【期末总复习】人教版(2019)高二物理必修第三册——第16讲 电路中的能量转化（考点精讲）

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第十二章 电能 能量守恒定理
第16讲　电路中的能量转化
【考点梳理】
考点一、电功和电功率
1．电功
(1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程．
(2)电功的计算公式：W＝UIt.
单位：焦耳，符号为J.
常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J.
2．电功率
(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比．
(2)公式：P＝＝UI.
(3)单位：瓦特，符号为W.
(4)意义：表示电流做功的快慢．
考点二、焦耳定律
1．焦耳定律
(1)内容：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．
(2)表达式：Q＝I2Rt.
2．热功率
(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率．
(2)表达式：P热＝I2R.
(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量．
考点三、电路中的能量转化
从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能，即P电＝P机＋P损，其中P电＝UI，P损＝I2R.







重难点技巧总结
1．串、并联电路的功率分配关系
(1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比，即＝＝…＝＝I2.
(2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2.
(3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和．
2．纯电阻电路与非纯电阻电路
(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．
(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能．例如电动机P总＝P出＋P热．
3．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较

纯电阻电路
非纯电阻电路
举例
白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅
电动机、电解槽
能量转化情况


电功和电热的关系
W＝Q
即IUt＝I2Rt
W＝Q＋E其他
UIt＝I2Rt＋E其他
电功率和
热功率的关系
P＝P热，
即IU＝I2R
P＝P热＋P其他
即IU＝I2R＋P其他
欧姆定律是否成立
U＝IR，I＝成立
U＞IR，I＜不成立
说明
W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率
Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率
只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热







【题型归纳】
题型一：电功与电功率的计算和应用
1．（2021·山东·微山县第二中学高二月考）已知两电阻、的I-U的关系图像如图所示，把、并联接到一个电源上，消耗的电功率为6W，则电源的输出功率为（　　）

A．4W B．8W C．10W D．15W
2．（2021·新疆·莎车县第一中学高二期中）假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则（　　）
A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小
B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβ
C．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I2
D．在A点，白炽灯的电阻可表示为
3．（2021·山东·枣庄八中高二月考）如图甲所示电路中，电源电动势为，内阻不计，、、为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。开关s闭合后下列判断正确的是（　　）

A．电流为电流的2倍 B．、、的电阻相等
C．此时的电阻为 D．此时消耗的电功率为



题型二：串并联电路的电路计算
4．（2021·重庆市长寿中学校高二月考）如图（a）、（b）所示，两电路中、两灯额定电压和额定功率都相同，接在电源电压恒为12V的电路上，要使两灯均正常发光，两电路消耗功率为（　　）

A． B． C． D．
5．（2021·湖北·汉阳一中高二月考）把6个相同的电灯接在如图甲、乙所示的两电路中，通过调节供电电压与变阻器、的阻值，使两组电灯均能正常发光，并且两电路消耗的总电功率也相同，则、大小满足（　　）


A． B．
C． D．
6．（2021·全国·高二专题练习）如图所示的电路中，、都是“、”的电阻，是“、”的电阻，则间允许消耗的最大功率是（　　）

A． B． C．8W D．9W




题型三：混联电路中的功率计算
7．（2020·湖北·通城县第二高级中学高二期中）现有标有“110V 40W”的灯泡L1和标有“110V 100W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R，将它们接在220V的电路中，在如图所示的几种接法中，能让L1，L2同时正常发光的是（　　）
A． B．
C． D．
8．（2020·上海·华师大二附中高二月考）有三个电阻的阻值及额定功率分别为、、、、、，它们组成的电路如图甲、乙、丙所示，关于各图的说法正确的是（　　）

A．图甲两端允许加的最大电压为 B．图乙干路允许流过的最大电流为
C．图丙两端允许加的最大电压为 D．图丙允许消耗的最大电功率为






9．（2020·上海·高二学业考试）将标有“，”的白炽灯和标有“，”的白炽灯，与一只滑动变阻器（）组合起来接在的线路上，要使、都能正常发光而且最省电，应选择的电路图是（　　）
A．B．C． D．

题型四：焦耳定律的计算
10．（2021·山东·济南德润高级中学高二月考）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是（　　）
A．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路
B．在非纯电阻电路中，
C．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
D．焦耳热适用于任何电路

11．（2020·陕西·咸阳市实验中学高二月考）如图所示，R1=6，R2=3，R3=4，左右两端接入电路后，关于这三只电阻的判断正确的是（　　）

A．电流之比是I1：I2：I3=4：3：6
B．电压之比是U1：U2：U3=1：1：2
C．功率之比是P1：P2：P3=4：3：6
D．相同时间内产生热量之比Q1：Q2：Q3=6：3：4




