电路中的能量转化(原卷版).docx

12.1 电路中的能量转化

知识点1：电功和电功率
1、电功和电功率的定义
物理量
电功
电功率
定义
电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积。
单位时间内电流所做的功。
物理意义
描述电能转化为其他形式能的多少。
描述电能转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢。
公式
W＝IUt
P＝＝UI
单位
焦耳，符号是J
瓦特，符号是W
适用条件
任何电路
说明
纯电阻电路的电功率计算表达式：由于W＝Q，I＝，所以有P＝UI＝I2R＝；非纯电阻的电功率计算表达式：P＝UI
2、串并联电功率计算
电路连接方式
串联
并联
特点
各部分电路电流I相同
各支路电压U相同
功率分配
根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比，即＝＝…＝＝I2
根据P＝，各支路电阻上的电功率与电阻成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。
总功率
P总＝UI＝（U1＋U2＋…＋Un）I＝P1＋P2＋…＋Pn。
P总＝UI＝U（I1＋I2＋…＋In）＝P1＋P2＋…＋Pn。
说明
无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。
3、额定功率和实际功率
用电器正常工作时所消耗的电功率叫做额定功率；用电器实际工作的电压叫做实际电压，当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率。为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率。

4、功率求解方法
①在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公式，如用电器电流相同时，用P＝I2R比较，若用电器电压相同时，用P＝比较，若用电器电阻相同时，可根据I或U的关系比较；②求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要明确是正比还是反比关系；③当求解用电器的功率时，要明确求解的是什么功率，实际功率与额定功率不一定相等。

电功和电功率定义、表达式及简单应用
1．如图所示为某智能手机电池上的信息，电池支持2 A快充技术。电池充满仅需1.3小时，轻度使用状态可使用一天。下列说法正确的是（　　）

A．9.88 W·h为该电池的电荷量
B．4.35 V为该电池的电动势
C．轻度使用时的平均功率约为0.1 W
D．根据数据可以计算得到该电池的容量约为2600 mA·h
2．最近两年洗地机这一新鲜家电逐渐流行，便利了人们的生活。现有某品牌洗地机，如图所示其工作参数如图表，其工作模式有强效、节能两种，强效模式下，该洗地机以额定功率工作，节能模式下，以额定功率的一半功率工作，两种模式下，其工作电压均相同，其续航时间是按照节能模式工作计算得到的，则下列说法正确的是（　　）

产品名称
某品牌洗地机
产品型号
QX-V6 A
额定功率
220W
电池容量
4000mAh
续航时间
40min
清水箱容量
800mL
外形尺寸
260*262*1115 mm
污水箱容量
720mL

A．该洗地机在节能模式下的工作电流为6A
B．该洗地机在节能模式下的工作电流为0.1A
C．该洗地机内阻约为3Ω
D．强效模式下，该洗地机的工作电压约为36V
计算串联和并联电路的电功和电功率
3．如图甲所示的电路中，为定值电阻，为滑动变阻器（其最大阻值为），闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，消耗的电功率随电阻变化关系如图乙所示，根据图像信息，则下列判断正确的是（　　）
①电路中最小电流0.4A；
②的阻值是；
③电源电压10V；
④消耗的最大电功率10W

A．①② B．③④ C．①③ D．②④
4．如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10W、10W、4W，则此电路允许消耗的最大功率为（　　）

A．12W B．15W C．16W D．24W
计算混联电路各电阻的电功和电功率
5．如图所示，三个电阻、、的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为、、，则此电路中允许消耗的最大功率为（　　）

A． B． C． D．
6．如图所示，R1＝10 Ω，R2＝R3＝20 Ω，下列关于R1、R2、R3消耗的电功率P1、P2、P3以及R1、R2两端电压U1、U2的关系正确的是(　　)

A．U1＝U2，P1＝P2＝P3
B．U1＝U2，P1∶P2∶P3＝2∶1∶1
C．U1 >U2，P1∶P2∶P3＝1∶2∶2
D．U1 <U2，P1<P2＝P3

知识点2：焦耳定律
1、定义：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
表达式：Q＝I2Rt。
物理量
电热
热功率
定义
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
单位时间内的发热量。
物理意义
描述电能转化为热能的多少。
表示电流发热的快慢。
公式
Q＝I2Rt
P=I2R
单位
焦耳，符号是J
瓦特，符号是W
适用条件
任何电路
2、电功和电热的比较
项目
电功
电热
电功与电热的比较　
电功实质是静电力移动电荷做功，W＝qU＝UIt。
电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q＝I2Rt。
电功与电热的联系与区别
纯电阻电路（白炽灯、电炉、电熨斗）

