纯电阻电路与非纯电阻电路中的电功、电热问题 ——高中物理人教版二轮复习专题 学案

这是一份纯电阻电路与非纯电阻电路中的电功、电热问题 ——高中物理人教版二轮复习专题 学案，文件包含沪教牛津版八年级下册Unit4Artsandheritage知识清单背诵版docx、沪教牛津版八年级下册Unit4Artsandheritage知识清单默写版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共30页， 欢迎下载使用。
1．纯电阻用电器与非纯电阻用电器的比较
2．关于非纯电阻电路的两点注意
（1）Q≠：在非纯电阻电路中，要注意既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立。
（2）电动机电路不一定是非纯电阻电路
①当电动机转动时，电动机电路为非纯电阻电路，此时U＞IR，欧姆定律不适用，大部分电能转化为机械能。
②当电动机通电但卡住不转动时：电动机电路可以看成纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。
3．电动机的三个功率及关系
（1）输入功率：P总＝P入＝UI。
（2）输出功率：电动机做有用功的功率，也叫机械功率。
（3）热功率：P热＝I2r。
（4）三者关系：P总＝P出＋P热。
二．典例精讲
1．纯电阻电路 电功和电功率问题
例题1 （2022·江苏高考）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，R4＝4 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是（ ）
A．R1 B．R2 C．R3 D．R4
【答案】A
【解析】由电路图可知，R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联，并联部分的总电阻为R并＝＝2 Ω，由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流即通过R1的电流为I＝I1＝＝3 A，并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则通过R2的电流为I2＝＝2 A，通过R3、R4的电流为I3＝I4＝＝1 A，四个灯泡消耗的功率分别为P1＝＝18 W，P2＝＝12 W，P3＝＝2 W，P4＝＝4 W，故四个灯泡中消耗功率最大的是R1，故选A。
2．非纯电阻电路电功和电热的关系
例题2 （2025·广东·模拟题）电阻R和电动机M串连接到电路中，如图，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2。则有（ ）
A．U1＜U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2
C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2
【答案】A
【解析】设开关接通后，设电路中电流为I，
电阻R的电功率P＝U1I，由于R是纯电阻，
则电功率全部转化为了热功率P热＝I2R，即U1I＝I2R ①
电动机的电功率P′＝U2I，由于电动机是非纯电阻，
则电功率一部分转化为了热功率P热′＝I2R，
另一部分转化为了机械功率P机，即U2I＝I2R＋P机 ②
由①②得U1＜U2。
根据W＝UIt可知W1＜W2，根据焦耳定律得Q1＝I2Rt，Q2＝I2Rt，则Q1＝Q2。故选：A。
例题3 （2025·吉林·模拟题）图为直流电动机提升重物的装置图，重物的质量20 kg，电源电动势100 V，电源内阻3 Ω，当电动机0.5 m/s的恒定速度竖直向上提升重物时，电路中的电流I＝2 A。不计绳的重力，不计摩擦阻力与空气阻力，取重力加速度大小g＝10 m/s2，求：
（1）电动机的输入功率P入；
（2）电动机线圈的电阻；
（3）电源的工作效率。
【答案】（1）电池内电压U内＝Ir1＝6 V，
根据闭合电路欧姆定律E＝U内＋U外，可得U外＝94 V
根据P入＝U外I，代入数据P入＝188 W；
（2）电动机工作时P入＝P内＋P机，由焦耳定律P内＝I2r2，又P机＝Fv，联立解得r2＝22 Ω；
（3）电源的工作效率η＝，代入数据η＝94%。
三．跟踪训练
1．一车载加热器（额定电压为24 V）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为Pab、Pac、Pbc，则（ ）
A．Pab＞Pbc B．Pab＝Pac C．Pac＞Pbc D．Pab＜Pac
【答案】D
【解析】接ab，则电路的总电阻为Rab＝＝，接ac，则电路的总电阻为Rac＝＝，接bc，则电路的总电阻为Rbc＝＝，由题知，不管接哪两个点，电压不变，为U＝24 V，根据P＝，可知Pab＝Pbc＜Pac，故D正确。
2．（2025·广元模拟）摩托车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯、电动机未启动时电流表读数为5 A，电动机启动时电流表读数为15 A，若电源电动势12 V，内阻0.4 Ω，电流表内阻不计，车灯的阻值不变，则因电动机启动导致车灯的电功率降低了（ ）
A．30 WB．32 WC．20 WD．18 W
【答案】B
【解析】电动机未启动时，车灯两端电压U灯＝E－I1r＝(12－5×0.4) V＝10 V，车灯功率P灯＝U灯I1＝50 W；电动机启动时，车灯两端电压U灯′＝E－I2r＝(12－15×0.4) V＝6 V，因车灯阻值不变，由P＝，可得P′＝×P灯＝×50 W＝18 W，电功率的减少量ΔP＝P－P′＝(50－18) W＝32 W，故B正确。
3．一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A，在30 s内可使物体被匀速提升3 m。若不计一切摩擦和阻力，求：
（1）电动机的输入功率；
（2）在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；
（3）电动机线圈的电阻。
【答案】（1）0.6 W （2）6 J （3）5 Ω
【解析】（1）电动机的输入功率为P入＝UI＝3×0.2 W＝0.6 W。
（2）物体被匀速提升的速度v＝＝ m/s＝0.1 m/s
电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝Gv＝0.4 W
根据能量关系有P入＝P机＋PQ，产生的热功率PQ＝0.2 W
电动机线圈在30 s内产生的热量Q＝PQt＝0.2×30 J＝6 J。
（3）由焦耳定律得Q＝I2Rt，电动机线圈电阻R＝5 Ω。