備戰(zhàn)2021年中考科學(xué)考點(diǎn)18 電功和電功率2原卷解析

考點(diǎn)18電功和電功率2三、電熱器1．電流的熱效應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)可探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的影響因素。實(shí)驗(yàn)原理是根據(jù)煤油在玻璃管里上升的高度來判斷電流通過電阻絲通電產(chǎn)生熱量的多少。實(shí)驗(yàn)采用煤油的原因是煤油比熱容小且絕緣。2．焦耳定律電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。計(jì)算公式：Q＝I2Rt(適用于所有電路)，對于純電阻電路可推導(dǎo)出：Q＝UIt＝U2t/R＝W＝Pt。3．電熱器利用電流的熱效應(yīng)制成的發(fā)熱設(shè)備。電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點(diǎn)高的合金制成。1.[2018·杭州拱墅區(qū)二模]如圖所示是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時間后，右側(cè)U形管中液面高度差比左側(cè)的大。下列說法正確的是()A．左側(cè)容器中電阻絲的阻值比右側(cè)容器中的大B．該裝置用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系C．該裝置可以用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟通電時間的關(guān)系D．U形管中液面高度發(fā)生變化是因?yàn)閁形管中液體的熱脹冷縮造成的【答案】C【解析】觀察裝置圖可知，右側(cè)液柱高度差更大，右側(cè)升溫更高，所以右側(cè)電阻更大。該裝置是串聯(lián)的，電流相等，所以該裝置可用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻大小的關(guān)系，也可通過控制通電時間不同來觀察升溫情況。U形管中液面高度發(fā)生變化是因?yàn)槊荛]容器中空氣的熱脹冷縮造成的。2．[2018·聊城]小明同學(xué)家的電能表上標(biāo)有“3000r/(kW·h)”的字樣，他將家中的其他用電器都與電源斷開，僅讓電水壺在額定電壓下工作，觀察1min內(nèi)電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了45r，則下列說法不正確的是()A．電水壺是利用電流的熱效應(yīng)來工作的B．燒水過程中消耗的電能為5.4×105JC．電水壺的額定功率為900WD．當(dāng)實(shí)際電壓只有額定電壓的90%時，電水壺的實(shí)際功率為729W【答案】B【解析】所有的電熱器都是利用電流的熱效應(yīng)來工作的。燒水過程中消耗的電能W＝45r/3000r/(kW·h)＝0.015kW·h＝0.015×3.6×106J＝5.4×104J；電水壺的額定功率P＝W/t＝5.4×104J/60s＝900W；因?yàn)镻＝U2/R，設(shè)R為定值，則P額/P實(shí)＝Ueq\o\al(2,額)/Ueq\o\al(2,實(shí))，代入數(shù)據(jù)可得P實(shí)＝729W。3．[2018·深圳]如圖為“探究焦耳定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個相同的燒瓶中密封初溫相同、質(zhì)量相等的煤油，通電一段時間后，右側(cè)玻璃管中液面比左側(cè)高。下列說法正確的是()A．通過玻璃管中液面的高度判斷電流產(chǎn)生熱量的多少，這種方法是控制變量法B．右側(cè)電阻絲的阻值比左側(cè)小C．通過右側(cè)電阻絲的電流比左側(cè)小D．該裝置用于探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少與電阻大小的關(guān)系【答案】D【解析】該實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法，所要控制的是相同的電流、相同煤油的量、相同的通電時間等，而通過玻璃管中液面的高度判斷電流產(chǎn)生熱量的多少是利用了轉(zhuǎn)換法。從煤油上升的高度可以判斷右側(cè)電阻絲的電阻應(yīng)該更大。兩個電阻絲采用串聯(lián)，通過的電流是相等的。4.有兩根電阻絲R1、R2和一個電源E，且電源E兩端電壓保持不變。如果只將電阻絲R1接在電源E兩端，電阻絲R1在120s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為12Q；如果將電阻絲R1、R2并聯(lián)接在電源E兩端，電阻絲R1、R2在60s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量為8Q，則(

)A.R1∶R2＝1∶4

B.R1∶R2＝1∶3

C.如果將電阻絲R1、R2串聯(lián)接在電源E兩端，為使電阻絲R1、R2產(chǎn)生的總熱量為4Q，則需要通電的時間為320s

D.如果將電阻絲R1、R2串聯(lián)接在電源E兩端，為使電阻絲R1、R2產(chǎn)生的總熱量為4Q，則需要通電的時間為150s【答案】B【解析】根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，熱量與時間成正比，因此R1在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q1=60s120s×12Q=6Q;

那么電阻R2在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q2=Q總-Q1=8Q-6Q=2Q；

根據(jù)焦耳定律Q=U2R可知，熱量與電阻成反比；

即R1R2=Q2Q1=2Q6Q=13，故B正確，而A錯誤；【答案】2100；通電時間【解析】（1）煤油吸收的熱量為：Q=cm△t=2.1×103J/(kg·℃)×0.2kg×5℃=2100J；

