共3小题）
（多选）7．如图所示的电路，电源的电动势E＝18V，定值电阻与电动机串联接在电源的两端，电源的内阻、电动机的内阻、定值电阻三个阻值相等。已知电动机的效率为η＝60%，机械功率为P机＝6W，下列说法正确的是（　　）
A．电动机的热功率为3.6W
B．回路的电流为1A
C．电动机的内阻为4Ω
D．电源的效率为75%
（多选）8．如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W，关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）
A．电热丝的电阻为55Ω
B．若S1、S2闭合，则电吹风吹冷风
C．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J
D．电动机工作时输出的机械功率为120W
（多选）9．质量为70kg的小顾骑着某型号电动自行车在平直公路行驶，所受的阻力恒为人车总重的0.02。骑行过程中只靠电动机提供动力，电动自行车的铭牌上给出的部分技术参数如表所示，其中额定转速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶时的电机转速。由此可知（　　）
规格 后轮驱动直流永磁毂电机
车型 26′电动自行车（轮胎直径600mm） 额定输出功率 120W
整车质量 30kg 额定转速 240r/min
标准载重 70kg 额定电压 36V
续行里程 大于40km 额定电流 4.0A
A．电动机的内阻为1.5Ω
B．本次骑行的最大速度7.5m/s
C．选配的电瓶容量应大于7.4Ah
D．电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率为120W
三．填空题（共4小题）
10．当雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场强达到一定程度时，空气将被击穿，从而形成我们看到的闪电。在某次闪电中，云和大地间的电压为1×108V，则一个电子从云层运动到地面，其电势能变化量ΔEp为 　 　 J；若闪电持续1秒，通过云层和大地间空气层的电荷量约为5000C，则此次闪电消耗的功率约为 　 　 kW。
11．某玩具的直流电动机线圈电阻一定，在线圈两端加上0.3V的电压时，电流为0.3A，此时因电压过低，电动机不能转动，则电动机的线圈电阻R为　 　 Ω；若在线圈两端加2V的电压，电流为0.8A，此时电动机正常工作。正常工作时，该电动机的输入电功率是　 　 W，电动机的输出机械功率是　 　 W。
12．电饭锅的电路图如图所示，R1、R2均是定值电阻，电饭锅工作时有两种状态，一种为加热状态，另一种为保温状态，已知加热状态下电路消耗的功率为保温状态下电路消耗功率的4倍，则开关S 　 　 （填“闭合”或“断开”）时为保温状态，R1、R2的阻值之比为 　 　 。
13．如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器——可调高内阻电池。实验中调节滑动变阻器使得两个理想电压表示数相同。将挡板缓慢下压的过程中，滑动变阻器的电功率 　 　 ，电池内部消耗的电功率 　 　 。（均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）
四．解答题（共2小题）
14．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r＝2Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，理想电压表的示数UV＝110V。求：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机的输出功率。
15．某节水喷灌系统如图所示，水以10m/s的速度从半径为1cm的喷口水平喷出。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3m不变，水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，水的密度为ρ＝1×103kg/m3，忽略水在管道中运动的机械能损失，计算时π≈3，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）喷口每秒喷出水的质量；
（2）每秒水泵对水做的功；
（3）水泵的输入功率；
（4）电动机线圈的电阻。
12.1 电路中的能量转化
参考答案与试题解析
一．选择题（共6小题）
1．如图所示的电路中，输入电压U恒为8V，灯泡L标有“3V，6W”字样，若灯泡恰能正常发光，以下说法正确的是（　　）
A．电动机的输出功率是10W
B．电动机的电阻为2.5Ω
C．电动机的机械效率可以计算
D．整个电路消耗的电功率是16W
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率；已知电功率求解电路的电压、电流和电阻等物理量；电动机中的能量转化与计算．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】先根据灯泡的数据计算出电路中的电流，然后根据串联电路电压特点计算出电动机两端的电压，进而根据相应的公式计算出电动机的功率。灯泡功率加电动机功率求出电路中消耗的功率。
【解答】解：A、灯泡恰能正常发光，电路中电流为I，I＝2A，根据分压原理，有电动机两端电压为U电＝U﹣U灯，U电＝5V，则电动机的输入功率为P电＝U电I，P电＝10W，输出功率小于输入功率，故A错误；
