2024年中考科學復習（新統(tǒng)考）電功、電熱的計算（解析版）

通關(guān)18電功電熱的計算

<中考預測

考點預測概率預測題型預測

電功電功率的計算☆☆☆選擇題、解答題

電熱電熱器的計算☆☆☆選擇題、解答題

電動機的能量轉(zhuǎn)化計算☆選擇題、解答題

<（應試秘籍

1、電路基礎(chǔ)是解決電路問題的基礎(chǔ)，拿到電路首先要簡化電路，最好畫出等效電路，結(jié)合電路分析

串聯(lián)或并聯(lián)，串并聯(lián)電路電壓、電流、電阻及比值規(guī)律也是答題關(guān)鍵。

2、電功、電功率、焦耳定律的公式要清晰，在怎么樣的電路中使用合適的公式是快速答題關(guān)鍵，比

如在有關(guān)電熱器功率比較問題上P=［就比較合適，電源電壓一致，比較總電阻的大小即可，其它

電路也是，一定要在理解電路基礎(chǔ)上選擇合適公式。

3、關(guān)于電動機的能量轉(zhuǎn)化計算，存在難度，但作為能量轉(zhuǎn)化觀點的重要對象，還是要清楚如何答題

P入一P執(zhí)

W機=卬入—W熱,P^=PA-Pa,^^xioo%^

入

?c搶分通關(guān)

題型一電功電功率的計算

典例精講

［例題1］（2023?江干區(qū)校級四模）如圖甲所示，電源工作時輸出的總功率恒定不變，Ri=10Q。在

移動滑動變阻器R2的滑片P時，電流表A的示數(shù)I與電流表Ai的示數(shù)Ii之間變化關(guān)系如圖乙

所示。根據(jù)圖中信息判斷，下列說法中正確的是（）

甲乙

A.當滑片P向右移動時，電流表A的示數(shù)逐漸增大

B.當滑片P向左移動時，電源的輸出電壓逐漸增大

C.電源工作時每秒鐘消耗的電能始終為5J

D.當電流表Ai的示數(shù)為0.5A時，R2=12.5O

【解答】解：由圖甲知定值電阻Ri與滑動變阻器R2并聯(lián)，電流表Ai測量通過定值電阻Ri的電

流，電流表A測量干路的電流；

A、滑片P向右移動時，滑動變阻器R2的電阻變大，則定值電阻Ri與滑動變阻器R2并聯(lián)的總電

阻變大，電源工作時輸出的總功率恒定不變，由P=FR并知電路中的電流變小，電流表的示數(shù)減

小，故A錯誤；

B、當滑片P向左移動時，滑動變阻器R2的電阻變小，則定值電阻Ri與滑動變阻器R2并聯(lián)的總

電阻變小，電源工作時輸出的總功率恒定不變，由P=4■知電源電壓變小，即輸出電壓變小，故

R并

B錯誤；

C、由圖2知，當Ii=0.3A,I=1.5A,

則定值電阻Ri兩端的電壓為：

Ui=hRi=0.3A義10Q=3V=U電源，

則電路的總功率為：

P總=U電源I=3VX1.5A=4.5W，即電源工作時每秒鐘消耗的電能始終為4.5J，故C錯誤；

D、由圖2知,當I/=0.5A,f=0.9A,

則定值電阻Ri兩端的電壓為：

Ui'=Ii'Ri=0.5AX10Q=5V=U2=U電源,

經(jīng)過電阻R2的電流為：

12'=1,-11'=0.9A-0.5A=0.4A,

滑動變阻器R2接入電路的電阻為：

R2==:上=12.5Q,故D正確。

故選：D。

通關(guān)指導

由圖甲知定值電阻Ri與滑動變阻器R2并聯(lián)，電流表Ai測量通過定值電阻Ri的電流，電流表

A測量干路的電流；

(1)滑片P向右移動時，滑動變阻器R2的電阻變大，則定值電阻Ri與滑動變阻器R2并聯(lián)的

總電阻變大，電源工作時輸出的總功率恒定不變，由P=「R并判斷出電路中電流的變化，即電

流表示數(shù)的變化；

(2)當滑片P向左移動時，滑動變阻器R2的電阻變小，則定值電阻R1與滑動變阻器R2并聯(lián)

