高中物理【電能 能量守恒定律】單元教學(xué)資源

高中物理【電能能量守恒定律】單元教學(xué)資源

1電路中的能量轉(zhuǎn)化

學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力

1.物理觀念

1.理解電功、電功率和熱功率的概念。

能夠區(qū)別電功和電熱、電功率和熱

2.掌握焦耳定律的內(nèi)容。

功率。

3.能夠運(yùn)用能量守恒定律分析電路的能量轉(zhuǎn)化情況。

2.關(guān)鍵能力

4.知道純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別。

運(yùn)用能量觀點(diǎn)分析電路問題。

必備知識(shí)

一電功和電功率

1.電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場對(duì)自由電荷的靜電力在做功。

2.電功

(1)定義：電流在一段電路中所做的功，等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流/、

通電時(shí)間r三者的乘積。

(2)公式：W=皿。

(3)單位：國際單位是焦耳,符號(hào)是J。

3.電功率

(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間之比。

(2)公式：P=—=UIo

(3)單位：國際單位是瓦特,符號(hào)是出。

-焦耳定律

1.內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間

成正比。

2.表達(dá)式：O=PRt。

3.熱功率

(1)意義：表示電流發(fā)熱怏慢的物理量。

(2)定義：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。

(3)公式：P熱=3=/凡單位是瓦特(W)。

三電路中的能量轉(zhuǎn)化

1.電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化

(1)能量關(guān)系：電動(dòng)機(jī)從電源獲得的能量一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

(2)功率關(guān)系：電動(dòng)機(jī)消耗的功率P電等于電動(dòng)機(jī)的輸出功率P機(jī)與電動(dòng)機(jī)損失的功率P

助之和，即尸電=PM+P報(bào)，P^=U1，P^=PR.

2.電池充電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化

電池從電源獲得的能量一部分轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

關(guān)鍵能力合作探究「

要點(diǎn)1對(duì)電功和電功率的理解

探究導(dǎo)入(1)如圖所示，

電路中電流為/,通電時(shí)間為t,那么在這段時(shí)間內(nèi)通過這段電路任一截面的電荷量是

多少？如果這段電路兩端的電勢(shì)差是U,靜電力做的功是多少？

提示：在這段時(shí)間內(nèi)通過這段電路任一截面的電荷量為靜電力做的功卬=(=

Ult.

(2)電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”是否相同，兩者間有何關(guān)系？

提示：不相同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。電流做

功的快慢用電功率表示，電流做功的多少用電功表示。電流做功的多少與做功的時(shí)間和做功

的快慢有關(guān)。

『探究歸納

1.對(duì)電功的理解

(1)從力的角度看，電流做功的實(shí)質(zhì)是靜電力對(duì)自由電荷做功。

(2)從能的角度看，電流做功過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，電功的大小量度

了電能的減少量，標(biāo)志著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少。

(3)電功W=U〃=qU對(duì)任何電路都適用。

2.對(duì)電功率的理解

IV

(1)電功率P-=ui對(duì)任何電路都適用。

(2)額定功率和實(shí)際功率

①額定功率：用電器正常工作所消耗的功率。

②實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下電流做功的功率。

/第十二章/電能能量守恒定律/物理/必修第三冊(cè)角度1電功的理解與計(jì)算

典例一根電阻絲，在通過2c的電荷量時(shí)電功為8J,若在相同的時(shí)間內(nèi)通過4c

的電荷量，求此時(shí)電阻絲上的電流做的功和所加的電壓分別是多少。

據(jù)W=Uh=據(jù)1=于求得

［思路點(diǎn)撥］

Uq求得5

T＞與T1的關(guān)系

據(jù)U=IR求得據(jù)W=Uq

U?與U1的關(guān)系求得電功

［解析］設(shè)電阻絲的電阻為R,據(jù)卬=U〃=g得Ui=4V

在相同時(shí)間內(nèi)通過的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，據(jù)/=/知h=2/i

又據(jù)歐姆定律/=當(dāng)導(dǎo)S=2Ui=8V

K

電流做的功W2=S/2f=4Wi=32J。

［答案］32J8V

角度2電功率的理解與計(jì)算

典例兩個(gè)電阻品=8。、&=2C,并聯(lián)在電路中。要使這兩個(gè)電阻消耗的電功率

相等，可行的辦法是（）

A.用一個(gè)阻值為2C的電阻與幻串聯(lián)

B.用一個(gè)阻值為6。的電阻與&串聯(lián)

C.用一個(gè)阻值為6c的電阻與照串聯(lián)

D.用一個(gè)阻值為2C的電阻與R串聯(lián)

