3、. 對(duì)閉合電路功率的兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)
(1)閉合電路是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．內(nèi)外電路將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，EI＝P內(nèi)＋P外就是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn)．
(2)外電阻的阻值向接近內(nèi)阻的阻值方向變化時(shí)，電源的輸出功率變大．
易錯(cuò)提示
(1)在非純電阻電路中，歐姆定律不再適用，不能用歐姆定律求電流，應(yīng)用P＝UI求電流。
(2)在非純電阻電路中，電功大于電熱，即W>Q，這時(shí)電功只能用W＝UIt計(jì)算，電熱只能用Q＝I2Rt計(jì)算，兩式不能通用。
(3)由能量守恒定律得W＝Q＋E，E為其他形式的能。對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，輸入的功率P入＝IU，發(fā)熱的功率P熱＝I2r，輸出的功
4、率即機(jī)械功率P機(jī)＝P入－P熱＝UI－I2r。
【典例1】 在如圖7－1－2所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，電源內(nèi)阻為1.0 Ω，電路中的電阻R0為1.5 Ω，小型直流電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻為0.5 Ω.閉合開關(guān)S后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表的示數(shù)為2.0 A．則以下判斷中正確的是( )．
A．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為14 W
B．電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為7.0 V
C．電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為4.0 W
D．電源輸出的電功率為24 W
【答案】 B
【典例2】一電動(dòng)自行車動(dòng)力電源上的銘牌標(biāo)有“36 V、10 Ah”字樣。假設(shè)工作時(shí)電源(不計(jì)內(nèi)阻)的輸入電壓恒為36 V,額定輸出功率180 W。由于電
5、動(dòng)機(jī)發(fā)熱造成能量損耗(其他損耗不計(jì)),電動(dòng)自行車的效率為80%,則下列說法正確的是( )
A. 額定工作電流為10 A
B. 動(dòng)力電源充滿電后總電量為3.6×103 C
C. 電動(dòng)自行車電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為7.2 Ω
D. 電動(dòng)自行車保持額定功率行駛的最長(zhǎng)時(shí)間是2 h
【答案】D
【跟蹤短訓(xùn)】
1．如圖所示，用輸出電壓為1.4 V，輸電電流為100 mA的充電器對(duì)內(nèi)阻為2 Ω的鎳-氫電池充電．下列說法正確的是( )．
A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為0.12 W
B．充電器輸出的電功率為0.14 W
C．充電時(shí)，電池消耗的熱功率為0.12 W
D．充電器把0.14 W的
6、功率儲(chǔ)存在電池內(nèi)
【答案】 AB
【解析】 充電器對(duì)電池的充電功率為P總＝UI＝0.14 W，電池充電時(shí)的熱功率為P熱＝I2r＝0.02 W，所以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為P化＝P總－P熱＝0.12 W，因此充電器把0.12 W的功率儲(chǔ)存在電池內(nèi)，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤．
2．一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓220 V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計(jì))，均正常工作．用電流表分別測(cè)得通過電飯煲的電流是5.0 A，通過洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是0.50 A，則下列說法中正確的是( )．
A．電飯煲的電阻為44 Ω，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為440 Ω
B．電飯煲消耗的電功率為1 555 W，
7、洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)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(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.6×103 J
D．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍
【答案】 C
【解析】 一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220 V的電源上，電飯煲可視為純電阻，電飯煲的電阻為R＝U/I＝44 Ω，洗衣機(jī)主要元件是電動(dòng)機(jī)，不能利用歐姆定律計(jì)算線圈的電阻，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電飯煲消耗的電功率為P＝UI＝220×5 W＝1 100 W，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P＝UI＝110 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為Pt＝1 100 W×60 s＝6.6×1