的總電阻變小，電源工作時輸出的總功率恒定不變，由「=3判斷出電源電壓的變化，即輸

R并

出電壓的變化；

(3)由圖2知，當Ii=0.3A,I=1.5A,根據(jù)Ui=IiRi算出定值電阻Ri兩端的電壓，即電源

電壓，根據(jù)P,fj=U電源I算出電路的總功率，即電源工作時每秒鐘消耗的電能；

(4)由圖2知，當1/=0.5A,f=0.9A,根據(jù)Ui=LRi算出定值電阻Ri兩端的電壓，即

電源電壓，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律算出經(jīng)過電阻R2的電流，由歐姆定律算出滑動變阻器R2

接入電路的電阻。

名校模擬

一-H

[練習1](2024?浙江模擬)如圖所示的電路中，電源兩端電壓為6V并保持不變。當開關(guān)S閉合、

Si斷開時，電流表示數(shù)為0.2A；當開關(guān)S、Si都閉合時，電流表示數(shù)為0.5A。求：

(1)當開關(guān)S、Si都閉合時，通過R2的電流。

(2)R2的阻值。

(3)當開關(guān)S、Si都閉合時，通電Imin電流通過Ri做的功。

【解答】解：(1)當開關(guān)S閉合、Si斷開時，電路為Ri的簡單電路，電流表測電路中的電流，

當開關(guān)S、Si都閉合時，兩電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，

由并聯(lián)電路的電壓特點可知，兩電阻并聯(lián)時R1兩端的電壓與電路為R1的簡單電路時R1兩端的

電壓相等，由歐姆定律可知，兩電阻并聯(lián)時通過Ri的電流與電路為Ri的簡單電路時通過Ri的

電流相等，即h=0.2A,

由并聯(lián)電路的電流特點可知，開關(guān)S、Si都閉合時，通過R2的電流：b=I-h=0.5A-0.2A=0.3A；

(2)由并聯(lián)電路的電壓特點可知，兩電阻并聯(lián)時，兩端R2的電壓：U2=UI=U=6V,

由歐姆定律可知，R2的阻值：R2=^=黑=20。；

72U.a/i

(3)開關(guān)S、Si都閉合時,通電Imin電流通過Ri做的功：Wi=Uiht=6VX0.2AxiX60s=72J。

[練習2](2024?上城區(qū)校級一模)有兩只相同的燈泡Li、L2與滑動變阻器Ri、R2的連接方式如圖

所示，它們分別接在恒定電壓為16V和8V的電源兩端，燈泡Li、L2都正常發(fā)光，則滑動變阻

器Ri、R2上消耗的電功率之比為o

L

1工I——1H~LQ9I------1R,

<-------------16V-------------->一淤尸

-------------8V-------------------

【解答】解：

(1)在左圖中，兩只燈泡和滑動變阻器組成串聯(lián)電路，設(shè)每只燈泡兩端電壓為Uo，電路電流為

Io，

則滑動變阻器兩端電壓為Ui=U-2Uo，

滑動變阻器消耗的功率為Pi=UiIo=(U-2Uo)40；

(2)在右圖中，兩只燈泡并聯(lián)后與滑動變阻器串聯(lián)，因為燈泡仍然正常發(fā)光，所以每只燈泡兩

端電壓仍然為Uo,通過每只燈泡的電流都是lo，

則滑動變阻器兩端電壓為U2=U'-Uo,通過滑動變阻器的電流為I=2Io，

滑動變阻器消耗的功率為P2=U2l=(U'-Uo)?2Io；

所以滑動變阻器消耗的電能嶗=需臀=黑冷=}

P2(U,-U0y2I0(8K-U0)-2Z01

故答案為：1：1。

[練習3](2024?甌海區(qū)校級模擬)兩位同學在實驗室利用如圖(a)所示的電路測定定值電阻Ro、

電源的電動勢E和內(nèi)電阻r,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學記錄

了電流表A和電壓表Vi的測量數(shù)據(jù)，另一同學記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)，并

根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖(b)所示的兩條U-I圖線，則圖象中兩圖線的交點表示的物理意義是

()