（2）利用該裝置還可以探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系。6.（2020·慈溪模擬）某興趣小組利用圖甲裝置探究電流熱效應(yīng)的影響因素，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將阻值為10歐和20歐的電阻絲分別置于A、B兩個盛滿煤油的燒瓶中，按圖甲所示連接電路。②閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移至某一位置，記錄此時電流表的讀數(shù)I。通電一段時間，記錄A、B燒瓶的玻璃管內(nèi)液面的變化高度分別為Δh1、Δh2。③斷開開關(guān)，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置。④閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，使電流表的讀數(shù)為2I。當(dāng)通電時間與步驟②相同時，記錄A、B燒瓶的玻璃管內(nèi)液面的變化高度分別為Δh3、Δh4，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。電流大小燒瓶玻璃管內(nèi)液面的變化高度A燒瓶(RA=10歐)B燒瓶(RB=20歐)IΔh1Δh22IΔh3Δh4（1）步驟②中的電流表示數(shù)如圖乙所示，此時電流為________安。（2）本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)串聯(lián)電路來研究電阻對電流產(chǎn)生熱量的影響，可以控制哪些變量相同？________。（3）小科認(rèn)為：只要選擇“Δh1、Δh2、Δh3、Δh4”四個量中的某兩個量進(jìn)行比較，就能說明“對電流產(chǎn)生熱量多少的影響，電流比電阻更大”，請比較這兩個量的大小關(guān)系：________?！敬鸢浮浚?）0.24（2）電流和通電時間（3）h3>h2【解析】（1）根據(jù)乙圖可知，電流表選擇量程0~0.6A，分度值為0.02A，那么此時的電流為：0.2A+0.02A×2=0.24A；

（2）本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)串聯(lián)電路來研究電阻對電流產(chǎn)生熱量的影響，可以控制電流和通電時間相同；

（3）科認(rèn)為：只要選擇“Δh1、Δh2、Δh3、Δh4”四個量中的某兩個量進(jìn)行比較，就能說明“對電流產(chǎn)生熱量多少的影響，電流比電阻更大”，這兩個量的大小關(guān)系為：△h3>△h2。7.用如圖甲所示的裝置探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，相同燒瓶內(nèi)裝滿了煤油。（1）燒瓶中裝入的煤油是________(選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”)。（2）請根據(jù)實(shí)物電路，在虛線框圖乙內(nèi)畫出對應(yīng)的電路圖。（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應(yīng)________，通過R1的電流________通過R2的電流。（4）通電一段時間后，燒瓶Ⅱ中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說明________。（5）小紅用如圖丙所示的裝置，進(jìn)一步探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)測量，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流的關(guān)系圖線。根據(jù)焦耳定律可知，圖丁中能正確反映h－I關(guān)系的是________。（6）如圖所示是人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦薪?jīng)常使用的一種插線板?，F(xiàn)在市場上有一些劣質(zhì)插線板，經(jīng)質(zhì)檢部門檢查發(fā)現(xiàn)，部分劣質(zhì)插線板電源線芯線比合格產(chǎn)品細(xì)。請根據(jù)焦耳定律解釋使用這種插線板將會存在什么隱患?！敬鸢浮浚?）絕緣體

（2）

（3）相等；小于

（4）在電阻和通電時間相等時，電流越大產(chǎn)生的熱量越多

（5）A

（6）在材料和長度一定時，導(dǎo)體橫截面積越小，電阻越大。劣質(zhì)插線板的電源線的芯線比合格產(chǎn)品細(xì)，則電阻大。根據(jù)Q＝I2Rt可知，在電流和通電時間一定時，電阻越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多，易發(fā)生火災(zāi)?！窘馕觥浚?）燒瓶中裝入的煤油是絕緣體；

（2）根據(jù)實(shí)物圖可知，電流從正極出發(fā)，依次經(jīng)過R1、R2和開關(guān)流回負(fù)極，然后電阻R并聯(lián)在電阻R1的兩邊，如下圖所述：

（3）探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”時，必須控制電阻和通電時間相同，而改變電流大小。電阻R2在干路上，而電阻R1在支路上，因此通過R1的電流肯定小于R2的電流，那么：為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應(yīng)相等，通過R1的電流小于通過R2的電流。

（4）通電一段時間后，燒瓶Ⅱ中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說明：在電阻和通電時間相等時，電流越大產(chǎn)生的熱量越多。

（5）根據(jù)公式Q=I2Rt可知，電流產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，根據(jù)二次函數(shù)圖像的知識可知，熱量與電流變化的圖像應(yīng)該是一條拋物線。因?yàn)椴ＡЧ軆?nèi)液面上升的高度h與產(chǎn)生的熱量成正比，所以高度h隨電流變化的圖像也是一條拋物線，故選A。

（6）在材料和長度一定時，導(dǎo)體橫截面積越小，電阻越大。劣質(zhì)插線板的電源線的芯線比合格產(chǎn)品細(xì)，則電阻大。根據(jù)Q＝I2Rt可知，在電流和通電時間一定時，電阻越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多，易發(fā)生火災(zāi)。四、電動機(jī)(非純電阻電路)的計(jì)算所謂純電阻電路指的是工作時將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。電動機(jī)屬于典型的非純電阻電路，電動機(jī)工作時將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。電動機(jī)的耗電功率即為總功，計(jì)算公式：P總＝UI。發(fā)熱功率指電動機(jī)在工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率，計(jì)算公式：P熱＝I2R(此處的R指電動機(jī)的純電阻)。電動機(jī)的機(jī)械功率不能直接求得，只能通過前兩者相減：P有＝P總－P熱＝UI－I2R。1.一臺電動機(jī)正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，線圈中通過的電流為10A．這臺電動機(jī)工作1s消耗的電能為W，產(chǎn)生的熱量為Q，則（

