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人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化优秀同步测试题
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这是一份人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化优秀同步测试题，共18页。试卷主要包含了电功和电热的关系等内容，欢迎下载使用。
（一）课前阅读：
1．电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？
答案 电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能．电熨斗工作时，将电能转化为内能．
2．(1)如图所示是电烙铁和电熨斗，为什么这些用电器通电后会发热呢？
(2)电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？
答案 ：(1)在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能。
(2)电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积，因为烙铁头的电阻大，在通电电流和通电时间相同时，烙铁头产生的热量多，导线的电阻很小，产生的热量少，所以烙铁头的温度高于导线的温度。
（二）基础梳理
电功和电热的理解
1．电功和电功率
W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路．
2．电热和热功率
Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．
3．电功和电热的关系
(1)在纯电阻电路中：
①电功和电热相等，W＝Q＝UIt＝eq \f(U2,R)t＝I2Rt；
②电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R)；
③欧姆定律成立，由UIt＝I2Rt得：I＝eq \f(U,R).
(2)在非纯电阻电路中：
①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用W＝UIt计算，电功率只能用P＝UI计算；
②电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算；
③欧姆定律不成立，由UIt>I2Rt得：U>IR.
【典例精析】
例1．如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )
A．P＝I2R B．P＝eq \f(U2,R)
C．P＝IU D．P＝I2R＋eq \f(U2,R)
答案 C
解析 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确．
例2．关于电功和电热，下列说法正确的是( )
A．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt且W＝Q
B．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt但W有时不等于Q
C．电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用
D．在非纯电阻电路中，电热Q＝eq \f(U2,R)t
答案 B
解析 任何电路中电功公式W＝UIt，电热公式Q＝I2Rt都适用，但两者不一定相等，只有在纯电阻电路中W＝Q，故A、C错误，B正确．在非纯电阻电路中，eq \f(U2,R)t不表示电功，也不表示电热，D错误．
二、纯电阻电路中功率的分配与计算
1．在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝eq \f(U,R)，所以有P＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R).
2．串、并联电路中的功率关系
3.额定功率和实际功率
(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率．当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率．
(2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率．
【典例精析】
例3．A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则RA∶RB∶RC为( )
A．1∶1∶1 B．1∶2∶2
C．2∶1∶1 D．1∶4∶4
解析 B、C两个灯泡并联，UB＝UC，B、C两个灯泡消耗的实际功率相同，由P＝ eq \f(U2,R) 得RB＝RC，IA＝2IB＝2IC，由P＝I2R得RA∶RB∶RC＝1∶4∶4，故选D。
答案 D
例4．额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的灯泡A、B，若接在电压为220 V的电路上，两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )
答案 C
解析 由题知，两灯泡额定电压相等，A灯泡的额定功率较大，由P＝eq \f(U2,R)可知，A灯泡的电阻较小，即RB>RA，选项A中灯泡A和B串联在220 V的电源上，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110 V，所以都不能正常工作，A错误；选项B中灯泡A和可变电阻R并联后又和灯泡B串联，由并联电路中电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知，B灯泡的电阻一定大于并联部分的总电阻，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110 V，所以都不能正常工作，B错误；选项C中灯泡B和可变电阻R并联后又和灯泡A串联，由电阻的并联可知，可变电阻调节合适时可以使并联部分的电阻和灯泡A的电阻相等，即两灯泡可以同时正常发光；选项D中灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻R串联，当可变电阻的阻值和两灯泡并联后的电阻相等时它们可以同时发光；由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，选项C中电路的总电流为A灯泡的额定电流，选项D中电路的总电流等于A和B两灯泡的额定电流之和，由P＝UI可知，选项C中电路消耗的功率最小．C正确，D错误．
三、非纯电阻电路功率的分析与计算
1．电动机的功率和效率
(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P电＝UI.
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2R.