A.滑動變阻器的滑動觸頭P滑到了最右端

B.電源的輸出功率最小

C.定值電阻Ro上消耗的功率為0.5W

D.電源的效率達到最大值

【解答】解：A、由題意可知圖象乙表示電源的路端電壓隨電流的變化關(guān)系；圖象甲表示電阻Ro

兩端的電壓隨電流的變化關(guān)系；交點處說明兩圖象表示的電流相等，并且電壓相等，故說明此時

滑動變阻器短路，即滑片滑到了最左端，故A錯誤；

B、由圖象可得，Ro=的=罌=2。，口第=窩二^=1.25。；當電路中外電阻等于內(nèi)電

阻時，電源輸出功率最大，但本題Ro>r,改變滑動變阻器時無法達到電路中內(nèi)、外電阻相等，

此時當外電阻越接近內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大，故B錯誤；

C、由圖可知，此時電源的路端電壓為1.0V,電流為0.5A,定值電阻上消耗的電功率P=UI=0.5W,

故C正確；

D、電源的效率：9=與普，故電流越小功率越大，可見滑動變阻器的滑動頭P滑到最右端時效

率最大，故D錯誤；

故選：Co

[練習4]（2024?浙江模擬）圖像是表征事物的一種方法。小明用如圖甲所示電路測定小燈泡的電功

率，將滑片從b移至a,記錄多組數(shù)據(jù)并描繪出如圖乙所示的I-U圖像。若圖中面積Si表示

燈泡兩端電壓為Ui時消耗的電功率大小，則此時滑動變阻器所消耗的電功率可表示為（）

甲乙

A.S2B.S3C.S1+S2D.S1+S3

【解答】解：當滑片在阻值最大處時電路中的電流最小，由圖乙知電壓表的示數(shù)為Ui，當滑片在

阻值最小處時電路中的電流最大，電壓表的示數(shù)最大，為電源電壓，由圖乙知此時電壓表的示數(shù)

為Uo，當電壓為Ui時，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知滑動變阻器兩端的電壓為：11滑=110-111,

電流與小燈泡的電流相同，由「=5知滑動變阻器的功率為：P滑=1；滑1=（Uo-Ui）I,此時滑

動變阻器所消耗的電功率可表示為S3。

故選：Bo

[練習5]（2024?金華一模）我國“華為”公司是當今世界通訊領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，華為“Mate60pro”

不僅采用超大容量電池，并且采用“超級快充”技術(shù)，不到10分鐘可把電池電量充達一半以上，

極大方便了人們的使用。該電池的部分參數(shù)如表所示，小科家有一個標有“66瓦”字樣的超級

快速充電器，他認為充電過程功率應該不是保持全程66瓦，他測量出充電過程中充電器輸出的

電流和電壓，并繪制圖像如圖所示。

)IIIi11111tli-I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_6I--0-------

()102；)W)4050加指/min°1020304050時間/min

電池名稱鋰電子電池

電壓3.7伏

容量5000毫安?時

完成下列問題:

（1）該手機電池充滿電時儲存的電能為多少？

（2）利用測量得出的數(shù)據(jù)，通過計算來證明小科的猜測是否正確。

（3）該手機充電器還支持“5V4.5A”“4.5V5A”這兩種輸出規(guī)格，選用的充電線一樣，則在充

電的過程中哪種充電器的充電效率會更高？從能量轉(zhuǎn)化的角度分析。

【解答】解：（1）該手機電池電壓U=3.7V,容量5000毫安?時，充滿電時儲存的電能：

W=UIt=3.7VX5000X103AX3600S=6.66X104J；

（2）根據(jù)圖像知，充電器的5?10秒功率：P=UI=11VX4A=44W；充電器的10?20秒功率:

P=UI=11VX2A=22W；所以充電過程功率不是保持全程66W；

（3）因為“輸出5V4.5A”的充電器的充電電流更小，根據(jù)焦耳定律公式Q=FRt可知，當選用

的充電線一樣，電阻和通電時間相同時，電流越小產(chǎn)生的熱量越小，充電過程中的能量損耗更少,

所以充電效率更高。

故選擇規(guī)格為“5V4.5A”的充電器的充電效率會更高。

題型二電熱電熱器的計算

典例精講

[例題2]（2024?鄲州區(qū)一模）如圖所示電路，電源電壓為12V且保持不變。閉合開關(guān)S,當滑片P

置于變阻器的中點時，電壓表的示數(shù)為4V；當滑片P置于變阻器的b端時，電壓表的示數(shù)變了

2V,在10s內(nèi)定值電阻Ri產(chǎn)生的熱量為36J。則下列結(jié)果正確的是（）

A.電路中的最大電流為1A

B.滑片P在中點時，10s內(nèi)滑動變阻器R消耗的電能為60J

C.Ri先后兩次消耗的電功率之比為16：9

D.滑動變阻器R先后兩次消耗的電功率之比為8：1

【解答】解：由電路圖可知，閉合開關(guān)S,Ri與R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓。

A.當滑片P置于變阻器的中點時電壓表的示數(shù)為4V,當滑片P置于變阻器的b端時電壓表的示

數(shù)變化了2V,

由串聯(lián)電路的分壓特點可知，滑片P置于變阻器的b端時，接入電路中的電阻最大，電壓表的示

數(shù)最大，

則此時電壓表的示數(shù)：UR'=UR+AU=4V+2V=6V,此時電路中的電流最小，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，此時Ri兩端的電壓：UI=U-UR'=12V-6V=6V,

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且在10s內(nèi)定值電阻Ri產(chǎn)生的熱量為36J,

所以，由Q=FRt=UIt可得，電路中的最小電流：Ib=削==0.6A,

由1=^?可得，Ri的阻值：Ri=￡=■=10。，

當滑片位于a端時，接入電路中的電阻為零，此時電路中的電流最大，

則電路中的最大電流：Ia=M=需=L2A，故A錯誤；

Ai1UJZ

B.滑片P在中點時，電壓表的示數(shù)為4V,此時Ri兩端的電壓：Ui'=U-UR=12V-4V=8V,

此時電路中的電流：I中==黑^）=0.8A,

10s內(nèi)滑動變阻器R消耗的電能：WR=URI中t=4VX0.8AX10s=32J,故B錯誤；

z

C.Ri先后兩次消耗的電功率之比Pi：Pi=UiT中:UiIb=8VX0,8A：6VX0.6A=16：9,故C

正確;

D.滑動變阻器R先后兩次消耗的電功率之比：PR：PR'=URI中：URZIb=4VX0.8A：6VX0.6A

=8：9,故D錯誤。

故選：Co

通關(guān)指導

由電路圖可知，Ri與R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓。

(1)當滑片P置于變阻器的中點時電壓表的示數(shù)為4V,當滑片P置于變阻器的b端時電壓

表的示數(shù)變化了2V,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點得出滑片P置于變阻器的b端時電壓表的示數(shù),

此時電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出Ri兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流

特點和Q=12Rt=UIt結(jié)合在10s內(nèi)定值電阻Ri產(chǎn)生的熱量為36J求出電路中的電流，利用歐

姆定律求出R1的阻值，當滑片位于a端時，接入電路中的電阻為零，此時電路中的電流最大,

根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流；

(2)滑片P在中點時，電壓表的示數(shù)為4V,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出Ri兩端的電壓，

根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出此時電路中的電流，根據(jù)W=UIt求出10s內(nèi)滑動變

阻器R消耗的電能；

(3)利用P=UI求出Ri先后兩次消耗的電功率之比；

(4)利用P=UI求出滑動變阻器R先后兩次消耗的電功率之比。

『名校模擬

[練習6](2024?平陽縣校級模擬)小科同學為實現(xiàn)衣服快速晾干，計劃利用電源、小型風機M、電

熱絲R、導線等元件做一個簡易烘衣機，如圖是他設(shè)計的烘衣機外形及其電路結(jié)構(gòu)圖。其中Uo

=6伏，R=10歐，電動機的內(nèi)阻為4歐，當開關(guān)閉合時測得電流表示數(shù)為1.5安?；卮鹣铝袉?/p>

題:

控制中心電路結(jié)構(gòu)圖

(1)開關(guān)閉合后，計算電熱絲工作10分鐘產(chǎn)生的熱量。

(2)工作10分鐘，計算風機產(chǎn)生的機械能。

(3)嘗試工作幾次后小科發(fā)現(xiàn)：電流表示數(shù)會不斷減小，同時剛開始工作時干衣室內(nèi)溫度變化

不明顯，而當衣物快烘干時，干衣室內(nèi)的溫度逐步升高。請你分析造成這種現(xiàn)象的原因。

【解答】解：(1)根據(jù)電路圖知，電動機與電阻并聯(lián)，電流表測量干路電流，電阻的電壓U=6V；

根據(jù)歐姆定律知，電阻的電流1=微=黑=0.6A；

￡11UJZ

電熱絲工作10分鐘產(chǎn)生的熱量Q=pRt=(0.6A)2X10flX10X60s=2160J；

(2)根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知，通過電動機的電流1'=1總-I=1.5A-0.6A=0.9A；

電動機工作10分鐘產(chǎn)生的熱量Q，=12Rt=(0.9A)2X4QX10X60S=1944J；

電動機工作10分鐘消耗的電能W=UIt=6VX0.9AX10X60s=3240J；

獲得的機械能W機械=W-Q'=3240J-1944J=1296J；

(3)隨著通電時間的增大，電熱絲產(chǎn)生的熱量增大，溫度升高，而電熱絲的電阻隨著溫度的升

高而增大，根據(jù)歐姆定律知，電熱絲的電流減小，干路中電流減小，電流表示數(shù)會不斷減?。?/p>

同時剛開始工作時，干衣室水較多，水的蒸發(fā)需要吸熱，使得干衣室內(nèi)溫度變化不明顯，而當衣

物快烘干時，水減少，蒸發(fā)吸熱減少，干衣室內(nèi)的溫度逐步升高。

[練習7](2023秋?桐鄉(xiāng)市期末)龍龍家新買了一個電吹風，他想研究一下電吹風的工作原理。如

圖甲，電吹風工作時，可以分別吹出熱風和冷風，為了防止溫度過高，用一個PTC電阻Ro與

電阻為45。的電熱絲R串聯(lián)，Ro的阻值隨溫度的變化如圖乙所示，請回答下列問題

甲乙

(1)當開關(guān)S與1、2位置同時連接時，電吹風吹風。

(2)該電吹風吹熱風時，其溫度基本恒定在200°C左右，當它的溫度繼續(xù)升高時，Ro電阻

將，電熱絲的發(fā)熱功率將(選填“增大”、“不變”或“減小”)，則電熱絲的

最大發(fā)熱功率為多少？

(3)電吹風吹冷風時，通過電動機的電流為1A,工作20s,經(jīng)計算，熱損耗為20%,則此時電

動機線圈電阻。(不計機械摩擦損耗的能量)

【解答】解：(1)當開關(guān)S與1、2位置同時連接時，Ro與R串聯(lián)，電熱絲工作，所以吹熱風；

(2)由圖象知溫度升高到400℃時，Ro電阻增大；電源電壓不變，當Ro電阻變大時，電路中電

流變小，電熱絲阻值不變，由P=FR,可知電熱絲電功率減??；

n77017

由圖可知,Ro的阻值最小為10Q,R.E=RO+R=10Q+45C=550,電熱絲所在電流1=瓦=屋?=4A,

JJJZ

該電熱絲的最大功率：P=I2R=（4A）2X45Q=72OW；

（3）電吹風吹冷風時，通過電動機的電流為1A,工作20s,消耗的電能W=UIt=220VXlAX

20s=4400J,

熱損耗Q=0.2XW=0.2X4400J=880J,由Q=pRt,可知R電動=另=需粘宗=44Q。

故答案為：（1）熱；（2）變大；減??；720W；（3）44。。

[練習8]（2022秋?鎮(zhèn)海區(qū)期末）小科想要利用風扇、發(fā)熱電阻等元件，制作一個有低溫擋和高溫

擋的暖風機。他設(shè)計了發(fā)熱部分的兩種電路，分別如圖甲、乙所示。下列說法錯誤的是（）

甲乙

A.圖甲中，當開關(guān)S閉合、Si斷開時，此時處于低溫擋工作狀態(tài)

B.圖甲中，當開關(guān)S閉合、Si閉合時，此時處于高溫擋工作狀態(tài)

