4、流電動機工作時的電路圖．電動機內(nèi)電阻r＝0.8Ω，電路中另一電阻R＝10Ω，直流電壓U＝160V，電壓表示數(shù)UV＝110V．試求：
圖5
(1)通過電動機的電流；
(2)輸入電動機的電功率；
(3)若電動機以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量？(g取10 m/s2)
答案 (1)5A (2)550W (3)53kg
【變式探究】如圖所示是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖。電動機內(nèi)電阻r＝0.8 Ω，電路中另一電阻R＝10 Ω，直流電壓U＝160 V，電壓表示數(shù)UV＝110 V。試求：
(1)通過電動機的電流。
(2)輸入電動機的電功率。
(3)
5、若電動機以v＝1 m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量。(g取10 m/s2)
解析： (1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓
UR＝U－UV＝(160－110) V＝50 V，
流過電阻R的電流IR＝＝ A＝5 A，
即通過電動機的電流IM＝IR＝5 A。
(2)電動機的分壓UM＝UV＝110 V，
輸入電動機的功率P電＝IMUM＝550 W。
(3)電動機的發(fā)熱功率P熱＝Ir＝20 W，
電動機輸出的機械功率P出＝P電－P熱＝530 W，
又因P出＝mgv，所以m＝＝53 kg。
答案： (1)5 A (2)550 W (3)53 kg
【舉一反三】一只電飯煲
6、和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計)，均正常工作．用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A，通過洗衣機電動機的電流是0.50A，則下列說法中正確的是( )
A．電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機電動機線圈的電阻為440Ω
B．電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5W
C．1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6×103J
D．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍
答案 C
【方法技巧】電功與電熱的區(qū)別
1．電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度，電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度．
7、
計算電功時用公式W＝IUt，計算電熱時用公式Q＝I2Rt.
2．從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，電功和焦耳熱之間的數(shù)量關(guān)系是W≥Q、IUt≥I2Rt.
(1)純電阻電路：如電爐等構(gòu)成的電路，電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時有W＝Q.計算時可任選一公式：W＝Q＝Pt＝I2Rt＝IUt＝t.
(2)非純電阻電路：如含有電動機、電解槽等的電路，電流做功除將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能、化學能等，此時有W>Q.電功只能用公式W＝UIt來計算，焦耳熱只能用公式Q＝I2Rt來計算．對于非純電阻電路，歐姆定律不再適用．
高頻考點二 電路中的功率及效率問題
例2、如圖6所示，已知電源電動勢E＝5V，內(nèi)
8、阻r＝2Ω，定值電阻R1＝0.5Ω，滑動變阻器R2的阻值范圍為0～10Ω.求：
圖6
(1)當滑動變阻器R2的阻值為多大時，電阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？
(2)當滑動變阻器的阻值為多大時，滑動變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？
(3)當滑動變阻器的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？最大功率是多少？
答案 (1)0 2W (2)2.5Ω 2.5W (3)1.5Ω 3．125W
【變式探究】直流電路如圖7所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的( )
圖7
A．總功率一定減小
B．效率一定增大
C．內(nèi)部損耗功率一定減小
D．輸出功率一定先
9、增大后減小
答案 ABC
解析 當滑動變阻器的滑片P向右移動時，接入電路的電阻變大，整個回路的電流變小，電源內(nèi)部損耗的功率P內(nèi)＝I2r一定減小，C正確；總功率P＝EI一定減小，A正確；而內(nèi)電壓降低，外電壓升高，電源的效率增大，B正確；當內(nèi)電阻等于外電阻時，輸出功率最大，此題中無法知道內(nèi)、外電阻的大小關(guān)系，因此D錯誤．
高頻考點三 電路故障問題
例3、如圖8是某同學連接的實驗實物圖，開關(guān)閉合后A、B燈都不亮，他采用以下方法進行故障檢查．
圖8
選用量程為10V的已校準的電壓表進行檢查，測試結(jié)果如表1所示．根據(jù)測試結(jié)果，可判定故障是________．
A．燈A短路B．燈B短路
10、C．cd段斷路D．df段斷路
表1
測試點
電壓示數(shù)
a、b
有示數(shù)
b、c
有示數(shù)
c、d
無示數(shù)
d、f
有示數(shù)
答案 D
【變式探究】如圖9所示的電路中，電源的電動勢為6V，當開關(guān)S接通后，燈泡L1、L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓是Uab＝6V，Uad＝0V，Ucd＝6V，由此可判定( )
圖9
A．L1和L2的燈絲都燒斷了
B．L1的燈絲燒斷了
C．L2的燈絲燒斷了
D．變阻器R斷路
答案 C