12．（2020·云南·维西县傈僳族自治县第二中学高二期末）两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d，B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为（ ）
A．QA∶QB=2∶1 B．QA∶QB=1∶2
C．QA∶QB=1∶1 D．QA∶QB=4∶1

题型五：电动机的能量转化计算（非纯电阻的电路）
13．（2021·山东·枣庄八中高二月考）一只风扇，标有“、”，电动机线圈电阻为，把它接入电压为的电路中能正常工作，经过时间，下列说法正确的是（　　）
A．流过电风扇的电荷量为 B．电风扇输出机械能
C．电风扇的发热量为 D．电风扇的发热量为
14．（2021·辽宁·凤城市第一中学高二月考）图是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物，它被细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是5.0 A和100 V，重物P上升的速度为0.70 m/s。重物的质量为50 kg，g取10 m/s2。下列说法不正确的是（　　）

A．电动机消耗的电功率为500W
B．绳对重物做功的机械功率350W
C．电动机线圈的电阻20Ω
D．电动机的效率为70%




15．（2021·全国·高二专题练习）在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，电路中电表均为理想电表。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1.0V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。则当这台电动机正常运转时（　　）
A．电动机的内阻为20W
B．电动机的内阻为7.5W
C．电动机的输出功率为30W
D．电动机的输出功率为22W

【双基达标】
一、单选题
16．（2021·广东·深圳实验学校高二月考）如图所示，电源的电动势为36V，内阻为1Ω，一个标有“6V 12W”的电灯与一个绕线电阻为6Ω的电动机串联。开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为（　　）

A．20W B．24W
C．32W D．36W
17．（2021·安徽·淮北市树人高级中学高二月考）、分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细不同的电阻丝的伏安特性曲线，从图线可判断（　　）

A．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
B．电阻丝的阻值小于电阻丝的阻值
C．电阻丝较粗，电阻丝较细
D．两电阻串联接入电路时，消耗的功率大
18．（2021·吉林·榆树市实验高级中学校高二月考）为节约能源，某城市将主干道上部分路灯换成LED灯。已知旧灯的功率为300W，LED灯功率为200W，若更换5000盏，则一个月可以节约的电能约为（　　）

A．6×105kW·h B．3.6×105kW·h
C．9×104kW·h D．1.8×105kW·h
19．（2021·山东师范大学附中高二月考）电饭锅给我们的生活带来方便。电饭锅工作时有两种状态，一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是烧开后的保温状态。如图是电饭锅的电路图，其中，则下列判断正确的是（　　）

A．自动开关S接通后，电饭锅处于保温状态 B．保温时的电流是加热时的倍
C．在加热状态下R2的功率是保温时的一半 D．电饭锅在保温状态下的功率是加热时的倍
20．（2021·山东·潍坊北海中学高二月考）纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市空气质量．如图所示为纯电动汽车的电路示意简图，若汽车电池组的电动势为，内阻为，能量容量为．当汽车以匀速行驶时，受到的阻力约为，此时直流驱动电机的输入电压为，输入功率，则（　　）

A．当汽车以行驶，电流为
B．电池组的热功率为
C．直流驱动电机的内阻约为
D．当汽车以行驶，最大行驶里程约为
21．（2020·江西省靖安中学高二月考）把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是（　　）

A．P甲=P乙 B．P乙=3P甲 C．P甲=3P乙 D．P乙>3P甲
22．（2021·江苏常州·高二开学考试）电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系正确的是(　　)
A．P>UI B．P＝I2(R1＋R2) C．U＝I(R1＋R2) D．P>I2(R1＋R2)
23．（2021·浙江·平阳县佳诚高级中学高二月考）如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压V、输出电流A，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻，则1min内（　　）

A．充电宝输出的电功率为3.18W
B．充电宝产生的热功率为0.18W
C．手机电池储存的化学能为169.2J
D．手机电池产生的焦耳热为18J







24．（2020·江苏省震泽中学高二月考）如图所示，电源电动势，小灯泡标有“”，开关接，当变阻器调到时，小灯泡正常发光，现将开关接，小灯泡和电动机均正常工作。则（　　）

A．流过电动机的电流为 B．电动机的内阻为
C．电动机正常工作电压为 D．电动机的输入功率为
25．（2020·云南省下关第一中学高二月考）某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，三个电表均为理想电表。现闭合开关S，电压表V的示数为3.0V，小灯泡L1、L2消耗电功率分别为P1、P2，下列说法正确的是（　　）

A．P1