C.圖乙中，若電源電壓為24伏，要實現(xiàn)電阻R3的發(fā)熱電功率為120瓦，則R3阻值為5歐

D.圖乙中，暖風機高溫擋總功率為200瓦，在高溫擋工作1分鐘，暖風機消耗電能1.2X104焦

【解答】解：AB、甲方案中，開關(guān)S、Si均閉合時，電路為Ri的簡單電路，電路的總功率P甲

U2

F

開關(guān)S閉合、S1斷開時，R1與R2串聯(lián)，由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知，電路的總

功率P，2=用/，

因P甲1>P甲2,

所以，開關(guān)s、S1均閉合時，電熱器處于高溫擋；開關(guān)S閉合、S1斷開時，電熱器處于低溫擋，

故AB正確；

C、乙圖中兩電阻R3和R4并聯(lián)，電阻兩端的電壓都等于電源電壓，

由P=華可得R3的阻值應為：R3=■=舞等=4.8。，故C錯誤；

K尸3IZUvk

D、圖乙中，暖風機高溫擋總功率為200W,

則在高溫擋工作1分鐘，暖風機所消耗的電能：W=P高溫t=200WX60s=1.2X104j,故D正確。

故選：Co

[練習9]（2023?寧波模擬）如圖甲所示的電路中，Ri為定值電阻，滑動變阻器R2的最大阻值為60

歐，電源電壓保持不變?；瑒幼冏杵鱎2的滑片從一端滑到另一端的過程中，測得R2的電功率

與通過它的電流的關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是（）

甲乙

A.R2的滑片向左滑動時，電流表和電壓表的示數(shù)都變大

B.電源電壓為12V

C.Ri的電功率變化范圍是1.2?10.8W

D.電流為0.6A時，2min內(nèi)電流通過Ri產(chǎn)生的熱量是648J

【解答】解：

由圖甲可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。

A、R2的滑片向左滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆

定律可知斷電路中的電流變大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配特點可知電壓表示數(shù)變小，故A錯誤；

B、當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時，電路中的總電阻最小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中

的電流最大，

當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，

由圖乙可知，最小和最大電流分別為I最小=0.2A；I最大=0.6A,

由歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得：U=I最?。≧1+R2）=0.2AX（R1+60U）-------------------

-①

U=I最大Ri=0.6AXRi--------------------------②，

解①②得：R1=3O￡1,U=18V,故B錯誤；

C、Ri的最小電功率：Pi最小=1最小2氏=（o.2A）2><30C=1.2W,

RI的最大電功率：Pi最大=1最大2氏=（o.6A）2X30n=10.8W,

所以，Ri的電功率變化范圍是1.2?10.8W,故C正確；

D、Ri產(chǎn)生的熱量Qi=I最大2Rit=（0.6A）2X30flX2X60s=1296J,故D錯誤。

故選：Co

[練習10]（2024?浙江模擬）秋冬季節(jié)，浴室內(nèi)的鏡子上常附有水霧而影響使用。為此，小明想將浴

室鏡改裝為一個自動控溫防霧鏡。

防霧膜、

?、普通

鏡子

甲

（1）設(shè)計產(chǎn)品。如圖甲是小明設(shè)計的自動控溫防霧鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖乙為防霧膜的溫控電

路原理圖。閉合開關(guān)S1和S2電磁鐵L吸引銜鐵使工作電路動觸點與靜觸點接觸，防霧膜工作電

路啟動高發(fā)熱模式；當控制電路中的電流等于0.02安時，銜鐵因電磁鐵L吸力變小而彈回，防霧

膜工作電路轉(zhuǎn)為低發(fā)熱模式，實現(xiàn)保溫。R是熱敏電阻，用以探測鏡面溫度。由圖丙可知，小明

選擇的熱敏電阻R的阻值隨溫度變化情況是0

（2）測試產(chǎn)品。測試發(fā)現(xiàn)該防霧膜的低發(fā)熱模式功率為8瓦。若R2的電阻為12歐，則防霧膜

在高發(fā)熱模式下工作1分鐘，所產(chǎn)生的熱量為多少焦？（寫出計算過程）

（3）改進產(chǎn)品。小明為了實現(xiàn)鏡面溫度可調(diào)，在圖乙的控制電路中串聯(lián)一個最大阻值為100歐

的滑動變阻器，則鏡面可調(diào)的溫度范圍為。（電磁鐵線圈電阻忽略不計）

【解答】解：（1）由圖可知，熱敏電阻R的阻值隨溫度升高而增大；

（2）由圖乙可知，工作電路中，當動觸點和靜觸點接觸時，Ri，R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電阻