）A.W=3800J，Q=200J

B.W=3800J，Q=3800J

C.W=7200J，Q=200J

D.W=7200J，Q=3800J【答案】A【解析】電動機(jī)消耗的電能：；產(chǎn)生的熱量；故選A．2.（2018九上·鄞州期中）如圖為遙控直升飛機(jī)，該直升飛機(jī)的質(zhì)量是60g，當(dāng)電動機(jī)的電壓為3V，通過電動機(jī)的電流為0.1A時，該直升機(jī)恰好以0.4m/s的速度勻速豎直爬升4m。則（

）A.電動機(jī)線圈電阻30歐

B.直升飛機(jī)在爬升過程中，機(jī)械能不變

C.直升飛機(jī)在爬升過程中，機(jī)械能增加2.4J

D.10s內(nèi)電流通過電動機(jī)產(chǎn)生的熱量為3J【答案】C【解析】A.直升飛機(jī)工作時，它的線圈電阻R不等于UI，故A錯誤；

B.直升飛機(jī)在爬升過程中，質(zhì)量不變，速度不變，即動能不變；高度增大，即重力勢能增大，那么它的機(jī)械能增大，故B錯誤；

C.直升飛機(jī)在爬升過程中，增加的機(jī)械能為W=Gh=0.06kg×10N/kg×4m=2.4J，故C正確；

D.由于無法計(jì)算出線圈電阻，因此無法通過Q=I2Rt計(jì)算產(chǎn)生的熱量，故D錯誤。3.（2019九下·蕭山月考）如圖所示，電源電壓為12伏，定值電阻R的阻值為5歐。當(dāng)電動機(jī)正常工作時，電流表的示數(shù)為0.8安；電動機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)動時，電流表的示數(shù)變?yōu)?安。由此可以，電動機(jī)正常工作時的輸出功率為(

)A.4瓦

B.6.4瓦

C.5.76瓦

D.0.64瓦【答案】C【解析】電機(jī)的輸出功率就是電機(jī)對外界單位時間提供的機(jī)械能。電機(jī)的輸入功率就是電機(jī)從電源吸取的有功功率。在理論的理想的狀態(tài)下，電機(jī)的輸入功率應(yīng)該等于輸出功率，但在實(shí)際正常的工作中由于實(shí)際存在的線圈電阻、轉(zhuǎn)軸摩擦損耗等因素的影響，會有少部分的電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能（主要是熱能）而損失掉，因此輸出功率都是要小于輸入功率的。電機(jī)的輸入功率=輸出功率+損耗功率。【解答】根據(jù)圖示可知，該電路為串聯(lián)電路；

當(dāng)電動機(jī)正常工作時，定值電阻兩端的電壓UR=ＩＲ＝０.８Ａ×５Ω＝４Ｖ，電動機(jī)兩端的電壓ＵＭ＝１２Ｖ－４Ｖ＝８Ｖ，電動機(jī)消耗的功率ＰＭ＝ＩＵＭ＝０.８A×8V=6.4W；

當(dāng)電動機(jī)被卡住時，定值電阻兩端的電壓U’R=ＩＲ＝2Ａ×５Ω＝10Ｖ，電動機(jī)兩端的電壓Ｕ‘Ｍ＝１２Ｖ－10Ｖ＝2Ｖ，電動機(jī)的內(nèi)阻RM=UMI=2V2A=1Ω；

電動機(jī)正常工作時損耗的熱功率Ｐ熱＝Ｉ2RM＝（0.8A）2×1Ω4.（2018九上·柯橋月考）電動自行車有行駛工作、蓄電池充電兩種狀態(tài)，局部電路圖如圖所示，斷開S后充電插口可以外接充電器對蓄電池進(jìn)行充電，電動自行車行駛過程中，其電動機(jī)正常工作電壓為48V，此時通過電動機(jī)線圈的電流為5A，電動機(jī)線圈的電阻是0.5Ω.下列說法正確的是（

）A.對蓄電池充電時，蓄電池相當(dāng)于電路中的電源

B.電動自行車的電動機(jī)是把電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

C.電動機(jī)正常工作1min，消耗的電能為14400J

D.電動機(jī)正常工作1min，電流通過線圈產(chǎn)生的熱量為14400J【答案】C【解析】（1）蓄電池有兩個角色，充電時是電源，用電時是用電器；

（2）電流通過任何導(dǎo)體都會發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

（3）已知電壓、電流和時間根據(jù)公式W=UIt計(jì)算電動機(jī)消耗的電能；

（4）已知電流、電阻和通電時間根據(jù)公式Q=I2Rt計(jì)算線圈產(chǎn)生的熱量。

A.對蓄電池充電時，蓄電池相當(dāng)于電路中的用電器，故A錯誤；

B.電動自行車的電動機(jī)除了把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能外，還會有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯誤；