解析 由Uab＝6V可知，電源完好，燈泡都不亮，說明電路中出現(xiàn)斷路故障，且在a、b之間．由Ucd＝6V可知，燈泡L1與滑動變阻器R是接通的
11、，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈L2斷路，所以選項C正確．
【舉一反三】在如圖10所示的電路中，由于某一電阻發(fā)生短路或斷路，A燈變暗，B燈變亮，則故障可能是( )
圖10
A．R1短路 B．R2斷路
C．R3斷路 D．R4短路
答案 BC
高頻考點四 電源和電阻U－I圖象的比較
圖象上的特征
物理意義
電源U－I圖象
電阻U－I圖象
圖形
圖象表述的物理量變化關(guān)系
電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系
電阻兩端電壓隨電阻中的電流的變化關(guān)系
圖線與坐標軸交點
與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示短路電流
過坐標軸原點，表示沒有電
12、壓時電流為零
圖線上每一點坐標的乘積UI
表示電源的輸出功率
表示電阻消耗的功率
圖線上每一點對應的U、I比值
表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同
每一點對應的比值均等大，表示此電阻的大小不變
圖線斜率的
絕對值大小
內(nèi)電阻r
電阻大小
例4、在如圖11所示的U－I圖象中，直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線Ⅱ為某一電阻R的U－I圖線．用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖象可知( )
圖11
A．電源的電動勢為3V，內(nèi)阻為0.5Ω
B．電阻R的阻值為1Ω
C．電源的輸出功率為4W
D．電源的效率為50%
答案 ABC
【
13、變式探究】如圖12所示，直線A為某電源的U－I圖線，曲線B為某小燈泡的U－I圖線，用該電源和小燈泡組成閉合電路時，電源的輸出功率和電源的總功率分別是( )
圖12
A．4W,8WB．2W,4W
C．2W,3WD．4W,6W
答案 D
解析 用該電源和小燈泡組成閉合電路時，電源的輸出功率P出＝UI＝2×2W＝4W，電源的總功率P總＝EI＝3×2W＝6W，選項D正確．
【舉一反三】如圖13所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是( )
圖13
A．電源的電動勢為50V
B．電源的內(nèi)阻為Ω
14、
C．電流為2.5A時，外電路的電阻為15Ω
D．輸出功率為120W時，輸出電壓是30V
答案 ACD
1．(2015·浙江高考)下列說法正確的是( )
A．電流通過導體的熱功率與電流大小成正比
B．力對物體所做的功與力的作用時間成正比
C．電容器所帶電荷量與兩極間的電勢差成正比
D．彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧伸長量成正比
解析： 電流通過導體的熱功率為P＝I2R，與電流的平方成正比，A項錯誤；力作用在物體上，如果物體沒有在力的方向上發(fā)生位移，作用時間再長，做功也為零，B項錯誤；由C＝可知，電容器的電容由電容器本身的性質(zhì)決定，因此電容器的帶電量與兩極間的電勢差成
15、正比，C項正確；彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的伸長量無關(guān)，D項錯誤。
答案： C
1．(2014·天津·2)如圖17所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置，閉合電鍵S，電路達到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動．如果僅改變下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是( )
圖17
A．增大R1的阻值B．增大R2的阻值
C．增大兩板間的距離D．斷開電鍵S
答案 B
2．(2014·上?！?8)如圖18所示，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r.將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU
16、3，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為ΔI，則( )
圖18
A．A的示數(shù)增大
B．V2的示數(shù)增大
C．ΔU3與ΔI的比值大于r
D．ΔU1大于ΔU2
答案 ACD
1．如圖7所示，電源內(nèi)阻不可忽略，電路中接有一小燈泡和一電動機．小燈泡L上標有“6 V 12 W”字樣，電動機的線圈電阻RM＝0.5 Ω.若燈泡正常發(fā)光時，電源的輸出電壓為12 V，此時( )
圖7
A．整個電路消耗的電功率為24 W
B．電動機的熱功率為12 W
C．電動機的輸出功率為12 W
D．電動機的輸入功率為12 W
答案 D
解析 燈泡正常發(fā)光，則電路電流I＝IL＝
17、＝2 A．已知電路電流，由于不知電源電動勢，無法求出整個電路消耗的電功率，故A錯誤；電動機的熱功率PQ＝I2RM＝22×0.5 W＝2 W，故B錯誤；燈泡正常發(fā)光時，電動機電壓UM＝U－UL＝12 V－6 V＝6 V，電動機的輸入功率P＝UMI＝6×2 W＝12 W，電動機的輸出功率P出＝P－PQ＝12 W－2 W＝10 W，故C錯誤，D正確．
2．汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖4所示，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數(shù)為10 A，電動機啟動時電流表讀數(shù)為58 A．若電源電動勢為12.5 V，內(nèi)阻為0.05 Ω，電流表內(nèi)阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了( )
18、
圖4
A．35.8 W B．43.2 W C．48.2 W D．76.8 W
答案 B