(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率P出＝P机．
三者关系为：P电＝P热＋P机
(4)电动机的效率：η＝eq \f(P机,P电)×100%＝eq \f(IU－I2R,IU)×100%＝eq \f(U－IR,U)×100%.
2．串、并联电路的总功率
(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…＋Un)I＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn
(2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…＋In)＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn
从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和．
【典例精析】
例5．小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V 4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
(1)通过电动机的电流；
(2)电动机的输出功率P出；
(3)电动机的效率．
答案 (1)0.6 A (2)2.04 W (3)85%
解析 (1)灯泡正常发光，则通过灯泡的电流
IL＝eq \f(PL,UL)＝eq \f(4,4) A＝1 A
通过电阻R的电流IR＝eq \f(U－UL,R)＝eq \f(12－4,5) A＝1.6 A
通过电动机的电流I＝IR－IL＝0.6 A.
(2)电动机消耗的总功率
P＝ULI＝4×0.6 W＝2.4 W
电动机线圈内阻的热功率
P热＝I2r＝(0.6)2×1 W＝0.36 W
电动机的输出功率
P出＝P－P热＝2.4 W－0.36 W＝2.04 W
(3)电动机的效率：
η＝eq \f(P出,P)×100%＝eq \f(2.04,2.4)×100%＝85%.
1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
2．电动机的简易模型及其功率、效率
(1)电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI。
(2)电动机的发热功率：P热＝I2R。
(3)电动机的输出功率(机械功率)
P机＝P总－P热＝UI－I2R。
(4)电动机的效率：η＝ eq \f(P机,P总) ×100%。
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．由 SKIPIF 1 < 0 知，导体的电阻由两端的电压和通过的电流共同决定的
B．在电源电动势的定义式 SKIPIF 1 < 0 中，W指的静电力做功
C．从 SKIPIF 1 < 0 可知，对于阻值一定的导体，它两端的电压越大，通过它的电流也越大
D．焦耳热计算式 SKIPIF 1 < 0 ，只能在纯电阻电路中使用
【答案】C
【解析】A．导体电阻是导体本身的属性，其大小与它两端的电压及过它的电流无关，故A错误；
B．在电源电动势的定义式 SKIPIF 1 < 0 中，W指的非静电力做功，故B错误；
C．从关系式 SKIPIF 1 < 0 可知，对于阻值一定的导体，它两端的电压越大，通过它的电流也越大，故C正确；
D．焦耳热计算式 SKIPIF 1 < 0 ，对所有电路均适用，故D错误。
故选C。
2．下列说法正确的是（ ）
A．千瓦时是电功率的单位
B．电能表是测量电功率大小的仪表
C．电功率大的用电器，消耗的电能一定多
D．功率为100W的用电器正常工作10h耗电1kW·h
【答案】D
【解析】A．“千瓦时”是指电功单位，即“度”，故A错误；
B．电能表是测量用户所用电能的仪表，测电功，故B错误；
C．电功率大的用电器工作时间短，消耗的电能可能很小，故C错误；
D．功率为100W的用电器正常工作10h耗电1kW·h，故D正确。
故选D。
3．甲、乙两灯分别标有“6V 3W”和“6V 6W”字样，先将两灯串联后接在电压为U的电路中，甲灯的功率为P1；再将两灯并联后接在同一电压下，乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全，忽略温度对灯丝电阻的影响，则P1∶P2为（ ）
A．9∶2B．2∶9C．4∶9D．1∶9
【答案】B
【解析】由题可知，甲、乙两灯的额定电压相同，额定功率之比为1∶2，根据公式
SKIPIF 1 < 0
可得两灯的电阻之比为
SKIPIF 1 < 0