C.電動機(jī)正常工作1min，消耗的電能為：W=UIt=48V×5A×60s=14400J，故C正確；

D.電動機(jī)正常工作1min，電流通過線圈產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=（5A）2×5A×0.5Ω=62.5J，故D錯誤。5.（2020·寧波模擬）如圖是小金研究電動機(jī)轉(zhuǎn)動是否對小燈泡亮度有影響的電路圖。開始小金先抓住轉(zhuǎn)軸合上開關(guān)，觀察小燈泡的亮度；接著放開轉(zhuǎn)軸讓電動機(jī)轉(zhuǎn)動，繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化（已知：小燈泡的電阻為R，電動機(jī)線圈電阻為r，電源電壓為U）。由此請你回答：（1）在電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，電流所做的功________電流在電路中產(chǎn)生的熱量（選填“大于”“等于”或“小于”）（2）小金判斷電動機(jī)轉(zhuǎn)動后小燈泡會更亮，你認(rèn)為小金的判斷正確嗎？并根據(jù)學(xué)過的知識給以解釋。

【答案】（1）大于

（2）當(dāng)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，電能全部轉(zhuǎn)化為小燈泡和細(xì)圈電阻上的熱能，所以W=Q，U1I1t=I21(R+r)t，得I1=UR+r；

當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，電能轉(zhuǎn)化為電動機(jī)的機(jī)械能和小燈泡和細(xì)圈電阻上的熱能，所以W2>Q2，U2I2t>I22(R+r)t，得I2<U（1）在電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，電流做所做的功分為兩部分，一是轉(zhuǎn)化為電動機(jī)的機(jī)械能，二是轉(zhuǎn)化為熱能。所以電流做的功大于電流在電路中產(chǎn)生的熱量；6.一輛電動自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)表：規(guī)格后輪驅(qū)動直流電機(jī)車型26英寸額定輸出功率120W整車質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載量120kg額定電流4.0A請根據(jù)上表計(jì)算：(1)此車電機(jī)的內(nèi)阻。(2)在額定電壓下，電機(jī)突然卡死時，電機(jī)的總功率?！敬鸢浮?.5Ω640W【解析】由表格讀出電機(jī)的額定電壓U＝40V，額定電流I＝4A，額定輸出功率即有用功率為P有＝120W。(1)電機(jī)的總功率即電功率P總＝UI＝40V×4A＝160W，電機(jī)發(fā)熱功率P熱＝P總－P有，P熱＝I2R，則P總－P有＝I2R，R＝(P總－P有)/I2＝(160W－120W)/(4A)2＝2.5Ω。(2)若電機(jī)突然卡死，則電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時電機(jī)電路是純電阻電路，歐姆定律成立，電機(jī)的總功率P＝U2/R＝(40V)2/2.5Ω＝640W。7.（2020·富陽模擬）電動機(jī)工作時將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但因?yàn)榫€圈有電阻也會有電能轉(zhuǎn)化為電熱。如圖所示，將線圈電阻為r的電動機(jī)接到電源電壓U上時，流過電動機(jī)線圈的電流為I。（1）推導(dǎo)：電動機(jī)的效率（機(jī)械能占消耗電能的百分比）η＝U-（2）若電動機(jī)的額定電流I＝1A，電動機(jī)線圈電阻r＝0.5Ω，工作t＝1min時間內(nèi)對外輸出的機(jī)械能為W＝150J。試求：①1min時間內(nèi)消耗的電能。②電動機(jī)兩端的電壓為多少？【答案】（1）電動機(jī)消耗的電能：W總＝UIt線圈產(chǎn)生的熱量：Q＝I2rt則電能轉(zhuǎn)化的機(jī)械能（有用的能量）：W有＝W總﹣Q＝UIt﹣I2rt＝It（U﹣Ir）故電動機(jī)的效率（機(jī)械能占消耗電能的百分比）：η＝W有W總×100%＝It（U-I②U=W/It=180J/(1A*60S)=3V【解析】（1）首先根據(jù)W總＝UIt計(jì)算電動機(jī)消耗的電能，然后根據(jù)Q＝I2rt計(jì)算電動機(jī)產(chǎn)生的熱量，接下來根據(jù)W有＝W總﹣Q計(jì)算出轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能，最后根據(jù)

η＝W有W總計(jì)算電動機(jī)的效率。

（2）①首先根據(jù)Q＝I2rt計(jì)算電動機(jī)產(chǎn)生的熱量，然后根據(jù)W8.（2020·紹興模擬）某同學(xué)根據(jù)如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：先用夾子夾住電動機(jī)轉(zhuǎn)抽使其不能轉(zhuǎn)動，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)，后松開夾子，使電動機(jī)轉(zhuǎn)抽轉(zhuǎn)動，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)。數(shù)據(jù)記錄如下：U(V)I(A)W(J)Q(J)不轉(zhuǎn)動0.20.2W1Q1轉(zhuǎn)動3.01.2W2Q2利用上表數(shù)據(jù)計(jì)算和分析：（1）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，通電10s，電動機(jī)所做的電功W1和所產(chǎn)生的熱量Q1。（2）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，通電10s，電動機(jī)所做的電功W2和所產(chǎn)生的熱量Q2。（3）試比較W1和Q1的大小關(guān)系以及W2和Q2的大小關(guān)系，并分析其原因?！敬鸢浮浚?）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，通電10s電動機(jī)所做的電功：W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；R=U1/I1=0.2V/0.2A=1Ω通電10s電動機(jī)所產(chǎn)生的熱量：Q1=I21Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J（2）電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，通電10s電動機(jī)所做的電功：W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，其線圈的電阻R不變，仍然為1Ω，通電10s電動機(jī)所產(chǎn)生的熱量：Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J；（3）通過上述計(jì)算可得,W1=Q1,W2>Q2；電動機(jī)未轉(zhuǎn)動時,電流流經(jīng)電動機(jī)線圈時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W1=Q1;電動機(jī)轉(zhuǎn)動時,電流流經(jīng)電動機(jī)線圈時電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W2>Q2.【解析】（1）當(dāng)電動機(jī)不轉(zhuǎn)時，電壓為0.2V，電流為0.1A，首先根據(jù)R=U1I1計(jì)算出線圈電阻，然后根據(jù)W1=U1I1t計(jì)算電動機(jī)所做的功，根據(jù)Q1=I12Rt計(jì)算電動機(jī)產(chǎn)生的熱量即可；