非纯电阻电路（电动机、电解槽）

电功与电热的联系与区别
电流做功全部转化为内能W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t。
电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他
电功率与电热功率的关系　
纯电阻电路中，P＝UI＝I2R＝
非纯电阻电路中UI＞I2R，t既不能表示电功，也不能表示电热。

3、纯电阻和非纯电阻的比较
电路
纯电阻电路
非纯电阻电路
电功率
P电＝UI＝I2R＝
P电＝UI
热功率
P热＝UI＝I2R＝
P热＝I2R
关系
P电＝P热
P电>P热

焦耳定律的内容和含义
7．如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（　  　）

A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少
B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同
C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小
D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
8．为使在额定状态下正常工作的电热丝在相同时间内产生的热量增加一倍，下列措施可行的是（　　）
A．保持电热丝两端的电压不变，剪去一半电热丝
B．保持电热丝两端的电压不变，并联一根相同的电热丝
C．保持电热丝两端的电压不变，串联一根相同的电热丝
D．保持电热丝不变，使电热丝两端的电压变为原来的倍
电流生热与电流做功的关系
9．如图所示电路中，电源电压为12V。在a、b间接入灯泡L1“6V   2W”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光；断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，在a、b间接入灯L2“6V   3W”，闭合开关，则（灯泡电阻均保持不变）（　　）

A．灯L2正常发光
B．滑动变阻器接入电路的电阻为12欧
C．通过L2的电流为0.4安
D．灯L2通电10秒电流产生的热量为30焦
10．一只风扇，标有“U、P”，电动机线圈电阻为R，把它接入电压为U的电路中，以下几种计算电风扇发热量的方法，正确的是（　　）
A． B． C． D．以上三种都正确

知识点3：电路中的能量转化
1、电动机
能量关系
电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。
能量关系的图例

总功率（输入功率）
P总＝UI。
发热的功率
P热＝I2R。
输出功率（机械功率）
P机＝P总－P热＝UI－I2R。
功率关系
电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝UI，P损＝I2R。
2、电池
充电时的能量转化：电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。

3、电路中的能量转化

电路中的能量转化

电功计算：W＝UIt。
电功率计算：P＝＝UI。
焦耳定律：Q＝I2Rt。
热功率：P=I2R。
能量转化：纯电阻电路电流做功全部转化为热；非纯电阻电路电流做功一部分转化为热，一部分转化为其它。

电动机工作时的能量转化
11．小祝在家帮妈妈做家务劳动，她在擦拭油烟机时看到了上面贴有如图所示的铭牌。她想测算出这台吸油烟机将电能转化为机械能的效率。请你帮她分析一下，为达成这个目的，除了知道空气的密度ρ，至少还应该再去获取的信息有（　　）
产品名称
吸油烟机
额定电压
220V~
额定频率
50Hz
绝缘等级
E级
噪音
60dB
风量
13.5±1m3/min
额定输入总功率
230W

A．吸油烟机排风口的直径D
B．吸油烟机内腔的容积V
C．吸油烟机排风口的直径D、吸油烟机内腔的容积V
D．吸油烟机的质量M、吸油烟机底部距离地面的高度H
12．钓鱼爱好者在野钓时，由于环境限制，取水不方便，经常使用一种小型抽水增氧泵，取水便捷，同时还可以给水箱充氧，提高鱼的成活率。其产品的参数如表所示，对于该水泵，下列结论正确的是（　　）（g取10m/s2）

【品名】抽水增氧泵
【规格】
【质量】223g
【电量】2600
【充电方式】USB接口（5V）
【抽水量】约1000
【增氧续航】6h
【照明续航】36h
【气量】6
【抽水扬程】1.8m/最大2.5m

A．水泵的电源充满电可储存电能
B．水泵启用照明功能，可续航36小时，则电源的放电电流约为0.07A
C．水泵启用抽水功能，最大扬程抽水100kg，需克服重力做功
D．这种水泵抽水的效率大约为70%
含有电动机电路的综合计算
13．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关、后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。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．电动机的电阻为
C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880J
14．某同学用如图所示的电路进行小电机的输出功率的研究，其实验步骤如下所述：闭合电键后，调节滑动变阻器，电动机未转动时，电压表的读数为，电流表的读数为；再调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为，电流表的读数为，则此时电动机的输出功率为（　　）

A． B． C． D．
电动机被卡住时的功率情况
15．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和2.0V。重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）

A．47W B．44W C．32W D．18W
16．高二教室中有一台电风扇，其电动机内电阻是，接上的恒定电压后，电风扇正常工作，消耗的总功率是，则此时（　　）
A．电风扇电动机是纯电阻电路
B．通过电风扇电动机的电流大小为
C．电风扇电动机机械功率为
D．若接上电源后电风扇扇叶被卡住而不能转动，则此时电风扇电动机发热功率为
其他非纯电阻元件
17．如图甲所示，用内阻不计的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，充电宝向手机电池充电3min后容量减小了100mAh，此过程可认为输出电流、输出电压（U=5V）是恒定不变的，手机电池的内阻不能忽略，则下列说法中正确的是（　　）