B、该电路为非纯电阻电路，欧姆定律不再适用，故虽然根据已知条件可以求出电动机两端电压和电路中电流，但不能求出电动机的电阻，故B错误；
C、根据B项分析可知，电动机的输出功率不可求，故C错误；
D、整个电路消耗的电功率为P电+P灯＝6W+10W＝16W，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查电功率的相关计算，电动机的三个功率计算方式一定要牢牢掌握，认识和区分串联电路电压、电流的特点是解题的基础。
2．如图所示的电路中，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，电动机的电阻R0＝1Ω，定值电阻R1＝1.5Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U1＝3.0V。下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为3A
B．电动机内阻损耗的功率为2W
C．电动机的输出功率为6W
D．电源的效率为75%
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率；用闭合电路的欧姆定律计算电路中的电压、电流或电阻；电源的总功率、输出功率和效率．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据欧姆定律、热功率公式和闭合电路的欧姆定律以及电动机的输出功率，效率的公式列式进行分析解答。
【解答】解：AB.总电流A＝2A，即为通过电动机的电流，且电动机内阻消耗功率22×1W＝4W，故AB错误；
C.电源内电压U内＝Ir＝2×1V＝2V，则UM＝E﹣U内﹣U1＝10V﹣2V﹣3V＝5V，电动机的输出功率P输出＝PM﹣P热＝IUM﹣P热＝2×5W﹣4W＝6W，故C正确；
D.电源总功率P总＝EI＝10×2W＝20W，电源的输出功率为P出＝I（E﹣U内）＝2×（10﹣2）W＝16W，则电源的效率为100%100%＝80%，故D错误。
故选：C。
【点评】考查非纯电阻电路的功率和效率计算，闭合电路的欧姆定律的应用，属于中等难度考题。
3．理想二极管具有单向导电性，给二极管两极间加上正向电压时，二极管电阻非常小（可忽略），加上反向电压时，二极管电阻非常大（可视为断路）。如图所示电路中，电阻R1与R2阻值相同，理想二极管与R1并联。在AB间加峰值电压不变的正弦式电流，则下列说法正确的是（　　）
A．R1与R2的电功率之比是1：5
B．R1与R2的电功率之比是1：4
C．R1与R2的电功率之比是1：3
D．R1与R2的电功率之比是1：2
【考点】电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据电路连接，注意二极管的单向导电性，使得半个周期内R1被短路，另半个周期内R1与R2串联，从而即可求解。
【解答】解：在AB间加峰值电压不变的正弦式电流，则交变电流电压有效值不变，设为U，在一个周期的前半周期中，二极管导通，此时电阻R1被短路，则电流对R1做功为零；此时R2两端电压为U，则电流对R2做功；在后半个周期中，二极管加反向电压视为断路，此时两个电阻两端电压均为，电流对两电阻做功均为，可知电阻R1的电功率
电阻R2的电功率
可知R1与R2的电功率之比是1：5，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题考查交流电的特点，注意交变电流电流方向发生周期性变化，同时注意二极管的单向导电性。
4．两盏电灯L1、L2分别标有“110V，100W”、“110V，40W”，若将两盏电灯接在电压为220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是（　　）
A．
B．
C．
D．
【考点】电功和电功率的计算；串联电路的特点及应用．
【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据串联电路各处电流相等特点可知，电压相等时，电阻也要相等。根据电阻的并联和串联电路的分压特点判断出电路中两灯泡是否正常发光，然后利用并联电路的电流特点判断电路的电流关系，利用P＝UI比较电路消耗的功率关系。
【解答】解：由题知，两灯泡额定电压相等，A灯泡的额定功率较大，由可知，A灯泡的电阻较小，即RB＞RA
A、图中灯泡A和B串联在220V的电源上，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110V，所以都不能正常工作，故A错误；
B、图中灯泡A和可变电阻R并联后又和灯泡B串联，由并联电路中电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知，B灯泡的电阻一定大于并联部分的总电阻，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110V，所以都不能正常工作，故B错误；
CD、图C中灯泡B和可变电阻R并联后又和灯泡A串联，由电阻的并联可知，可变电阻调节合适时可以使并联部分的电阻和灯泡A的电阻相等，即两灯泡可以同时正常发光；图D中灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻R串联，当可变电阻的阻值和两灯泡并联的电阻相等时它们可以同时发光；由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，C中电路的总电流为A灯泡的额定电流，D中电路的总电流等于A和B两灯泡的额定电流之和，由P＝UI可知，C中电路消耗的功率最小，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，正确的判断出两灯泡是否正常发光是关键。