（2）當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，根據(jù)W2=U2I2t計(jì)算電動機(jī)做的功，根據(jù)Q2=I9.（2020·江干模擬）為了防止電動機(jī)損壞，往往在電動機(jī)工作時需要與保護(hù)電阻串聯(lián)，原理圖如圖所示，已知電源電壓為U總=6V，電動機(jī)線圈有電阻，保護(hù)電阻R=4Ω。閉合開關(guān)后，電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動，此時電動機(jī)兩端電壓UM=2V，試求：（1）電路中電流為多少安？（2）電路中消耗的總電功率為多少瓦？（3）分析比較電動機(jī)輸出功率和輸入功率的大小，從能量轉(zhuǎn)化的角度談?wù)劧卟煌脑??！敬鸢浮浚?）I=U總-UMR=6V-2V4Ω【解析】（1）首先根據(jù)U=U總-UM計(jì)算出電阻R兩端的電壓，再根據(jù)I=UR計(jì)算電路中的電流；

（2）已知電路電流和總電壓，根據(jù)公式P總=U總1.（2019九上·嘉興期末）如圖為”探究焦耳定律”的實(shí)驗(yàn)示意圖。用該實(shí)驗(yàn)裝置在“研究電流做功產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時，可以確保甲、乙兩裝置的（

）A.電阻相等和電流相等

B.通電時間相等和電流相等

C.電阻相等和通電時間相等

D.電壓相等、通電時間相等、電流相等【答案】B【解析】由焦耳定律Q＝I2Rt可知，電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體中的電流、電阻及通電時間有關(guān)，探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需采用控制變量法，控制相同的電流和相同的通電時間，并選用不同的電阻絲，B符合題意。

2.一臺電動機(jī)正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，線圈中通過的電流為10A．這臺電動機(jī)工作1s消耗的電能為W，產(chǎn)生的熱量為Q，則（

）A.W=3800J，Q=200J

B.W=3800J，Q=3800J

C.W=7200J，Q=200J

D.W=7200J，Q=3800J【答案】A【解析】電動機(jī)消耗的電能：；產(chǎn)生的熱量；故選A．3.（2020九上·海曙期末）如圖甲所示，R1為定值電阻，滑動變阻器R2的滑片從最左端a滑到最右端b的過程中，R2消耗的電功率P與其兩端電壓U的關(guān)系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是(

)A.R1的阻值為20Ω

B.R2的最大阻值為30Ω

C.電源電壓為8V

D.該電路消耗的最大電功率為3.6W【答案】D【解析】（1）首先根據(jù)乙圖，利用公式I=PU計(jì)算出電流，然后再根據(jù)串聯(lián)電路U總=U1+U2列出兩個方程，聯(lián)立計(jì)算出R1的阻值和電源電壓；

（2）當(dāng)滑片在b端時，變阻器接入的阻值最大，根據(jù)乙圖，利用公式R2=U2【解答】根據(jù)甲圖可知，電阻R1與變阻器R2串聯(lián)，電壓表測R2的電壓，電流表測總電流。

根據(jù)乙圖可知，當(dāng)P2=0.8W時，電壓表的示數(shù)為2V，

根據(jù)公式I=PU和U總=U1+U2得到：U總=0.8W2V×R1+2V

①；

當(dāng)P2=0.5W時，電壓表的示數(shù)為5V，

根據(jù)公式I=PU和U總=U1+U2得到：U總=0.5W5V×R1+5V

②；

①②聯(lián)立計(jì)算得到：U總=6V，R1=10Ω；

故A、C錯誤；4.（2016·濱江模擬）用一臺直流電動機(jī)提升質(zhì)量為200kg的重物，讀得并聯(lián)在電動機(jī)兩端電壓表讀數(shù)為220V，串聯(lián)在電動機(jī)電路中的電流表讀數(shù)為5A，若此電動機(jī)在8s內(nèi)能將重物提升4m，則此電動機(jī)的電阻和效率為（g=10N/kg，不計(jì)摩擦損失的能量）（