U2

I解析］兩個(gè)電阻并聯(lián)，由可知B：P2=&：Ri=l：4,要使這兩個(gè)電阻消耗的

電功率相等，應(yīng)使P2減小為原來的;；只要使以兩端的電壓減半（&不變），電功率就可以減

小為原來的土，所以R2串聯(lián)一個(gè)等值電阻（2C）即可。若電阻與4串聯(lián)，Ri的電壓減小，功

率更小，兩個(gè)電阻的功率不可能相等，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

［答案］A

［名師點(diǎn)評(píng)］

常用幾個(gè)公式的說明

?W=qU=UIt,②/=/,③/=卷，其中①式為計(jì)算電功的普遍公式；②式為電流的定

義式，普遍適用；③式為歐姆定律，只適用于純電阻電路。

針對(duì)

碉1.（多選）一個(gè)電阻接入某電路后，消耗的功率為110W,通過3c的電荷

量時(shí)，有330J的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則下列說法正確的是（）

A.電阻兩端所加電壓為330V

B.通過電阻的電流為1A

C.電阻通電時(shí)間為3s

D.這個(gè)電阻的阻值為110。

IVP

解析：由W=qU知，電阻兩端所加電壓U=7=110V,A錯(cuò)誤；由P=IU得1=可=1

tv3U

A,B正確；由W=Pf得通電時(shí)間f=A=3s或/=：a=1s=3s,C正確；由R=7，得R=

110Q,D正確。

答案：BCD

2.把六個(gè)相同的小燈泡連成如圖甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡正常發(fā)光，甲、

乙兩電路所消耗的功率分別用P中和P4表示，則下列結(jié)論中正確的是()

A.尸甲=尸乙B.Pv=3Pz.

C.Pz.—2>PqiD.P乙>3P甲

解析：設(shè)每個(gè)燈泡正常工作時(shí)的電流為I,則甲圖中電路的總電流為3/,Pr=t/-3/=3W,

乙圖中電路的電流為/,Pc.=UI=UI,故有尸,=3尸匕，B正確。

答案：B

要點(diǎn)2焦耳定律的理解及應(yīng)用

探究導(dǎo)入隨著家用電器的增多，特別是空調(diào)、電熱器等大功率用電器的使用，因

用電造成的火災(zāi)事故不時(shí)出現(xiàn)，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)絕大部分火災(zāi)

的事故原因是導(dǎo)線以及導(dǎo)線與插座或開關(guān)等元件接頭處溫度升高而導(dǎo)致的。

(1)電流通過導(dǎo)體為什么會(huì)發(fā)熱？產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢？

提示：因?yàn)閷?dǎo)體有電阻，電流通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生電熱而使導(dǎo)體溫度升高。由焦耳定律公式Q

=尸四知，產(chǎn)生的熱量與流過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)。

(2)導(dǎo)線接頭處為何容易溫度升高？

提示：由于接頭處連接時(shí)易形成電阻，電流通過時(shí)產(chǎn)生電熱而導(dǎo)致溫度升高。

(3)電吹風(fēng)機(jī)消耗的電能會(huì)全部轉(zhuǎn)化為線圈產(chǎn)生的內(nèi)能嗎？

提示：不會(huì)，電吹風(fēng)消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

『探究歸納

1.純電阻電路與非純電阻電路

(1)純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。

(2)非純電阻電路：含有電動(dòng)機(jī)或電解槽的電路稱為非純電阻電路。在非純電阻電路中,

電流做的功將電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能。

2.電功與電熱的區(qū)別與聯(lián)系

(1)純電阻電路

,U2

W=Q=Ult=I2Rt=^-t；

P電=PUI=

(2)非純電阻電路

電功W=U〃，電熱Q=/2R/,卬>。；

電功率「電=口，熱功率尸熱=/2凡「電〉尸曲。

3.電動(dòng)機(jī)的功率和效率

⑴電動(dòng)機(jī)的總功率(輸入功率)：PB=UI。

(2)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率：P?=I2r.