A．充电宝输出的电流为0.2A B．手机电池的内阻为2.5Ω
C．手机电池增加的化学能为1800J D．充电宝减少的电能为1800J
18．用充电宝给手机电池充电时，充电宝输出电能转化为手机电池的化学能和内能，等效电路如图所示。在充电开始后的时间t内，充电宝的输出电压U和输出电流I都可认为是恒定的，若手机电池的内阻为r，则t时间内（　　）

A．充电宝输出的电流为 B．充电宝输出的电功率为
C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为

一、单选题
1．如表格所示是某护眼按摩仪的铭牌信息，当剩余电池电量为总容量的20%时，按摩仪将停止工作。若该按摩仪一直以额定功率工作，则（　　）
商品名称
护眼按摩仪
内置电池
500mA·h/4.0V
充电输入
DC5V/0.2A
工作电压
DC4.0V
额定功率
0.4W

A．该按摩仪充满电可以连续工作约5小时
B．电池从剩余电量为总容量的20%到充满电的时间约为2小时
C．mA·h是能量的单位
D．该按摩仪充满电所储存的能量约为J
2．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，若通过电阻丝和电动机的电流相同，且两者都正常工作，则在相同时间内，下列说法正确的是（　　）
A．电炉和电动机产生的电热不相等
B．电炉两端电压大于电动机两端电压
C．电炉消耗的功率小于电动机消耗的功率
D．电炉和电动机两端电压相等
3．我国某农村用潜水泵抽取地下水进行农田灌溉，潜水泵由电动机、水泵、输水钢管组成。勘测得知当地地下水源距离地表8m深，因此安装潜水泵时需要将一根输水钢管竖直打入地底下与地下水源连通。水泵出水口离水平地面高度为0.8m，水流由出水口水平喷出时的速度为5，每秒出水量为4。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，功率为550W，输入电压为220V。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80%，（取重力加速度）忽略其他能量损失，则（    ）

A．空中水柱的水的质量为4 B．每秒钟水泵对水做功为50J
C．水泵的输入功率为502.5W D．电动机线圈的电阻为88Ω
4．最近两年洗地机这一新鲜家电逐渐流行，便利了人们的生活。现有某品牌洗地机，如图所示其工作参数如图表，其工作模式有强效、节能两种，强效模式下，该洗地机以额定功率工作，节能模式下，以额定功率的一半功率工作，两种模式下，其工作电压均相同，其续航时间是按照节能模式工作计算得到的，则下列说法正确的是（　　）

产品名称
某品牌洗地机
产品型号
QX-V6 A
额定功率
220W
电池容量
4000mAh
续航时间
40min
清水箱容量
800mL
外形尺寸
260*262*1115 mm
污水箱容量
720mL

A．该洗地机在节能模式下的工作电流为6A
B．该洗地机在节能模式下的工作电流为0.1A
C．该洗地机内阻约为3Ω
D．强效模式下，该洗地机的工作电压约为36V
二、多选题
5．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。其原理如图所示，R为定值电阻，M和N为电容器两极板，M极板固定在手机上，N极板两端与固定在手机上的两轻弹簧连接。当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。手机运动时下列说法正确的是（　　）

A．匀速运动时，电阻R以恒定功率发热
B．由向前匀速突然减速时，电容器的电容会增大
C．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表
D．保持向后的匀加速运动时，之间的电场强度持续减小
6．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为.仅接通时电流表示数为：保持接通、闭合瞬间，电流表示数达到。下列说法正确的是（    ）

A．当仅接通时，电源每秒有的化学能转化为电能
B．在闭合瞬间，流过电动机的电流为
C．在闭合瞬间，车灯的功率减少约
D．当电动机正常工作时，电流表示数将比更小
7．为了确保航空运输安全，民航局已专门发布公告，严禁旅客携带额定能量超过160W·h（瓦特小时）的“充电宝”乘机。下列有关说法正确的是（　　）
A．1W·h等于3.6×103J
B．160W·h相当于160kg的重物由静止下落1m时所具有的动能
C．乘飞机可以携带标注容量为20000mA·h、输出电压为5V的充电宝2块
D．容量为10000mA·h，如果对外供电的电流为100mA，那么续航的时间大约是100h
8．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，当电动机与电炉两端电压相等且均正常工作时，在相同的时间内，下列说法正确的是（　　）
A．电炉放出的热量大于电动机放出的热量
B．通过电炉与电动机的电流不相等
C．电动机的电流等于电动机两端电压与线圈电阻的比值
D．电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率