3．如圖9所示是某款理發(fā)用的電吹風的電路圖，它主要由電動機M和電熱絲R構(gòu)成．當閉合開關(guān)S1、S2后，電動機驅(qū)動風葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進風口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風后從出風口吹出．已知電吹風的額定電壓為220 V，吹冷風時的功率為120 W，吹熱風時的功率為1 000 W．關(guān)于該電吹風，下列說法正確的是( )
圖9
A．電熱絲的電阻為55 Ω
B．電動機的電阻為 Ω
C．當電吹風吹熱風時，電熱絲每秒鐘消耗的電能為1 000 J
D．當電吹風吹熱風時，電動機每秒鐘消耗的電能為1
19、 120 J
答案 A
解析 電吹風吹熱風時電熱絲消耗的功率為P＝1 000 W－120 W＝880 W，對電熱絲，由P＝可得電熱絲的電阻為R＝＝ Ω＝55 Ω，選項A正確；由于不知道電動機線圈的發(fā)熱功率，所以電動機線圈的電阻無法計算，選項B錯誤；當電吹風吹熱風時，電熱絲每秒消耗的電能為880 J，選項C錯誤；當電吹風吹熱風時，電動機每秒鐘消耗的電能為120 J，選項D錯誤．
4．一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220 V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計)，均正常工作．用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0 A，通過洗衣機電動機的電流是0.50 A，則下列說法中正確的是( )
20、
A．電飯煲的電阻為44 Ω，洗衣機電動機線圈的電阻為440 Ω
B．電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5 W
C．1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104 J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6×103 J
D．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍
答案 C
其熱功率P熱≠P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍．
5.(多選)如圖4所示，用輸出電壓為1.4 V、輸出電流為100 mA的充電器對內(nèi)阻為2 Ω的鎳－氫電池充電．下列說法正確的是( )
圖4
A．電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為0.12 W
B．充電
21、器輸出的電功率為0.14 W
C．充電時，電池消耗的熱功率為0.02 W
D．充電器把0.14 W的功率儲存在電池內(nèi)
答案 ABC
解析 充電器對電池的充電功率為P總＝UI＝0.14 W，電池充電時的熱功率為P熱＝I2r＝0.02 W，所以轉(zhuǎn)化為化學能的功率為P化＝P總－P熱＝0.12 W，因此充電器充電功率為0.12 W，故A、B、C正確，D錯誤．
6．如圖5所示為一玩具起重機的電路示意圖．電源電動勢為6 V，內(nèi)阻為0.5 Ω，電阻R＝2.5 Ω，當電動機以0.5 m/s的速度勻速提升一質(zhì)量為320 g的物體時(不計一切摩擦阻力，g＝10 m/s2)，標有“3 V 0.6 W”的燈
22、泡恰好正常發(fā)光，則電動機的內(nèi)阻為( )
圖5
A．1.25 Ω B．3.75 Ω C．5.625 Ω D．1 Ω
答案 A
7．如圖10所示，A為電解槽，為電動機，N為電爐子，恒定電壓U＝12 V，電解槽內(nèi)阻RA＝2 Ω，當S1閉合，S2、S3斷開時，示數(shù)為6 A；當S2閉合，S1、S3斷開時，示數(shù)為5 A，且電動機輸出功率為35 W；當S3閉合，S1、S2斷開時，示數(shù)為4 A．求：
圖10
(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率；
(2)電動機的內(nèi)阻；
(3)在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為多少．
答案 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W
23、
解析 (1)電爐子為純電阻元件，由歐姆定律得：
R＝＝ Ω＝2 Ω
其發(fā)熱功率為：P＝UI1＝12×6 W＝72 W.
(2)電動機為非純電阻元件，由能量守恒定律得：
UI2＝IRM＋P輸出
所以：RM＝＝ Ω＝1 Ω.
(3)電解槽為非純電阻元件，由能量守恒定律得：
P化＝UI3－IRA
所以P化＝(12×4－42×2) W＝16 W.
8．如圖12所示的電路中，電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，電容器的電容C＝3.6μF，二極管D具有單向?qū)щ娦裕_始時，開關(guān)S1閉合，S2斷開．
圖12
(1)合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電
24、荷量變化了多少？
(2)合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過R1的電荷量是多少？
答案 (1)減少了1.8×10－6C (2)9.6×10－6C
9．如圖8所示，A為電解槽，M為電動機，N為電爐子，恒定電壓U＝12V，電解槽內(nèi)阻rA＝2Ω，當S1閉合，S2、S3斷開時，示數(shù)為6A；當S2閉合，S1、S3斷開時，示數(shù)為5A，且電動機輸出功率為35W；當S3閉合，S1、S2斷開時，示數(shù)為4A．求：
圖8
(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率；
(2)電動機的內(nèi)阻；
(3)在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為多少．
答案 (1)2Ω 72W (2)1Ω (3)16W
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2018年高考物理一輪復習 專題7.2 串并聯(lián)電路 焦耳定律教學案