(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率(機(jī)械功率)：

⑷電動(dòng)機(jī)的效率：L會(huì)X100%

角度1純電阻電路電功率和熱功率的分析與計(jì)算

典例

額定電壓都是110V、額定功率PA=100W、PB=40W的燈泡兩盞，若接在

電壓為220V的電路上，使兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是()

［思路點(diǎn)撥］(1)兩電燈均正常發(fā)光時(shí)，其電壓必為額定電壓。

(2)滑動(dòng)變阻器消耗的功率最小時(shí)電路總功率就最小。

［解析］判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電

(J2

流，對(duì)燈泡有2=。/=萬，可知〈。對(duì)于A電路，由于〈所以且有

KRARBRARB,UB>UA,

t/B>110V,B燈被燒毀，｛7A<110V,A燈不能正常發(fā)光；對(duì)于B電路，由于HB>RA,A

燈又并聯(lián)滑動(dòng)變阻器，并聯(lián)電阻小于RB,所以UB>U*,B燈燒毀；對(duì)于C電路，B燈與

滑動(dòng)變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA,所以可能UA=UB=110V,兩燈可以正常發(fā)光：對(duì)于D

電路,若滑動(dòng)變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA=UB=UOV,兩燈可以正常

發(fā)光。比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中滑動(dòng)變阻器功率為(/A-/B)X110V,而D電路中

滑動(dòng)變阻器功率為(/A+/B)X110V,所以C電路消耗電功率最小。

［答案］C

角度2非純電阻電路電功率和熱功率的分析與計(jì)算

典例已

小型直流電動(dòng)機(jī)(其線圈內(nèi)阻為r=lC)與規(guī)格為“4V4W”的小燈泡并

聯(lián)，再與阻值為R=5C的電阻串聯(lián)，然后接至U=12V的電源上，如圖所示，小燈泡恰好

正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)正常工作。求：

--(M)~~RL

-----------?U"----------

(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流；

(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率產(chǎn)出；

(3)電動(dòng)機(jī)的效率。

p4

［解析］(1)流經(jīng)燈泡的電流/L=^=1A=1A

流經(jīng)電阻的電流=

RIR—An=JcA1.6A

流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流/=/?—/L=0.6A。

(2)電動(dòng)機(jī)消耗的總功率P'=UJ=4X0.6W=2.4W

電動(dòng)機(jī)的熱功率P期=/2，=0.62xiW=0.36W

電動(dòng)機(jī)的輸出功率

P*=P'-Pft=2.4W-0.36W=2.04W?

p.?04

(3)電動(dòng)機(jī)的效率〃=萬廣h義1。0%=右X100%=85%,

［答案］(1)0.6A(2)2.04W(3)85%

［名師點(diǎn)評(píng)］

純電阻電路和非純電阻電路的比較

純電阻電路非純電阻電路

舉例白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋電動(dòng)機(jī)、電解槽

V

能量轉(zhuǎn)化情況LL^>?

電功和電熱的關(guān)W=QW=Q+E^

系即IUt=l1Rt即U〃=/2Rr+E其他

電功率和熱功率P=P熱尸=「熱+尸乂他

的關(guān)系即1U=I?R即IU=I1R+P

歐姆定律是否成U=IR,l=g,歐姆定律成立U>IR,1<^,歐姆定律不成立

立

W=UIt、P電=U/適用于任何電路計(jì)3;電功和電功率

說明Q=PRt、P板=尸/?適用于任意電路計(jì)一算電熱和熱功率

只有純電阻電路滿足W=Q,P^=P>u非純電阻電路W>Q,P電〉P熱

針對(duì)訓(xùn)綱3.把兩根電阻相同的電熱絲先串聯(lián)后并聯(lián)分別接在同一電源上，若要產(chǎn)生

相等的熱量，則兩種方法所需的時(shí)間之比，串：,并為()

A.1：1B.2：1

C.4：1D.1：4

解析：設(shè)每根電熱絲電阻為Ro,則R串=2Ro,R并=9。由Q=卬=替得，串：1并=4：

答案：c

4.規(guī)格為“220V36W”的排氣扇，線圈電阻為40C,求：

(1)接上220V電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；

(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率。

p36

解析：(1)排氣扇在220V電壓下正常工作的電流/=萬=痂A~0.16A,發(fā)熱功率PM

=/2/?=0.162X40W?lW,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率PK=P-AS=(36—1)W=35W。

(2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于純電阻，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)通過排

U220

氣扇的電流r=萬=二"電動(dòng)機(jī)消耗的功率等于發(fā)熱功率P'=P熱=/'U=

K4UA=5.5Ao

5.5X220W=1210W?由于發(fā)熱量很大，將很快燒壞電動(dòng)機(jī)線圈。

答案：(1)35W1W(2)1210W1210W

課堂檢測素養(yǎng)達(dá)標(biāo)。

1.關(guān)于電功W和電熱。的說法正確的是()

A.在任何電路中都有Q=I2Rt,且W=Q

B.在任何電路中都有Q=FRt,但W不一定等于Q

C.W=UIt,。=尸心均只有在純電阻電路中才成立

D.W=U〃在任何電路中都成立，Q=/2Rr只在純電阻電路中才成立

解析：w=u〃適用于任何電路，。=戶處也適用于任何電路，如果是純電阻電路，則w

=Q,在非純電阻電路中W>Q,B正確，A、C、D錯(cuò)誤。

答案：B

2.兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B串聯(lián)在電路中，A的長度為/,直徑為出