8、04 J，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為Pt＝110 W×60 s＝6.6×103 J，選項(xiàng)C正確．電飯煲發(fā)熱功率是I2R＝52×44 W＝1 100 W，根據(jù)題述不能計(jì)算出洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻和發(fā)熱功率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
3. 如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12 V，內(nèi)阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻R0′＝1 Ω，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1時(shí)可使甲電路輸出功率最大，調(diào)節(jié)R2時(shí)可使乙電路輸出功率最大，且此時(shí)電動(dòng)機(jī)剛好正常工作(額定輸出功率為P0＝2 W)，則R1和R2的值分別為( )．
A．2 Ω，2 Ω B．2 Ω，1.5 Ω
C．1.5 Ω，1.5 Ω
9、 D．1.5 Ω，2 Ω
【答案】 B
【典例3】已知電源內(nèi)阻r＝2 Ω，燈泡電阻RL＝2 Ω，R2＝2 Ω，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值為3 Ω，如圖所示，將滑片P置于最左端，閉合開關(guān)S1、S2，電源的輸出功率為P0，則( )
A．滑片P向右滑動(dòng)，電源輸出功率一直減小
B．滑片P向右滑動(dòng)，電源輸出功率一直增大
C．?dāng)嚅_S2，電源輸出功率達(dá)到最大值
D．滑片P置于最右端時(shí)，電源輸出功率仍為P0
【答案】 D
【解析】 閉合開關(guān)S1、S2，外電路總電阻R＝R1＋R并＝R1＋1 Ω，當(dāng)R＝r＝2 Ω時(shí)，電源輸出功率最大，根據(jù)電源輸出功率與外電路電阻的關(guān)系
10、圖像(如圖所示)可知，
滑片P從最左端向右滑動(dòng)，外電路總電阻從4 Ω減小到1 Ω，電源輸出功率先增大再減小，故A、B錯(cuò)誤；滑片P在最左端時(shí)，斷開S2，外電路總電阻R＝R1＋R2＝5 Ω≠r，電源的輸出功率不是最大，故C錯(cuò)誤；當(dāng)滑片P在最左端時(shí)，R＝R1＋R并＝4 Ω，電流I＝＝(A)，電源的輸出功率為P0，則P0＝I2R＝(W)；當(dāng)滑片在最右端時(shí)，R′＝R并＝1 Ω，電流I′＝＝(A)，電源的輸出功率為P′＝I′2R′＝(W)＝P0，故D正確。
【典例4】在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源(設(shè)E、r是定值)向變化的外電阻供電時(shí)，關(guān)于電源的輸出功率P隨外電阻R變化的規(guī)律如圖所示。下列判斷
11、中正確的是（ ）
A. 當(dāng)R＝r時(shí)，電源有最大的輸出功率
B. 電源內(nèi)阻消耗的功率隨外電阻R的增大而增大
C. 電源的功率P總隨外電阻R的增大而增大
D. 電源的效率η隨外電阻R的增大而增大
【答案】AD
【解析】
【跟蹤短訓(xùn)】
1. 如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻保持不變，下列說法中正確的是（ ）
A. 閉合電路中，電流總是從電勢(shì)高的地方流向電勢(shì)低的地方
B. 越大，路端電壓越大
C. 越大，電源的輸出功率越大
D. 阻值不同，電源的輸出功率可能相同
【答案】BD
2．如圖所示，閉合開關(guān)S后，A燈與B燈均發(fā)光，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的
12、滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，以下說法中正確的是( )．
A．A燈變亮
B．B燈變亮
C．電源的輸出功率可能減小
D．電源的總功率增大
【答案】 AC
【解析】 滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)，R的阻值增大，外電路的總電阻增大，由閉合電路歐姆定律知，干路的電流I＝減小，則B燈變暗，路端電壓U＝E－Ir增大，燈泡A兩端的電壓UA＝U－UB增大，A燈變亮，則A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電源的輸出功率P外＝可能減小，電源的總功率P＝EI減小，則C選項(xiàng)正確、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．
課后作業(yè)
1．一白熾燈泡的額定功率與額定電壓分別為36 W與36 V。若把此燈泡接到輸出電壓為18 V的電源兩端，則燈泡消耗的電功
13、率( )
A．等于36 W B．小于36 W，大于9 W
C．等于9 W D．小于9 W
【答案】B
2．(多選)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，都通過相同的電流，在相同時(shí)間內(nèi)( )．
A．電爐放熱與電動(dòng)機(jī)放熱相等
B．電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓
C．電爐兩端電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓
D．電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐的功率
【答案】 ABD
【解析】 電爐屬于純電阻，電動(dòng)機(jī)屬于非純電阻，對(duì)于電爐有：U＝IR，放熱Q＝I2Rt，消耗功率P＝I2R，對(duì)于電動(dòng)機(jī)有：U>IR，放熱Q＝I2Rt，消耗功率P＝UI>I2R.