）A.44Ω、91%

B.4Ω

、

91%

C.1.2Ω

、72.7%

D.12Ω

、72.7%【答案】B【解析】（1）電流通過直流電動機(jī)做功，消耗電能（W電=UIt）轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（W機(jī)=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)=I2Rt求電動機(jī)線圈的電阻；（2）知道了消耗的電能（總能量）和轉(zhuǎn)化的機(jī)械能（有用能量），利用效率公式求直流電動機(jī)工作時的機(jī)械效率．【解答】（1）在8s內(nèi)電流通過直流電動機(jī)做功（消耗電能）：W電=UIt=220V×5A×8s=8800J，在時間8s內(nèi)得到的機(jī)械能：W機(jī)=Gh=mgh=200kg×10N/kg×4m=8000J，在時間8s內(nèi)，在電動機(jī)線圈的電阻轉(zhuǎn)化的內(nèi)能：W內(nèi)=I2Rt=W電﹣W機(jī)=8800J﹣8000J=800J所以R=W內(nèi)I2η=W機(jī)W電5.（2020·臺州模擬）某品牌手機(jī)充電寶，上面標(biāo)有電壓為5V，容量為12000mA·h，它充滿電后，可以儲存的電能是________J；在充電過程中，將電能轉(zhuǎn)化為________能儲存?！敬鸢浮?.16×105；化學(xué)【解析】（1）充滿電后，電池儲藏的電能：W=UIt=5V×12A×3600s=2.16×105J；

（2）在充電過程中，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存。6.如圖所示,電源電壓恒為12V。閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的阻值為10Ω時,電壓表的示數(shù)為10V,此時電動機(jī)正常工作,則滑動變阻器消耗的功率是________W;若電動機(jī)內(nèi)部線圈的電阻為2Ω,則通電5min電流通過電動機(jī)內(nèi)部線圈產(chǎn)生的熱量是________J。

【答案】0.4；24【解析】（1）首先根據(jù)U變=U總-UM計(jì)算出變阻器兩端的電壓，然后根據(jù)I變=U變R變計(jì)算出通過串聯(lián)電路的總電流，最后根據(jù)P變=U變I變計(jì)算變阻器消耗的功率；

（2）已知電動機(jī)的線圈電阻和時間，根據(jù)公式Q=I2Rt計(jì)算出線圈產(chǎn)生的熱量。

【解答】（1）變阻器和電動機(jī)串聯(lián)，

那么變阻器的電壓為：U變=U總-UM=12V-10V=2V；

通過電路的電流I=I變=U變7.（2019九上·浦江月考）如圖是某款電熱水龍頭的電路原理圖。R1、R2為電熱絲，通過旋轉(zhuǎn)手柄可使扇形開關(guān)S同時接觸兩個相鄰觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)冷水、溫水、熱水擋之間的切換。當(dāng)開關(guān)同時接觸2、3觸點(diǎn)時，水龍頭放出的是________水（選填“冷”、“溫”“熱”）。若R2=2R1，水龍頭在溫水擋正常工作時電功率為2000W，則它在熱水擋正常工作lmin消耗的電能為________J?！敬鸢浮繙兀?.8×105【解析】（1）當(dāng)開關(guān)接1和2時，電路為斷路，沒有熱量產(chǎn)生，因此為冷水檔；當(dāng)開關(guān)接2和3時，只有電阻R1在工作；當(dāng)開關(guān)接3和4時，兩個電阻并聯(lián)，因此并聯(lián)時的電阻肯定小于R1；根據(jù)公式P=U2R可知，并聯(lián)時的功率肯定大于R1自己的功率，因此當(dāng)開關(guān)接2和3時，為溫水檔；當(dāng)開關(guān)接3和4時，為熱水檔；

（2）當(dāng)開關(guān)接3和4時，R1和R2并聯(lián)，

根據(jù)公式P1P2=R2R1得到：2000WP2=21；

解得：P8.如圖甲所示是一種常見的電熱水袋，圖乙是它的電路結(jié)構(gòu)示意圖，其性能指標(biāo)如表中所示。額定電壓額定加熱功率指示功率袋內(nèi)充水自動斷電溫度220V500W≤0.2W1kg65℃（1）由題意可知，紅色指示燈L的電阻比發(fā)熱體R的電阻要________(選填“大”或“小”)得多。（2）為了使用電熱水袋更加安全，有的電熱水袋里使用雙重溫控開關(guān)保護(hù)，也就是把兩個溫控開關(guān)________(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)起來使用?！敬鸢浮浚?）大（2）串聯(lián)【解析】（1）根據(jù)表格可知，指示燈的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)熱體的功率；根據(jù)圖片可知，二者并聯(lián)，那么它們的電壓相等。根據(jù)R=U29.（2020·慈溪模擬）如圖所示是一直流電動機(jī)提升重物的裝置。已知重物質(zhì)量m=60kg，電源電壓U=220V保持不變，電動機(jī)線圈的電阻R=10Ω，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動機(jī)以某一速度勻速向上提升重物時，電路中的電流I=4A。（1）電源的輸出功率是________。（2）試從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度分析計(jì)算，重物上升的速度大小為________m/s。【答案】（1）880W（2）1.2【解析】（1）電源的輸出功率P總=U總I總=220V×4A=880W；