B的長度為2/,直徑為2d。通電后在相同的時(shí)間內(nèi)兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量之比為（）

A.Q^:QB=1：1B.QA：QB=2：1

C.QA:QB=1：2D.QA：QB=4：1

解析：由電阻定律可得;?=〃（=/廠^-=鬻，電阻絲A的電阻心=鬻，電阻絲B的電

<2）2

阻RB聾氤=篝,所以RA：RB=2：1,由焦耳定律可得。=/2心，代入數(shù)值可得QA：QB

=2：1,故選B?

答案：B

3.一臺(tái)電風(fēng)扇和一盞白熾燈上都標(biāo)有“220V60W”的字樣。下列關(guān)于這兩個(gè)家庭

用電器的說法，正確的是（）

A.它們的電阻值一定相等

B.它們正常工作時(shí)，通過的電流一定不同

C.它們正常工作時(shí):發(fā)熱功率一定相等

D.它們正常工作時(shí)，消耗的電功率一定相等

解析：電風(fēng)扇為非純電阻電路，其電阻值一定小于白熾燈的電阻值，A錯(cuò)誤；根據(jù)P=

U/可知，因功率相等，電壓相等，故通過的電流一定相同，B錯(cuò)誤；因電風(fēng)扇消耗的電能

只有部分轉(zhuǎn)化為熱量，故發(fā)熱功率一定小于白熾燈的發(fā)熱功率，C錯(cuò)誤；根據(jù)題給信息可知，

它們正常工作時(shí)，消耗的電功率一定相等，D正確。

答案：D

4.不考慮溫度對(duì)電阻的影響，對(duì)一個(gè)“220V40W”的燈泡，下列說法正確的是（）

A.接在110V的電路上時(shí)的功率為20W

B.接在110V的電路上時(shí)的功率為10W

C.接在440V的電路上時(shí)的功率為160W

D.接在22V的電路上時(shí)的功率為4W

解析：由。我=粵得燈泡的電阻R=1210C。電壓為110V時(shí)，P=（=10W,故A

AA

錯(cuò)誤，B正確：電壓為440V時(shí)，超過燈泡的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，故C錯(cuò)誤；電壓

U2222

為22V時(shí)，W=0.4W,故D錯(cuò)誤。

A1Z1U

答案：B

5.（新情景題）某商場安裝了一臺(tái)傾角為30。的自動(dòng)扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動(dòng)

機(jī)帶動(dòng)下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為4.9kW。不載人時(shí)

測得電動(dòng)機(jī)中的電流為5A,若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速度和不載人時(shí)的移動(dòng)速度相同，則這臺(tái)

自動(dòng)扶梯可同時(shí)承載的最多人數(shù)為多少？（設(shè)每個(gè)人的平均質(zhì)量為60kg,g取10md）

解析：設(shè)可同時(shí)乘載的最多人數(shù)為〃，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于最大輸出功率狀態(tài)。該狀態(tài)下，

扶梯自身移動(dòng)所需功率為Pi=/U=5X380W=1900W=1.9kW,

n個(gè)人以恒定速度。=0.4m/s向上移動(dòng)所需功率為P2=P出-Pi=（4.9-1.9）kW=3.0

kW,

3.0X103

所以”=癡熹7=

=25（人）o

60X10X0.4x1

答案：25人

活頁裝訂方便實(shí)用

課時(shí)作業(yè)（A）

[A組基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]

1.關(guān)于電功，下列說法正確的是（）

A.電功的實(shí)質(zhì)是靜電力所做的功

B.電功是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的量度

C.靜電力做功使金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電子運(yùn)動(dòng)的速率越來越大

D.電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)的電功率和熱功率相等

解析：靜電力移動(dòng)電荷時(shí)對(duì)電荷所做的功叫電功，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，A

正確。

答案：A

2.下列用電器在正常使用時(shí)，電流做功W都等于產(chǎn)生的熱量。的是（）

A.電風(fēng)扇和電吹風(fēng)B.白熾燈和電爐

C.洗衣機(jī)和電冰箱D.電動(dòng)機(jī)和電解槽

解析：電風(fēng)扇和電吹風(fēng)工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只產(chǎn)生很少一部分熱量，A項(xiàng)

錯(cuò)誤；白熾燈和電爐都是利用電流熱效應(yīng)進(jìn)行工作的，工作時(shí)消耗的電能等于電流產(chǎn)生的熱

量，B項(xiàng)正確；洗衣機(jī)和電冰箱工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)