3．(多選)下列關(guān)于電功
14、、電功率和焦耳定律的說法中正確的是( )．
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＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝t只適用于純電阻的電路
C．在非純電阻的電路中，UI>I2R
D．焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路
【答案】 BCD
【解析】 電功率公式P＝，功率越大，表示電流做功越快．對(duì)于一段電路，有P＝IU，I＝，焦耳熱Q＝2Rt，可見Q與P、U、t都有關(guān)．所以，P越大，Q不一定越大，A不對(duì)．W＝UIt是電功的定義式，適用于任何電路，而I＝只適用于純電阻的電路，B對(duì)．在非純電阻的電路中，電流所做的功＝焦耳熱＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I
15、2R，C正確．Q＝I2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中產(chǎn)生的焦耳熱，D正確．
4．電子產(chǎn)品制作車間里常常使用電烙鐵焊接電阻器和電容器等零件，技術(shù)工人常將電烙鐵和一個(gè)燈泡串聯(lián)使用，燈泡還和一只開關(guān)并聯(lián)，然后再接到市電上(如圖7－1－11所示)，下列說法正確的是( )．
A．開關(guān)接通時(shí)比開關(guān)斷開時(shí)消耗的總電功率大
B．開關(guān)接通時(shí)，燈泡熄滅，只有電烙鐵通電，可使消耗的電功率減小
C．開關(guān)斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，電烙鐵也通電，消耗的總功率增大，但電烙鐵發(fā)熱較少
D．開關(guān)斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，可供在焊接時(shí)照明使用，消耗總功率不變
【答案】 A
【解析】 開關(guān)接通時(shí)，燈泡被短路，燈泡熄
16、滅，電路的總電阻變小，電路的總功率P＝變大，電烙鐵的功率變大．
5．兩個(gè)電池1和2的電動(dòng)勢(shì)E1>E2，它們分別向同一電阻R供電，電阻R消耗的電功率相同。比較供電時(shí)電池1和2內(nèi)部消耗的電功率P1和P2及電池的效率η1和η2的大小，則有( )
A．P1>P2，η1>η2 B．P1>P2，η1<η2
C．P1η2 D．P1
17、電動(dòng)機(jī)做功為W2，產(chǎn)生的熱量為Q2，則有( )
A．U1＝U2，Q1U2，Q1＝Q2
【答案】B
【解析】 電阻R和電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，流過兩用電器的電流相同。電阻R跟電動(dòng)機(jī)線圈的電阻相等，由焦耳定律可知兩者產(chǎn)生的熱量相等，即Q1＝Q2。電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)為非純電阻用電器，消耗的電能絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以電流通過電動(dòng)機(jī)做的功要大于電流通過電阻R做的功，即W1
18、程的逆過程?，F(xiàn)用充電器為一手機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖所示。已知充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。下列說法正確的是
A. 充電器的輸出電功率為
B. 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為
C. 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為
D. 充電效率為％
【答案】C
8．如圖所示，玩具電動(dòng)機(jī)、電流表、開關(guān)盒電池組成閉合電路．閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流表的讀數(shù)比正常工作時(shí)的讀數(shù)要大；當(dāng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后用手輕觸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸，使轉(zhuǎn)速逐漸變慢，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)逐漸變大，則以下說法中正確的是( )
A. 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)較小，因此電流表的讀數(shù)較大
B. 用手
19、輕觸電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)較大，因此電流表的讀數(shù)較大
C. 用手輕觸使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗功率最小
D. 為防止電動(dòng)機(jī)燒壞，在啟動(dòng)時(shí)可以先加較小電壓，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后再改為額定電壓
【答案】AD
點(diǎn)晴：本題關(guān)鍵明確電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流，反電動(dòng)勢(shì)與原電動(dòng)勢(shì)越接進(jìn)，電流越小。