当两灯串联时，根据串联电路中电流处处相等可得两灯两端电压之比为2∶1，所以
SKIPIF 1 < 0
当两灯并联时，根据并联电路电压特点可知
SKIPIF 1 < 0
所以
SKIPIF 1 < 0
故选B。
4．四盏灯泡接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220V，40W”，b、d灯泡的规格为“220V，100W”，各个灯泡的实际功率分别为Pa、Pb、Pc、Pd且都没有超过各自的额定功率，则这四盏灯泡实际消耗的功率大小关系是（ ）
A．Pa = Pc < Pb = Pd
B．Pa = Pc > Pb > Pd
C．Pa < Pc < Pb < Pd
D．Pa < Pc < Pb = Pd
【答案】A
【解析】根据 SKIPIF 1 < 0 可知
Ra = Rc > Rb = Rd
ab并联的电阻与cd并联的电阻相同，串联电路，分压相同，故
Uab = Ucd
又因为
Ua = Ub，Uc = Ud
故
Ua = Ub = Uc = Ud
根据 SKIPIF 1 < 0 ，得
Pa < Pb，Pc < Pd且Pa = Pc，Pb = Pd
故有
Pa = Pc < Pb = Pd
故选A。
5．浙江省某地的“渔光互补”光伏发电项目计划在5000多亩荒草地和水域上方安装90余万块单晶双面双玻光伏组件（如图所示），该光伏电站在阳光照射时正常工作的总容量为4.0×108W，则晴朗的一天能够提供的电能约为（ ）
A．4.0×108kW·hB．3.0×106kW·h
C．9.6×105kW·hD．9.6×109kW·h
【答案】B
【解析】一天的有效阳光照射时间约为8小时，所以
SKIPIF 1 < 0
故选B。
6．杭州在国内率先启用可出租的微公交，为市民提供又一便利的出行选择。该微公交由蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。该车的主要技术参数如表，下列说法正确的是（ ）
A．蓄电池充满电时能储电5760J
B．电动机在额定电压下工作时，额定电流为2.5A
C．蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8h
D．电动机在额定电压下工作1h，流过的电荷量为4.32×105C
【答案】C
【解析】A．根据电功公式可得蓄电池充满电储存的电能为
SKIPIF 1 < 0
故选项A错误；
B．根据电功率的公式可得电动机的额定电流为
SKIPIF 1 < 0
故选项B错误；
C．根据选项A中的分析得到的蓄电池充满电时的储能，则可得蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作的时间为
SKIPIF 1 < 0
故选项C正确；
D．由选项B的分析可知电动机的额定电流，则根据电流定义可知电动机在额定电压下工作1h，流过的电荷量为
SKIPIF 1 < 0
故选项D错误。
故选C。
7．如图所示，a、b两点间的电压为9V，三个电阻的阻值分别为R1=R2=6Ω、R3=3Ω。下列说法正确的是（ ）
A．R1、R2、R3两端的电压之比为2：1：1
B．R1、R2、R3消耗的电功率之比为1：1：2
C．在相等的时间内，通过R1、R2、R3的电荷量之比为2：2：1
D．在相等的时间内，R1、R2、R3产生的焦耳热之比为1：2：2
【答案】B
【解析】A．电路中的总电阻为
R=R3+ SKIPIF 1 < 0 =3Ω+ SKIPIF 1 < 0 Ω=6Ω
电路中的电流
I= SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 A=1.5A
则R3两端电压
U3=IR3=1.5×3V=4.5V
并联部分两端电压为
U'=I SKIPIF 1 < 0 =4.5V
所以R1、R2、R3两端的电压之比为1：1：1，选项A错误；
B．根据
P= SKIPIF 1 < 0
可得R1、R2、R3消耗的电功率之比为1：1：2，选项B正确；
C．根据欧姆定律
I= SKIPIF 1 < 0
可得通过R1、R2、R3的电流之比为1：1：2，根据
I= SKIPIF 1 < 0
可得在相等时间内通过R1、R2、R3的电荷量之比为等于通过它们的电流之比，即1：1：2，选项C错误；
D．根据
Q=I2Rt
可以得到在相等时间内产生的焦耳热之比为1：1：2，选项D错误。
故选B。
8．有两个灯泡L1、L2，额定电压皆为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是（ ）
A．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6 W