（2）電動機(jī)的發(fā)熱功P熱=I2R=（4A）2×10Ω=160W；

電動機(jī)的機(jī)械功率：P機(jī)械=P總-P熱=880W-160W=720W；

重物上升的速度為：v=P10.（2017九上·樂清月考）飲水機(jī)是一種常見的家用電器，其工作原理可簡化為如圖所示的電路，其中S是一個溫控開關(guān)，R1為發(fā)熱板，當(dāng)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時，開關(guān)S自動切換到另一擋，飲水機(jī)便處于保溫狀態(tài)。（1）當(dāng)S接a時處于________狀態(tài)。（填“加熱”或“保溫”）（2）若R1∶R2=1∶9，飲水機(jī)加熱時消耗功率為550W，則保溫時飲水機(jī)消耗的功率為________瓦?！敬鸢浮浚?）保溫（2）55【解析】（1）當(dāng)開關(guān)S接a時，電阻R2與R1串聯(lián)，

這時飲水機(jī)的總功率為：P=U2R總=220V2R1+R2；當(dāng)開關(guān)接b時，電阻R1單獨(dú)工作，

這時飲水機(jī)的功率為：P'=U2R'總=220V2R1；

因?yàn)椋篟總11.（2020·蕭山模擬）我們在一些場館和樓房建設(shè)工地上，常見一種“塔吊”的起重設(shè)備，其主要組成為電動機(jī)和機(jī)械兩部分，如圖所示。假設(shè)某“塔吊”配置的電動機(jī)銘牌上標(biāo)有：額定電壓380V，額定功率38kW，線圈電阻1Ω。在一次起吊中，該“塔吊”電動機(jī)正常工作50s，把質(zhì)量為3t的重物吊起44m（g取10N/kg）。求：（1）電動機(jī)吊起重物的過程中消耗的電能。（2）電動機(jī)正常工作過程中線圈產(chǎn)生的熱量。（3）該次起吊過程中“塔吊”機(jī)械部分的機(jī)械效率。【答案】（1）W電=Pt=38kW×50s=1.9×106J

（2）I=PU=38000W380V=100AQ=I2Rt=(100A)（3）W機(jī)=W電-Q=1.9×106J-5×105J=1.4×106JW物=Gh=mgh=3000kg×10N/kg×44m=1.32×106Jη=W物/W機(jī)=1.32×106J/1.4×106J=94.3%【解析】（1）根據(jù)公式W電=Pt計(jì)算消耗的電能；

（2）首先根據(jù)I=PU計(jì)算出通過線圈的電流，然后根據(jù)Q=I2Rt計(jì)算通過線圈產(chǎn)生的熱量；

（3）首先根據(jù)W機(jī)=W電-Q計(jì)算出電動機(jī)做的機(jī)械功，然后根據(jù)W物=Gh計(jì)算出有用功，最后根據(jù)12.（2019·富陽）如圖所示，電梯由質(zhì)量為1×103kg的轎廂、質(zhì)量為8×102kg的配重、定滑輪和鋼纜組成，轎廂和配重分別系在一根繞過定滑輪的鋼纜兩端，在與定滑輪同軸的電動機(jī)驅(qū)動下電梯正常工作，定滑輪與鋼纜的質(zhì)量可忽略不計(jì)，在轎廂由靜止開始向上運(yùn)行10s的過程中，轎廂的重力勢能增加了1×105J，動能增加了2×103J，該裝置的機(jī)械效率為80%，（研究表明，物體重力勢能的增加量與動能的增加量都與自身的質(zhì)量成正比）求：（1）該過程中電動機(jī)對電梯共做了多少功？

（2）該電梯的動力工作電壓為380V，正常工作時的電流為8A，則該電動機(jī)的內(nèi)部線圈上的電阻為多少歐姆？【答案】（1）因?yàn)槲矬w重力勢能的增加量與動能的增加量都與自身的質(zhì)量成正比，

所以配重重力勢能的減少量為：1×105J×8×102kg1×103kg=8×104J；

轎廂的機(jī)械能為：1×105J+2×103J=10.2×104J；

配重的動能增加量為：2×103J×8×102kg1×10313.小英家里有一個電吹風(fēng)，該電吹風(fēng)的工作原理如圖甲所示，電吹風(fēng)工作時可以吹出熱風(fēng)也可以吹出涼風(fēng)。（1）小英將電吹風(fēng)插頭接入家庭電路中，當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電風(fēng)扇與電熱絲的連接方式是________聯(lián)。（2）小英在某次用該電吹風(fēng)將頭發(fā)吹干的全過程中，為了知道這次使用電吹風(fēng)時總共消耗的電能，她把電吹風(fēng)的實(shí)際功率隨時間的變化關(guān)系用圖乙記錄了下來，請你幫她算一算，她這次吹干頭發(fā)的全過程電吹風(fēng)總共消耗的電能是多少焦耳。（3）該電吹風(fēng)的電熱絲在工作時電阻值是多少歐姆(保留兩位小數(shù))。（4）該電吹風(fēng)使用幾年后，發(fā)現(xiàn)其電熱絲變細(xì)了，則電熱絲的電阻值將如何變化?！敬鸢浮浚?）并

（2）根據(jù)功率隨時間的變化關(guān)系圖像可知：P熱＝800W，t1＝2min＝120s，P涼＝100W，t2＝3min－2min＝1min＝60s，W總＝W熱＋W涼＝P熱t(yī)1＋P涼t2＝800W×120s＋100W×60s＝1.02×105J