主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，電解槽工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：B

3.（多選）下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法正確的是（）

A.電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多

B.W=U〃適用于任何電路，而卬=尸用=弓7只適用于純電阻電路

C.在非純電阻電路中，UI>I2R

D.焦耳熱。=產(chǎn)心適用于任何電路

W

解析：電功率公式尸=7,表示電功率越大，電流做功越快，對(duì)于一段電路，有P=IU,

Pp

1=可,焦耳熱Q=（萬）2放，可見。與尸、U、I、R都有關(guān)，所以尸越大，Q不一定越大，A

錯(cuò)誤；W=U〃適用于任何電路，而/=/只適用于純電阻電路，B正確；在非純電阻電路中，

電流做的功=焦耳熱+其他形式的能，所以W>Q,即U/>產(chǎn)R,C正確；。=尸即適用于任何

電路，D正確。

答案：BCD

4.把家用電爐的電熱絲剪去一小段后，繼續(xù)使用，則在同樣的時(shí)間內(nèi)（）

A.由。=尸用可知，電爐的發(fā)熱量減小

B.由?？芍?，電爐的發(fā)熱量不變

C.由。=誓￡可知，電爐的發(fā)熱量增大

D.無法確定

解析：將家用電爐的電熱絲剪去一小段后，其電阻R變小，由于加在電爐兩端的電壓U

不變，因此由公式。=節(jié)7可知，在相同時(shí)間r內(nèi)，電爐的發(fā)熱量。增大，選項(xiàng)C正確。

答案：C

5.改革開放以來，我國人民生活水平和生活質(zhì)量有了較大的改善，電冰箱、空調(diào)機(jī)、

電視機(jī)等家用電器得到了普遍使用。下面列出了不同品牌的電視機(jī)、電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)和電冰

箱銘牌上的主要項(xiàng)目，試判斷正常工作時(shí)，其中功率最大的是（）

A.54cm彩色電視接收機(jī)，工作電壓170?240V,工作頻率50Hz,額定功率85W

B.BC65B電冰箱，額定電壓220V,工作頻率50Hz,額定功率70W,耗電量0.50kW-h/24

h

C.FS69電風(fēng)扇，規(guī)格400mm,額定電壓220V,工作頻率50Hz,額定功率65W

D.KFR33GW空調(diào)機(jī)，額定電壓220V,工作頻率50Hz,制冷/制熱電流6.2A/6.2A

解析：顯然正常工作時(shí)電視機(jī)的功率為85W,電冰箱的功率為70W,電風(fēng)扇的功率為

65W,空調(diào)機(jī)的功率P=U/=1364W,因此，功率最大的是空調(diào)機(jī)，選項(xiàng)D正確。

答案：D

6.一只規(guī)格為“220V2000W”的電爐，它正常工作時(shí)的電阻是多少？若電網(wǎng)電壓

為200V,則電爐工作時(shí)的實(shí)際功率是多少？在220V電壓下，如果平均每天使用電爐2h,

求此電爐一個(gè)月（按30天計(jì)算）要消耗多少度電？

解析：設(shè)電爐的電阻為R,由尸=曾得

U12202

/?='P=2OOO0=24.2Q

當(dāng)電壓為U'=200V時(shí)，電爐的實(shí)際功率為

,U'22002

P'=—W=?l653W

AZ4.Z

在220V的電壓下，該電爐一個(gè)月消耗的電能為

W=Pt=2X2X30kWh=120kW-h=120度。

答案：24.2C1653W120度

[B組能力提升練|

7.粗細(xì)均勻的金屬環(huán)上A、B、C、D四點(diǎn)把其周長分成四等份，如圖所示，當(dāng)A、B

兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，圓環(huán)消耗的電功率為尸；當(dāng)A、力兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，圓環(huán)消耗的電功

率為（電源內(nèi)阻不計(jì)）（）

3

C.PDqP

解析：設(shè)金屬環(huán)的總電阻為4R,則當(dāng)A、B兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，等效電阻為R,圓環(huán)消

耗的電功率為P=S；當(dāng)A、。兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，等效電阻為凡=翳=手，圓環(huán)消耗的

A4/\4

電功率Pi=冬='尸故B項(xiàng)正確。

K\J

答案：B

8.如圖所示，有一內(nèi)電阻為44c的電解槽和一盞標(biāo)有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后