5．某电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端电压为U，通过的电流为I。则（　　）
A．电压U等于Ir
B．电动机的发热功率为UI
C．电动机消耗的电功率为I2r
D．电动机输出的机械功率为UI﹣I2r
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】A、只有纯电阻电路电压才等于Ir，电动机不满足；
B、发热功率是线圈电阻的热功率，不是总电功率UI；
C、电动机消耗的电功率是电压和电流的乘积，不是I2r；
D、输出的机械功率等于总电功率减去发热功率。
【解答】解：A、只有纯电阻电路电压才等于Ir，电动机不是纯电阻电路，则电压U＞Ir，故A错误；
B、电动机的发热功率为I2r＜IU，故B错误；
C、电动机消耗的电功率为P＝IU＞I2r，故C错误；
D、电动机输出的机械功率为，故D正确。
故选：D。
【点评】这道题是关于电动机（非纯电阻用电器）功率分析的基础题，属于基础概念辨析题，适合作为非纯电阻电路知识的入门或巩固练习，帮助学生厘清电功、电热与机械功率的关系。
6．如图所示的电路中，电压表、电流表均视为理想电表，电源的电动势E＝160V，内阻r＝2Ω，提升重物的直流电动机电阻RM＝0.6Ω，定值电阻R＝8Ω，电压表的读数为110V，则（　　）
A．电流表的示数为183A
B．电动机的输入电功率为1100W
C．电动机的机械功率为550W
D．电动机工作1h所产生的热量为5.4×104J
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】由闭合电路欧姆定律，可计算电流表示数；由电动机的热功率公式，结合电路的电流，可计算电动机的发热功率；由电压表示数，结合电流表示数，可计算电动机输入功率，根据电动机总功率、热功率、机械功率的关系，可计算电动机输出的机械功率；根据焦耳定律求解发热量。
【解答】解：A．电源的电动势E＝160V，内阻r＝2Ω，根据闭合电路欧姆定律可得
E＝I（R+r）+UM
解得电路电流为
即电流表的示数为5A，故A错误；
B．电动机的输入电功率为
P入＝UMI＝110×5W＝550W
故B错误；
C．电动机的机械功率为
故C错误；
D．电动机工作1h所产生的热量为
故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查含电动机的电路计算，在计算电流时，注意电动机正常工作时，不适用欧姆定律。
二．多选题（共3小题）
（多选）7．如图所示的电路，电源的电动势E＝18V，定值电阻与电动机串联接在电源的两端，电源的内阻、电动机的内阻、定值电阻三个阻值相等。已知电动机的效率为η＝60%，机械功率为P机＝6W，下列说法正确的是（　　）
A．电动机的热功率为3.6W
B．回路的电流为1A
C．电动机的内阻为4Ω
D．电源的效率为75%
【考点】电动机中的能量转化与计算；闭合电路欧姆定律的内容和表达式．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】BC
【分析】电源的内阻、电动机的内阻、定值电阻三个阻值相等，结合闭合欧姆定律和电动机内部能量转化与守恒分析；电源的效率等于外电路功率除以总功率。
【解答】解：ABC．设电动机两端电压为U，电路电流为I，电源的内阻、电动机的内阻、定值电阻三个阻值相等，设为R，则有，
根据闭合电路欧姆定律可得E＝U+I（R+R）
联立解得I＝1A，R＝4Ω，U＝10V，故A错误，BC正确；
D．电源的效率为，故D错误。
故选：BC。
【点评】对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的。
（多选）8．如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W，关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）
A．电热丝的电阻为55Ω
B．若S1、S2闭合，则电吹风吹冷风
C．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J
D．电动机工作时输出的机械功率为120W
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率；电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】AC
【分析】A、吹热风时电热丝的功率为热风功率减冷风功率，再根据纯电阻功率公式求电热丝电阻；
B、分析开关闭合情况，判断电路中工作的元件，进而确定吹风类型；
C、吹热风时电动机功率等于冷风功率，根据电能公式W＝Pt计算每秒消耗电能；
D、电动机的输出机械功率等于其消耗的电功率减去热功率，需考虑电动机的热损耗。
【解答】解：A、电动机和电热丝并联，当吹热风时，电热丝消耗的功率
P＝P热﹣P冷＝1000W﹣12W＝880W
由可知
55Ω
故A正确；
B、若S1、S2闭合，电热丝接入电路，则此时电热丝发热，电吹风吹热风，故B错误；
C、当吹热风时，电动机消耗的电功率仍为120W，故每秒钟消耗的电能为120J，故C正确；