特點可知，此時電路中的總電阻最小，由p=%可知，電路中的總功率最大，防霧膜處于高發(fā)熱

模式；

當動觸點和靜觸點分開時，只有Ri工作，電路中的總電阻最大，總功率最小，防霧膜處于低發(fā)

熱模式；

高發(fā)熱模式下，R2的電功率：P2=分==48W；

/to

則高發(fā)熱模式的總功率：P高=P$P2=8W+48W=56W,

由P=^可知，防霧膜在高發(fā)熱模式下工作1分鐘，所產(chǎn)生的熱量：Q=W=Pst=56WXlX60s

=3360J；

（3）由1=2可知，控制電路中的電流為0.02A時，控制電路中的總電阻:R總=牛=蕊j=400。，

根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，此時熱敏電阻R的最小阻值：R小=11總-1＜滑大=400Q-100Q=

300（1,

此時熱敏電阻R的最大阻值：R大=R,醺-R滑小=400Q-0（1=40011,

由圖丙可知，鏡面的溫度變化范圍為32℃-40℃。

題型三電動機的能量轉(zhuǎn)化計算

典例精講,

［例題3］某一直流電動機提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量m=50kg,電源提供給電動機的

電壓為U=110V,不計各種摩擦，當電動機以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物時，電路中

的電流強度I=5A,此時電動機輸出的機械功率為瓦；電動機的線圈電阻大小為

歐。

【解答】解：在時間t內(nèi)電流通過直流電動機做功（消耗電能）:

W電=53

在時間t內(nèi)得到的機械能：

W機=mgh=mgvt,

在時間t內(nèi)，在電動機線圈的電阻轉(zhuǎn)化的內(nèi)能：

W內(nèi)=PRt,

由題知，W電=亞機+亞內(nèi)，UIt=mgvt+PRt,

故UI=mgv+I2R,

即：11OVX5A=50kgX1ON/kgX0.9m/s+（5A）2R

解得：R=4C；

電動機的輸出功率P=mgv=50kgX10N/kgX0.9m/s=450Wo

故答案為:450；4o

通關(guān)指導

電流通過直流電動機做功，消耗電能（W電=UIt）轉(zhuǎn)化為機械能（W機=mgh）和內(nèi)能（W內(nèi)

=I2Rt）,可求轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能大小，再根據(jù)W內(nèi)=『Rt求電動機線圈的電阻，利用P=mgv求得

電動機的輸出功率。

名校模擬

［練習11］（2023秋?拱墅區(qū)期末）如圖甲所示的某品牌空氣炸鍋，主要由電動機帶動的風扇和電加

熱絲組成，工作時電加熱絲將空氣加熱，通過風扇，使高溫空氣在一個密閉空間內(nèi)形成循環(huán)熱

流，通過熱流使食物迅速變熟。該空氣炸鍋的簡化電路如圖乙所示，技術(shù)參數(shù)如表所示（不考

慮溫度對電阻的影響）。

額定電壓220V

風扇電動機功率now

額定加熱功率低溫擋660W

高溫擋1210W

（1）該空氣炸鍋高溫擋正常工作時，空氣炸鍋的電源線中的總電流為多大?

（2）電加熱絲R2的阻值是多少（保留整數(shù)）?