接在電壓為220V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則（）

220V

7777777777^7777^7）

A.電解槽消耗的電功率為120W

B.電解槽的發(fā)熱功率為60W

C.電解槽消耗的電功率為60W

D.電路消耗的總功率為60W

解析：燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110V電壓，且干路電流/="=2

A,則電解槽消耗的功率尸=2k=60W,選項(xiàng)C正確，A錯(cuò)誤；電解槽的發(fā)熱功率2造=

，RQ1.3W,B錯(cuò)誤；整個(gè)電路消耗的功率Pg=P+Pw=120W,D錯(cuò)誤。

答案：C

9.根據(jù)某學(xué)校學(xué)生宿舍管理?xiàng)l例，嚴(yán)禁學(xué)生使用功率超過100W的電吹風(fēng)，否則將對(duì)

學(xué)生作出沒收電吹風(fēng)和記過處分的雙重懲罰。如圖所示是一次行動(dòng)中沒收的某大功率的電吹

風(fēng)的電路圖，它主要由電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。當(dāng)閉合開關(guān)％、S2后，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉

旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出。已知電吹風(fēng)的額定

電壓為220V,吹冷風(fēng)時(shí)的功率為190W,吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1400W。關(guān)于該電吹風(fēng)，下

列說法正確的是()

A.電熱絲的電阻為55。

B.電動(dòng)機(jī)線圈的電阻無法計(jì)算

C.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲每秒鐘消耗的電能為1400J

D.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為1400J

解析：電動(dòng)機(jī)和電熱絲并聯(lián)，當(dāng)吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲消耗的功率為P=PM-P+=1400

[ftu22202

-190W=1210W,根據(jù)尸=云，可得電熱絲的電阻為R=A=yy記Q=40Q,故A錯(cuò)誤；

電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路，所以不能計(jì)算其電阻，故B正確；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲每

秒鐘消耗的電能為。=尸/=1210X1J=1210J,故C錯(cuò)誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)M

和電熱絲R并聯(lián)，電動(dòng)機(jī)的功率為190W,所以每秒鐘消耗的電能Q'=P'r=190X1J=

I90J,故D錯(cuò)誤。

答案：B

10.一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在380V電壓下正常工作時(shí)，能將30kg的貨物在30s內(nèi)勻速提升

30m,通過它的電流是1A。除電動(dòng)機(jī)線圈生熱外，其他能量損失不計(jì)，求在此過程中：(g

取10m/s2)

(1)拉力對(duì)貨物做功的功率；

(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率；

(3)電動(dòng)機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量.

解析：(1)貨物勻速上升，故牽引力的大小等于重力，

故有F=mg=30X10N=300N,

上升的速度為v=1m/s,

故牽引力的功率為P=Fo=300XlW=300W。

(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P±=P=300W。

(3)由能量守恒定律可知

。=/S-ag/z=(1X380X30—300X30)J=2400J。

答案：(l)300W(2)300W(3)2400J

[C組創(chuàng)新應(yīng)用練]

11.如圖為一種服務(wù)型機(jī)器人，其額定功率為48W,額定工作電壓為24V,機(jī)器人的

鋰電池容量為20A-h,則機(jī)器人()

?

A.額定工作電流為2()A

B.充滿電后最長工作時(shí)間為2h

C.電池充滿電后總電荷量為7.2X104c

D.以額定電流工作時(shí)每秒消耗能量為20J

p

解析：由P=/U知額定電流/=)=2A,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；充滿電后，鋰電池容量為20Ah,

最長工作時(shí)間r=，=10h,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電池充滿電后總電荷量。=20X3600C=7.2Xl()4

C,選項(xiàng)C正確；以額定電流工作時(shí)每秒消耗能量W=Pf=48J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案：C

12.一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)表：

規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁體電機(jī)

車型26"電動(dòng)自行車額定輸出功率120W

整車質(zhì)量30kg額定電壓40V

最大載重120kg額定電流3.5A

質(zhì)量為M=70kg的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受摩擦阻力f恒為車和人總

重的上=0.02倍。取g=10m/s2,求:

(1)此車的永磁體電機(jī)在額定電壓下正常工作的效率；

(2)僅在永磁體電機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，人騎車行駛的最大速度。

解析：(1)由表可知，電機(jī)的額定電壓為Uo=4OV,額定電流為/o=3.5A,所以電機(jī)正

常工作時(shí)輸入功率為Pi=Uo/o=14OW。又因電機(jī)的輸出功率為Pi=120W,

所以電機(jī)的效率為w=—X100%比85.7%。

I入

（2）行駛時(shí)所受阻力為/=k（M+,"）g,式中，”為車的質(zhì)量。

當(dāng)達(dá)到最大速度0m時(shí)，應(yīng)有尸也=%m

P由

所以最大速度%=下=6.0m/So

答案：（1）85.7%（2）6.0m/s

課時(shí)作業(yè)（B）

授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第207頁

[A組基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練」

1.（多選）用一個(gè)額定電壓為220V的電熱水器煮沸一壺水需要fs,如果不考慮電熱絲

電阻受溫度的影響，那么（）

A.當(dāng)線路電壓為110V時(shí)，煮沸一壺水需要2rs

B.當(dāng)線路電壓為110V時(shí)，煮沸一壺水需要4fs

C.當(dāng)線路電壓為55V時(shí)，煮沸一壺水需要4fs

D.當(dāng)線路電壓為55V時(shí)，煮沸一壺水需要16fs

解析：由公式煮沸一壺水所需的熱量為°=（22黑）2小當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?時(shí),