D、电动机工作时的输入功率为吹冷风时的功率，即为120W，由于电动机内部线圈有电阻，会产生一定的热功率，可知电动机工作时输出的机械功率小于120W，故D错误。
故选：AC。
【点评】这道题是关于电吹风电路的电学题，四个选项分别从电阻计算、工作状态判断、电能计算、机械功率分析等角度设置，全面考查学生对电路元件功率、能量转化的掌握程度。
（多选）9．质量为70kg的小顾骑着某型号电动自行车在平直公路行驶，所受的阻力恒为人车总重的0.02。骑行过程中只靠电动机提供动力，电动自行车的铭牌上给出的部分技术参数如表所示，其中额定转速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶时的电机转速。由此可知（　　）
规格 后轮驱动直流永磁毂电机
车型 26′电动自行车（轮胎直径600mm） 额定输出功率 120W
整车质量 30kg 额定转速 240r/min
标准载重 70kg 额定电压 36V
续行里程 大于40km 额定电流 4.0A
A．电动机的内阻为1.5Ω
B．本次骑行的最大速度7.5m/s
C．选配的电瓶容量应大于7.4Ah
D．电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率为120W
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】AC
【分析】根据能量守恒求解电阻；以最大速度行驶时，牵引力等于阻力，结合功率公式求解最大速度；根据Q＝It求解电瓶容量；根据P总＝IU求解电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率。
【解答】解：A．设输出功率为P，根据能量守恒P总＝IU＝P+I2r
解得r＝1.5Ω
故A正确；
B．所受的阻力为f＝0.02（M+m）g，解得f＝20N
当牵引力等于阻力时，速度最大，故本次骑行的最大速度
故B错误；
C．最大速度6m/s，所以行驶40km需要的时间是，解得t≈1.85小时
此时电瓶需要提供的电流是4A，因此容量Q＝It＝4A×1.85h≈7.4A h
所以电瓶容量应大于7.4A h，故C正确。
D．电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率为P总＝IU，解得P总＝144W
故D错误。
故选：AC。
【点评】解决本题的关键知道电功率的公式P＝UI，以及知道当牵引力等于阻力时，速度最大。
三．填空题（共4小题）
10．当雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场强达到一定程度时，空气将被击穿，从而形成我们看到的闪电。在某次闪电中，云和大地间的电压为1×108V，则一个电子从云层运动到地面，其电势能变化量ΔEp为 　﹣1.6×10﹣11 J；若闪电持续1秒，通过云层和大地间空气层的电荷量约为5000C，则此次闪电消耗的功率约为 　5×108 kW。
【考点】电功和电功率的计算；电场力做功与电势能变化的关系．
【专题】定量思想；推理法；电场力与电势的性质专题；推理论证能力．
【答案】﹣1.6×10﹣11，5×108。
【分析】电场力做正功，电子的电势能减小，求电势能变化；
先求电流，再根据P＝UI，求功率。
【解答】解：已知云和大地间的电压为1×108V，电子从云层运动到地面，电场力做正功，电子的电势能减小，所以
此次闪电形成的电流为，代入数据解得I＝5000A
则此次闪电消耗的功率约为P＝UI＝（1×108×5000）W＝5×1011W＝5×108kW
故答案为：﹣1.6×10﹣11，5×108。
【点评】本题解题关键是掌握规律电场力做正功，电子的电势能减小。
11．某玩具的直流电动机线圈电阻一定，在线圈两端加上0.3V的电压时，电流为0.3A，此时因电压过低，电动机不能转动，则电动机的线圈电阻R为　1　 Ω；若在线圈两端加2V的电压，电流为0.8A，此时电动机正常工作。正常工作时，该电动机的输入电功率是　1.6　 W，电动机的输出机械功率是　0.96　 W。
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率．
【专题】定量思想；归纳法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】1，1.6，0.96。
【分析】根据欧姆定律计算电动机线圈电阻；根据P＝UI计算电动机的输入功率，根据输入功率、输出功率和发热功率之间的关系计算。
【解答】解：电动机线圈的电阻为R；电动机正常工作时的输入功率为P＝U2I2＝2×0.8W＝1.6W，电动机的输出功率为P出＝P
故答案为：1，1.6，0.96。
【点评】知道电动机在正常工作时是非纯电阻，掌握电动机的输入功率、输出功率和发热功率之间的关系是解题的基础。
12．电饭锅的电路图如图所示，R1、R2均是定值电阻，电饭锅工作时有两种状态，一种为加热状态，另一种为保温状态，已知加热状态下电路消耗的功率为保温状态下电路消耗功率的4倍，则开关S 　断开　 （填“闭合”或“断开”）时为保温状态，R1、R2的阻值之比为 　3：1　 。
【考点】电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】断开；3：1
【分析】根据开关断开和闭合时，电功率的表达式，比较电功率的相对大小，判断电路的状态；由加热与保温状态下的电功率之比，可计算电阻之比。
【解答】解：加热状态下电路的总功率较大，保温状态下电路总功率较小。
在电路中，电路总功率
开关S接通时，R1被短路，电路总功率
开关S断开时，R1与R2串联，电路总功率
因为
P′＜P