9．如圖所示的電路，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻恒定且不可忽略．初始時(shí)刻，電路中的電流等于I0，且觀察到電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電路中的電流減小為I0的一半，觀察到電動(dòng)機(jī)仍在轉(zhuǎn)動(dòng)．不考慮溫度對(duì)電阻的影響，下列說法正確的是（ ）
A. 電源的熱功率減為初始時(shí)的一半
B. 電源的總功
20、率減為初始時(shí)的一半
C. 電動(dòng)機(jī)的熱功率減為初始時(shí)的一半
D. 變阻器的功率減為初始時(shí)的四分之一
【答案】B
【解析】AC、電源的內(nèi)阻和電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻不變，根據(jù)公式知：電路中的電流減小為的一半，則電源的熱功率減為初始時(shí)的，電動(dòng)機(jī)的熱功率減為初始時(shí)的，故A、C錯(cuò)誤；
B、根據(jù)P=EI知：電路中的電流減小為的一半，而電源的電動(dòng)勢(shì)不變，則電源的總功率減為初始時(shí)的一半，故B正確；
D、電路中的電流減小為的一半，說明變阻器接入電路的電阻增大，所以由知變阻器的功率大于初始時(shí)的，故D錯(cuò)誤；
故選B。
10. 一輛電動(dòng)觀光車蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)空載的電動(dòng)觀光車以大小為v的速度勻速行駛
21、時(shí)，流過電動(dòng)機(jī)的電流為I，電動(dòng)車的質(zhì)量為m，電動(dòng)車受到的阻力是車重的k倍，忽略電動(dòng)觀光車內(nèi)部的摩擦，則( )．
A．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為R＝
B．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為R＝－
C．電動(dòng)車的工作效率η＝
D．電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱效率η＝
【答案】 BCD
【解析】 根據(jù)能量守恒定律，EI＝I2R＋kmgv，所以電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為R＝－，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；電動(dòng)車的工作效率等于輸出功率與總功率之比，即η＝，所以C正確；電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱效率η＝，D正確．
11. 如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出。閉合開關(guān)S，下列說法正確的有( )
A．路端電壓為10 V
22、B．電源的總功率為10 W
C．a(chǎn)、b間電壓的大小為5 V
D．a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1 A
【答案】AC
12．如圖所示的電路中，兩平行金屬板之間的帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，電流表和電壓表均為理想電表，由于某種原因燈泡L的燈絲突然燒斷，某余用電器均不會(huì)損壞，則下列說法正確的是( )
A．電流表、電壓表的讀數(shù)均變小
B．電源內(nèi)阻消耗的功率變大
C．液滴將向上運(yùn)動(dòng)
D．電源的輸出功率變大
【答案】C
13．如圖所示電路， 電源電動(dòng)勢(shì)為E，串聯(lián)的固定電阻為R2，滑動(dòng)變阻器的總電阻為R1，電阻大小關(guān)系為R1＝R2＝r，則在滑動(dòng)觸頭從a端移動(dòng)到b端的過程中，
23、下列描述中正確的是( )．
A．電路中的總電流先減小后增大
B．電路的路端電壓先增大后減小
C．電源的輸出功率先增大后減小
D．滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先減小后增大
【答案】 AB
【解析】 在滑動(dòng)觸頭從a端移動(dòng)到b端的過程中，R1接入電路的電阻(實(shí)際上是RaP與RbP的并聯(lián)電阻)先增大后減小，所以電路中的總電流先減小后增大，電路的路端電壓先增大后減小，A、B正確；題中R外總大于電源內(nèi)阻，外電路電阻R外越接近電源內(nèi)阻，電源輸出功率越大，滑動(dòng)觸頭從a端移動(dòng)到b端的過程中，R1接入電路的電阻先增大后減小，電源的輸出功率先減小后增大，C錯(cuò)誤；將R2＋r視為電源內(nèi)阻，在滑動(dòng)觸頭從a端移動(dòng)到b端的過程中，外電阻R1接入電路的電阻先增大后減小，滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先增大后減小，D錯(cuò)誤．
14．如圖所示是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖．電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的電流；
(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；
(3)若電動(dòng)機(jī)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)
【答案】 (1)5 A (2)550 W (3)53 kg
2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點(diǎn)專題突破 專題46 電路中的能量問題學(xué)案