煮沸一壺水所需熱量沒變，因此時(shí)間要變?yōu)樵瓉淼?倍，即4rs,故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確：

當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?時(shí)，時(shí)間要變?yōu)樵瓉淼?6倍，即16/s,故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。

答案：BD

2.在如圖所示的電路中，有四盞燈，Li和L2都標(biāo)有“220V100W”字樣，L3和

都標(biāo)有“220V40W”字樣，把電路接通后，最暗的是（）

解析：由題意可知，Li、L2的電阻相等，L3、L4的電阻相等。由公式尸=方可知，Li

A

和L2的電阻小于L3和L4的電阻。設(shè)L]、L2>L3、L4實(shí)際消耗的功率分別為外、尸2、2、

尸4。

由題圖可知，通過Li的電流大于通過L2的電流，由公式尸=尸/?得到，Pi*同理，

U2

Pi>P3,P>PloL2和L3的電壓相等，由公式2=方可知，P2>P3。故尸4>P|>P2>P3,所以L3

4K

最暗。

答案：c

3.(多選)一個(gè)電爐的電阻絲和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同，都為凡設(shè)通過它們的電流相

同(電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn))，則在相同的時(shí)間內(nèi)()

A.電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱不相等

B.電動(dòng)機(jī)消耗功率大于電爐消耗功率

C.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓

D.電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等

解析：電爐和電動(dòng)機(jī)的電流與電阻相同，所以電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱相等，故A項(xiàng)

錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的電壓要大于電爐上的電壓，電動(dòng)機(jī)消耗功率大于電爐消耗功率，故B、C項(xiàng)

正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：BC

4.同學(xué)們?cè)诩抑姓J(rèn)真上網(wǎng)課時(shí)，有一位同學(xué)突然想估算一下全校師生在家上直播課時(shí)

消耗的總電能。他查閱了相關(guān)資料，信息如下表：

學(xué)校師生網(wǎng)絡(luò)作業(yè)

上課時(shí)間/節(jié)每天/節(jié)

總?cè)藬?shù)時(shí)間/h

200030min62

使用手機(jī)使用電腦人數(shù)手機(jī)的功電腦的功

人數(shù)占比占比率/W率/W

20%80%550

僅考慮信息表中的用電器，試估算全校師生在家上直播課時(shí)一天消耗的總電能約為

)

A.4.1X1()5jB.8.9X108J

C.1.5X10〃D.2.0X10"

解析：學(xué)生每天在線學(xué)習(xí)的時(shí)間

r=0.5X6h+2h=5h=1.8X104s

學(xué)生每天使用電腦的總功率4=50X2000X0.8W=8XIO4W

學(xué)生每天使用手機(jī)的總功率

P2=5X2000X0.2W=2X103W

學(xué)生每天學(xué)習(xí)使用手機(jī)和電腦需要消耗的總電能為

E=(PI+P2)—L5X1()9J

A、B、D錯(cuò)誤，C正確。

答案：c

5.如圖所示，一電飯煲和一洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上，均正常

工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流為5.0A,通過洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是0.50A,

則下列說法正確的是()

A.電飯煲的電阻為44C,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為440。

B.電飯煲的電功率為1555W,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為155.5W

C.Imin內(nèi)，電飯煲消耗的電能為6.6X1()4J,洗衣機(jī)消耗的電能為6.6X1。3J

D.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)發(fā)熱功率的10倍

解析：電飯煲為純電阻元件，電阻R=f=44C,電功率P=U/=1100W,每分鐘消耗

的電能E=U〃=6.6XIO"j；洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈電阻無法確定，也無法確定其發(fā)熱功率，洗

衣機(jī)電功率p'=ur=110w,每分鐘消耗的電能E'=urr=6.6xio3J,故選項(xiàng)c正

確，A、B、D錯(cuò)誤。

答案：C

6.取一個(gè)玩具小電機(jī)，其內(nèi)阻R=1.0C,把它接在如圖所示的電路中。

(1)先夾住電機(jī)軸，閉合開關(guān)，小電機(jī)不轉(zhuǎn)。調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)