所以开关S断开时，电饭锅处于保温状态，开关S接通时，电饭锅处于加热状态。
已知加热状态下电路消耗的功率为保温状态下电路消耗功率的4倍，则
代入数据jiede
故答案为：断开；3：1。
【点评】本题考查电功率的比较，注意题目中的隐含条件，即两次电路的电源未变，根据电源电压未变，选择合适的表达式再比较。
13．如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器——可调高内阻电池。实验中调节滑动变阻器使得两个理想电压表示数相同。将挡板缓慢下压的过程中，滑动变阻器的电功率 　减小　 ，电池内部消耗的电功率 　减小　 。（均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）
【考点】电功和电功率的计算．
【专题】比较思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】减小；减小。
【分析】根据电功率的计算公式分析滑动变阻器电功率的变化；根据电功率的计算公式求解电池内部消耗的电功率，将挡板缓慢向下压，内电阻增大，由此分析内电阻消耗功率的变化情况。
【解答】解：实验中调节滑动变阻器使得两个伏特表示数相等，故电路电源的内外电压相等，滑动变阻器的功率为。将挡板缓慢下压的过程中，内电阻横截面积减小，内电阻增大，滑动变阻器功率减小；
电池内部消耗的电功率为：；可知开始时内外电阻相等，内电阻消耗功率最大。
将挡板缓慢向下压，内电阻横截面积减小，内电阻增大，内电阻消耗功率减小。
故答案为：减小；减小。
【点评】本题主要是考查电功率的计算，知道外电阻和内电阻相等时，电源的输出功率最大。
四．解答题（共2小题）
14．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r＝2Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，理想电压表的示数UV＝110V。求：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机的输出功率。
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率；串联电路的特点及应用；电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】（1）通过电动机的电流5A；
（2）电动机的输出功率500W。
【分析】（1）根据串联分压结合欧姆定律，串联电路的电流特点进行分析解答；
（2）根据电动机的输入功率和输出功率列式进行分析解答。
【解答】解：（1）由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U﹣UV＝160V﹣110V＝50V，流过电阻R的电流，解得IR＝5A，则通过电动机的电流IM＝IR＝5A；
（2）输入电动机的电功率P入＝UVIM，解得P入＝550W，电动机的输出功率，解得P出＝500W。
答：（1）通过电动机的电流5A；
（2）电动机的输出功率500W。
【点评】考查串并联电路的特点和非纯电阻电路的功率计算，理解各个公式的适用条件，属于较低难度考题。
15．某节水喷灌系统如图所示，水以10m/s的速度从半径为1cm的喷口水平喷出。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3m不变，水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，水的密度为ρ＝1×103kg/m3，忽略水在管道中运动的机械能损失，计算时π≈3，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）喷口每秒喷出水的质量；
（2）每秒水泵对水做的功；
（3）水泵的输入功率；
（4）电动机线圈的电阻。
【考点】电功和电功率的计算．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】（1）喷口每秒喷出水的质量等于3kg；
（2）每秒水泵对水做的功等于240J；
（3）水泵的输入功率等于320W；
（4）电动机线圈的电阻等于30Ω。
【分析】（1）求出每秒喷出水的体积，结合密度公式求解喷口每秒喷出水的质量；
（2）由题意可知，水从井下到喷出位置之间的过程中，机械能不守恒，做功等于增加机械能，从而计算每秒钟水泵对水做的功；
（3）根据水泵做功与功率的关系，及水泵的输入输出功率的关系，可计算水泵的输入功率；
（4）根据电动机的输出功率与水泵的输入功率的关系，可计算电动机的输出功率，由电动机的输入功率、输出功率和发热功率的关系式，可计算电动机的线圈电阻。
【解答】解：（1）每秒喷出水的体积V＝πr2vt
其中t＝1s
则水的质量m＝ρV，解得m＝3kg
（2）根据功能关系可得
代入数据解得W＝240J
（3）由题可知，水泵的输出功率
又因为P出＝ηP入
代入数据解得
（4）由题可知，电动机的电功率P电＝UI
电动机的热功率
根据能量守恒可知P电＝P热+P出
代入数据解得r＝30Ω
答：（1）喷口每秒喷出水的质量等于3kg；
（2）每秒水泵对水做的功等于240J；
（3）水泵的输入功率等于320W；
（4）电动机线圈的电阻等于30Ω。
【点评】本题考查电动机在实际生活中的应用，在计算水获得的动能对应的水泵功率时，注意本题中的有多个输入输出功率，电动机的输出功率不等于水泵的输出功率。
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