（3）電熱絲的功率P＝P熱－P涼＝800W－100W＝700W，由P＝UI，I＝UR得，R＝U2【解析】（1）根據(jù)甲圖可知，當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，開關(guān)與1和2接觸，如果電路里有兩條或兩條以上的通路，那么用電器并聯(lián)；如果只有一條通路，那么用電器串聯(lián)；

（2）根據(jù)圖乙確定不同功率時對應(yīng)的時間，然后根據(jù)公式W=Pt分別計(jì)算出對應(yīng)消耗的電能，最后將兩個電能相加即可；

（3）電吹風(fēng)工作時的總功率等于電動機(jī)功率和電熱絲功率之和，首先根據(jù)P＝P熱－P涼計(jì)算出電熱水的功率，再根據(jù)公式R=U214.小翔隨爸爸在商店選中一款速熱式電熱水器，它的工作電路圖和銘牌如圖所示(圖中R是加熱電阻，其電阻不隨溫度而變化)則：（1）電熱水器正常工作時，電路中電流是多大？(結(jié)果保留一位小數(shù))（2）電熱水器正常工作15min，加熱電阻R消耗的電能是多少千瓦時？（3）根據(jù)題中電路圖，再給你一個加熱電阻R0和兩個開關(guān)S1、S2，請你對該電熱水器進(jìn)行電路改裝。設(shè)計(jì)要求：不同季節(jié)電熱水器的額定功率不同，夏天額定功率是2000W，春、秋兩季額定功率是4000W，冬季額定功率是6000W，請畫出改裝后的電路圖，并計(jì)算R0。（4）從安全用電考慮，如果該電熱水器直接安裝到家庭電路中，可能會造成什么后果及影響？(寫出一種)【答案】（1）由P＝UI可得，電熱水器正常工作時電路的電流I＝PU=4000W夏季：只閉合開關(guān)S、S2，斷開S1時，電路為R0的簡單電路，功率P0＝2000W，由P＝U2R得：R0＝U2P【解析】（1）從銘牌中找到熱水器的功率，然后根據(jù)公式I=PU計(jì)算它正常工作時的電流；

（2）根據(jù)公式W=Pt計(jì)算加熱電阻消耗的電能；

（3）根據(jù)描述可知，改裝后這個熱水器有三個檔位，如果將R0與原來的電阻絲R并聯(lián)，那么它們單獨(dú)工作時為兩個檔位，二者一起工作時為第三個最大的檔位，這就符合要求。由于原來電阻絲的功率是4000W，那么新接入的R0的功率肯定是2000W，根據(jù)公式R=U215.（2020·臺州）電熱水壺由分離式底座和壺身兩個部分組成。分離式底座由電源線、圓形底座和供電插座組成，如圖甲；電熱水壺內(nèi)部簡化電路，如圖乙。（1）為防止觸電，供電插座的外殼材料應(yīng)是________(選填“絕緣體”或“導(dǎo)體”)。（2）電熱水壺額定電壓為220伏，額定功率為1000瓦，求；①電阻R的阻值是多少?②正常工作時，燒開一壺水需要300秒，消耗多少電能?（3）為滿足人們隨時取用熱水需求，電熱水壺需設(shè)置保溫功能?，F(xiàn)有一個溫控開關(guān)(一定溫度時,可以自動斷開或閉合：元件符號為“”）,一個阻值遠(yuǎn)大于R1的定值電阻R2(元件符號為“”)。要求利用提供的器材對原電熱水壺的簡化電路進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)既可加熱又能保溫的功能，且加熱功率保持不變。請?jiān)诖痤}卷的虛線框內(nèi)畫出電路圖、并說明保溫的工作原理?！敬鸢浮浚?）絕緣體

（2）①R1=U2P=②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦

（3）S閉合，溫控開關(guān)斷開，R1、R2同時工作，電路處于保溫狀態(tài)。【解析】（1）容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體；不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體；

（2）①已知額定功率和額定電壓，根據(jù)公式

R1=U2P計(jì)算電阻R的阻值；

②已知電功率和時間，根據(jù)W=Pt計(jì)算消耗的電能。

（3）根據(jù)公式P=U2R可知，電壓相等時，電阻大的，電功率小，為保溫狀態(tài)；電阻小的，電功率大，為加熱狀態(tài)，只需用溫控開關(guān)控制定值電阻R2的工作與否。

【解答】（1）為防止觸電，供電插座的外殼材料必須不容易導(dǎo)電，因此應(yīng)該選擇絕緣體。

（2）①

電阻R的阻值：

R1=U2P=(220V)21000W=48.4Ω；

②正常工作300s消耗的電能：W=Pt=1000W×300s=3×10請完成下列問題：（1）通過計(jì)算并結(jié)合圖乙確定該制冷器啟動工作的溫度；（2）在圖丙所示的1小時內(nèi)，工作電路中制冷器消耗的總電能是多少？【答案】（1）R=UIR1=R-R2=30歐-10歐=20歐查乙圖可知制冷器的啟動溫度是5．6℃。（2）t=15分鐘+10分鐘+10分鐘+10分鐘=45分鐘=0．75小時W=Pt=2.4千瓦×0.75小時=1.8千瓦時(