為0.50V,記下電流表的示數(shù)，算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加以比較。

(2)再松開夾子，使小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為2.0V(此電

壓為小電機(jī)的額定電壓)，電流表的示數(shù)為0.4A,算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加

以比較。

解析：(1)小電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)是一個(gè)純電阻元件，電機(jī)的內(nèi)阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，U=

0.50V,

由歐姆定律/=/嘿丫=0.50A

K1￡2

則尸電=U/=0.50X0.50W=0.25W

P*=/2R=0.5()2X1.0W=0.25W

Pe=P捻。

(2)小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)是非純電阻元件，U=2.0V,/=0.40A,

P電=U/=2.0X0.40W=0.80W

22

Plt=//?=0.40X1.0W=0.16W

Pt>P熱。

答案：(1)0.25W0.25W電功率等于熱功率

(2)0.80W0.16W電功率大于熱功率

IB組能力提升練］

7.三個(gè)阻值相同的燈泡，其允許消耗的最大功率都是10W?現(xiàn)將它們按如圖所示方式

連接時(shí)，整個(gè)電路允許消耗的最大功率為()

iL,

-------(8H---------

A.30WB.20W

C.15WD.10W

解析：由電路圖可知，Li、L2串聯(lián)后與L3并聯(lián)，其中L?兩端電壓最大，它消耗的電功

率為10W時(shí)，因Li與L2串聯(lián)，且電阻相等，則分配在Li與L2兩燈上的電壓都是燈L3兩

端電壓的一半。

（E）U2Pa10

所以p產(chǎn)尸2=k=正=才=7W=2.5W,

則整個(gè)電路消耗的功率P=PI+P2+P3=(2.5+2.5+10)W=15W,故C項(xiàng)正確。

答案：C

8.如圖所示，定值電阻R和內(nèi)阻為/?的電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中，接通開關(guān)后，電動(dòng)

機(jī)正常工作，設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)M兩端的電壓分別為S和S，經(jīng)過時(shí)間f,電流通過電阻

R做功Wi，產(chǎn)生熱量Qi，電流流過電動(dòng)機(jī)做功牝，產(chǎn)生熱量。2，則有()

Rr

C.Q]=^v,

Q2—~t

D.Wi=%,W2=~^t

A

解析：設(shè)開關(guān)接通后，電路中電流為/。對(duì)于電阻R,由歐姆定律得。尸/R,有/=曾,

A

對(duì)于電動(dòng)機(jī)，有心＞",聯(lián)立得?＜號(hào)，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)焦耳定律得。]=「心=牛

tf。2=產(chǎn)"＜丹"，，故C錯(cuò)誤；電流通過電阻R做功卬1=。1=/放=拳/,電流流過電動(dòng)機(jī)做

U聲

功W2—U2lt＜~t,故D錯(cuò)誤。

答案：B

9.如圖所示，一幢居民樓里住著生活需求各不相同的24戶居民，所以整幢居民樓里有

各種不同的電器，例如電爐、電視機(jī)、微波爐、電風(fēng)扇等。停電時(shí)，用歐姆表測得A、8間

電阻為R;供電后，各家電器同時(shí)使用，測得A、8間電壓為U,進(jìn)線電流為/,則計(jì)算該

幢居民樓用電的總功率可以用的公式是（）

j____________H

,U2

A.P=I2RB.P=f

A

（J2

2

C.P=IUD.P=IR+-K^

解析：家用電器中有純電阻也有非純電阻，故總電功率只能用P=U/來計(jì)算，C正確。

答案：c

10.圖中虛線框內(nèi)是一未知電路，測得它的兩端點(diǎn)。、6之間電阻是R,在4、匕之間加

上電壓U,測得流過電路的電流為/,則未知電路的電功率一定是（）

a

：U

b

A.I2RB.今

A

C.UID.UI-PR

解析：選項(xiàng)A、B的表達(dá)式只適用于純電阻電路，D項(xiàng)表達(dá)式表示在非純電阻電路中的

輸出功率，虛線框中不知道是哪種元件，而功率P=U/總是適用的，故C選項(xiàng)正確。

答案:C

[C組創(chuàng)新應(yīng)用練|

11.如圖甲所示，用充電寶為一手機(jī)電池充電，其等效電路如圖乙所示。在充電開始后

的一段時(shí)間，內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流/可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)

阻為r，則時(shí)間，內(nèi)()

手

機(jī)

電

池

充電寶

甲乙

A.充電寶輸出的電功率為U/十尸,.

B.充電寶產(chǎn)生的熱功率為

C.手機(jī)電池產(chǎn)生的