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第一节 电路中的能量转化
高中物理 · 例题与变式
同步学案 · 9 题
考生须知
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考点43 电功 电功率 焦耳定律
电功 电功率 焦耳定律
例题1.一个灯泡标有“110 V 10 W”的字样,求:
【详解】(1) 1210Ω(2)0. 091 A(3)8.26 W
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】计算题【难度】★★★☆☆
变式训练2.(多选)不考虑温度对电阻的影响,对于一个“220 V 40 W”的灯泡,下列说法正确的是( )
A.接在110 V的电路上时功率为20 W
B.接在110 V的电路上时功率为10 W
C.接在440 V的电路上时功率为160 W
D.接在220 V的电路上时功率为80 W
【答案】BC
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】多选题【难度】★★★☆☆
变式训练3.(多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要的时间为t,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么 ( )
A.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要的时间为2t
B.当线路电压为110V时,煮沸一壶水需要的时间为4t
C.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要的时间为4t
D.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要的时间为16t
【答案】BD
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】多选题【难度】★★★☆☆
变式训练4.(多选 )在某段电路中,其两端电压为U,通过的电流为I,通电时间为t,若该电路电阻为R,则关于电功和电热,下列结论正确的有 ( )
A.在任何电路中,电功UIt = I2Rt
B.在任何电路中,电功为UIt,电热为I2Rt
C.在纯电阻电路中,UIt = I2Rt
D.在非纯电阻电路中,UIt > I2Rt
【答案】BC
【详解】电动机刚停止工作时,我们发现外壳是热的,说明工作时有电能转化为内能。设电动机线圈的电 设电动机消耗的功率为P,电动机对外做功,输出的功率为P,另外,电动机工作时自身也有 电机损 能量损失,对应的功率为P,它们之间满足 P=P+P 设电动机两端的电压为U,通过电动机线圈的电流为I,可知P=UI 阻为R,可知P=I2R 这说明,由于电动机线圈有电阻,所以电能除了转化为机械能之外,确实还有一部分转化为内能。 电动机的转子与轴承均有摩擦,另外还有空气阻力。但若忽略这部分能量损 失,只考虑线圈发热产生的能量损失,则有P=P 损热 2、电池充电 同样,对于正在充电的电池,电能除了转化为化学能之外,还有一部分转化为内能。
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】单选题【难度】★★★☆☆
知识梳理

电功:W = UIt = I²Rt = QU,适用于任意电路。

电功率:P = UI = I²R = U²/R,三者关系需按电路类型选用。

焦耳定律:Q = I²Rt,热量与电流平方成正比。

纯电阻与非纯电阻:非纯电阻(电动机、电源)不能用 Q = UIt = I²Rt 算电功,只有 W = UIt 成立。

考点44 电动机-非纯电阻电路(1)
电动机-非纯电阻电路(1)
例题5.一个电动机线圈电阻是0.2Ω,当它两端所加电压为110 V时,通过的电流为5 A。这台电动机:
【详解】解:(1)每分钟消耗的电能:=110 x5 x60 J = 33 000 J (2)每分钟产生的热量: (3)输出功率: (4)工作效率:
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】计算题【难度】★★★☆☆
变式训练6.一个直流电动机,线圈电阻是0.5Ω,当它两端所加电压为6 V时,通过电动机的电流是2A。由此可知 ( )
A.电动机消耗的电功率为10W
B.电动机发热的功率为10W
C.电动机输出的机械功率为10W
D.电动机的工作效率为20%
【答案】C
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】单选题【难度】★★★☆☆
变式训练7.(多选)如图所示,电源与电动机连接成闭合回路。已知,电源电动势为E、内阻为r,电动机的额定电压为U、额定电流为I、线圈电阻为R。开关闭合后,电动机恰好正常工作,则
A.电动机的额定电流
B.电动机的额定电流
C.电动机输出的机械功率
D.电动机输出的机械功率
【答案】BD
【详解】待补
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】多选题【难度】★★★☆☆
变式训练8.有一个小电动机,当把它接在2 V的电压上时,通过它的电流为0.5 A,此时电动机不转。 若将该电动机接在24 V电压上时,通过它的电流为2A,电动机正常运转(设电动机的内阻不变)。求电动机正常运转时输出的机械功率。
【详解】32 W
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】计算题【难度】★★★☆☆
变式训练9.如图所示的电路中,A、B两点间的电压恒为60 V,电阻R =2Ω,电动机的内阻R0 = 1.6Ω,电压表的示数为50 V,电动机正常工作,求电动机的输出功率。
题图
【详解】210 W 由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路,电源内部是内电路。 ①在金属导体中,能够自由移动的电荷是自由电子。但电流的方向为正电荷移动的方向,下面按正电 荷的移动进行讨论。 ②在电源内部,存在着由正极指向负极的电场。在这个电场中,静电力阻碍正电荷向正极移动。因此, 在电源内部要使正电荷向正极移动,就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行。我们把 这种力叫作非静电力。 ③从能量转化的角度看,电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 ④在电源内部,电源移动电荷,增加电荷的电势能。在物理学中,我们用非静电力所做的功与所移动 的电荷量之比来表示电源的这种特性,叫作电动势。 ⑤电动势由电源中非静电力的特性决定,跟外电路无关。对于常用的干电池来说,电动势跟电池的体 积无关。
【来源】例题与变式·必修第三册·第一节 电路中的能量转化【题型】计算题【难度】★★★☆☆
知识梳理

非纯电阻:电动机、电源等,电能转化为机械能/其他形式能,UIt ≠ I²Rt。

反电动势:电动机线圈自身产生的电动势,与外加电压方向相反。

效率:η = W有用/W总 = (UI - I²r)/(UI),反电动势是电动机的「内阻压降」。