甲乙

【解答】解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，低溫功率P2=1210W,電壓U=220V,由「=5可知通過

Ri的電流1=寺=嚼苔=5.5A；

空氣炸鍋高溫擋正常工作時，通過電動機的電流：IM=?=另等=0.5A,

電路中的總電流：I高=I+IM=5.5A+0.5A=6A；

（2）由電路圖可知，當S斷開時，電路為Ri、R2的串聯(lián)電路，當S閉合時，此時R2被短路，

112

電路為只有Ri的簡單電路。由P=*可知，當S斷開時，電路處于低溫擋；當S閉合時，電路

處于高溫擋。

高溫擋的功率P2=1210W,電阻RI的大小為，孔=群=修您=40。；

r71Z±Uvk

低溫擋工作時Ri與R2串聯(lián)，則串聯(lián)的總電阻為，R總=—=（絲黑廠二730,

r1OOUvv

由串聯(lián)電路的電阻特點可知，R2的阻值大小為R2=R總-Ri=73Q-400=33。。

答：（1）該空氣炸鍋高溫擋正常工作時，電路中的總電流為6A；

（2）電加熱絲R2的阻值是330。

[練習12]（2023秋?寧波期末）如圖所示為一款家用食品破壁機，它具有高速粉碎和加熱功能，可

制作豆?jié){、米糊、營養(yǎng)粥、果汁等食品。

額定電壓220V

額定破壁功率1500W

額定加熱功率800W

1210W

（1）圖甲是該破壁機的簡易圖，在圖中A點畫出將壺蓋打開所需最小力F的示意圖（0為支點）。

（2）破壁機的主要參數(shù)如下表，高速粉碎時，刀頭轉(zhuǎn)速由電動機控制。加熱時，可通過開關(guān)S2

選擇兩個大小不同的加熱功率。在某次使用破壁機時，刀頭以額定功率正常工作，食物粉碎后，

再對食物進行加熱，工作原理簡化為圖乙所示，其中Ri、R2均為電熱絲，請回答相關(guān)的問題：

①刀頭以額定功率正常工作時，求電路中電流。（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）

②在額定電壓下，若先大功率加熱5min,再小功率加熱10min,求消耗的電能。

③求電路中R2的阻值大小。

【解答】解：

（1）連接OA就是最長的動力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件，要使杠桿平衡，動力方向向上，據(jù)此

可畫出最小的動力F；如圖所示；

(2)由P=UI得,

P口

最大轉(zhuǎn)速粉時電路中電流為1=等"=舞次=6.8A；

u額“zu/

（2）由「=監(jiān)知，在電源電壓一定時，電功率與電阻成反比，要使電路功率最大，總電阻要最

小，所以當S接2、S2閉合，此時只有Ri接入電路;

因為P=片,

所以兩種情況下消耗的電能為亞=亞大+0小=「大1大+「小1小=1210亞乂5乂605+800亞義10><605

=8.43X105J；

(3)以大功率加熱時，電路只有Ri工作，

由P=先知R1阻值為Ri=-p^--=催:舄=400;

大熱1

以小功率加熱時，Ri，R2串聯(lián)工作，R=M=(湍方=60.5』;

‘小

R2=R總-Ri=60.511-400=20.5。。

[練習13](2023秋?德清縣期末)為迎接亞運會，20輛沒有污染的新能源出租車正式投放德清出租

車市場，意味著德清出租車正式進入新能源時代。某品牌純電動出租車提供能量的裝置為三元

鋰電池組，電池容量為60千瓦時，可以續(xù)航400千米。

(1)當給純電動出租車充電時，三元鋰電池組相當于(選填“用電器”或“電源”)。

(2)司機使用新能源出租車充電樁的60千瓦快充將電量由20%充至80%,需要多少時間？(假

設(shè)充電時無能量損耗)

(3)若該車和車內(nèi)乘客的總質(zhì)量為2.0X103千克，當該車在水平路面上以20米/秒的速度勻速行

駛時，它受到阻力約等于人和車總重的0.02倍，則該車的機械功率是多少？此時電池組加在電動

機兩端的電壓為340伏，通過電動機的電流為50安。若連接導線的電阻、傳動裝置消耗的能量

不計，則該出租車將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？(結(jié)果保留到0.1%)

【解答】解：(1)當給純電動出租車充電時，三元鋰電池消耗電能，相當于用電器；

(2)由電池容量是60kW?h可知，將電量由20%充至80%時，電池所儲存的電能Wi=60kW?h

X(80%-20%)=36kWh,

由于充電時無能量損耗，所以充電時，新能源出租車消耗的電能W2=Wi=36kW?h,

所以新能源出租車充電的時間華■=③2J1；

t=1O\氏JKVv=0.6h=36min

(3)由車和車內(nèi)乘客的總質(zhì)