C．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
【答案】C
【解析】AB．当两灯泡串联时，流过灯泡的电流相等，L1的额定电流为
SKIPIF 1 < 0
L1的电阻为
SKIPIF 1 < 0
L2的额定电流为
SKIPIF 1 < 0
电阻
SKIPIF 1 < 0
两灯泡串联时，要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5 A，两灯泡的最大功率为
SKIPIF 1 < 0
故A、B错误；
CD．当两灯泡并联时，灯泡两端电压相等，当电压为6 V时，两灯泡皆可正常发光，此时两灯泡最大功率为
SKIPIF 1 < 0
故C正确，D错误。
故选C。
二、多选题
9．如图所示为长度相同的镍铬合金丝甲和乙的伏安特性曲线，根据所掌握的知识分析下列选项，其中正确的是（ ）
A．甲的直径小
B．由图像可知镍铬合金丝的电阻随电压的增大而增大
C．将甲和乙并联接在电路中时，通过甲的电流大
D．将甲和乙串联接在电路中时，甲消耗的电功率小
【答案】CD
【解析】A．IU图线的斜率表示电阻的倒数，甲的IU图线斜率大于乙的IU图线斜率，所以甲的电阻小于乙的电阻，根据电阻定律 SKIPIF 1 < 0 ，且长度相同，材料相同，可知甲的横截面积大，即甲的直径大，A错误；
B．由图像可知镍铬合金丝的电阻随电压的增大而不变，B错误；
C．根据并联电压相等，则通过导体的电流与电阻成反比，因此通过甲的电流大于通过乙的电流，C正确；
D．根据串联电流相等，由功率表达式， SKIPIF 1 < 0 可得电阻越小，则电功率越小，因此甲消耗的电功率较小，D正确。
故选CD。
10．如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板（未画出）隔开，LED为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与LED间距不变，电源内阻忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小
D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变
【答案】AC
【解析】当滑动触头P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大。同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小。
故选AC。
11．一兴趣小组为研究非纯电阻电路的性质，设计了如图所示电路图。图中M是一电动机，额定电压为12V，额定功率为24W，线圈电阻为 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 为定值电阻，阻值是 SKIPIF 1 < 0 ，G为灵敏电流计，AB为一段阻值均匀的电阻棒，现在滑动滑片H，闭合开关，G的示数刚好为零，且电动机能够正常工作，则下列说法正确的是（ ）
A．滑片 SKIPIF 1 < 0 位于 SKIPIF 1 < 0 的左侧第一个四等分点上
B．滑片 SKIPIF 1 < 0 位于 SKIPIF 1 < 0 的中点上
C．若因外力仅使电动机停转，为保证灵敏电流计示数仍然为零，闭合开关前，应将 SKIPIF 1 < 0 左移
D．若因外力仅使电动机停转，为保证灵敏电流计示数仍然为零，闭合开关前，应将 SKIPIF 1 < 0 右移
【答案】BC
【解析】AB．由灵敏电流计示数为零可知灵敏电流计两侧电势差为零，可得 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 段电阻、 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 段电阻两端电压分别相等；由 SKIPIF 1 < 0 正常工作知 SKIPIF 1 < 0 两端电压为 SKIPIF 1 < 0 ，经过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，则根据欧姆定律， SKIPIF 1 < 0 两端电压也为 SKIPIF 1 < 0 ，最终推得 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 两端电压应相同，故滑片 SKIPIF 1 < 0 应在 SKIPIF 1 < 0 中点，故B正确，A错误；
CD．若仅电动机停转，那么 SKIPIF 1 < 0 可视为一阻值为 SKIPIF 1 < 0 的纯电阻，根据上述分析，当灵敏电流计示数为零时，电动机与定值电阻两端的电压之比为 SKIPIF 1 < 0 ，所以在闭合开关前，应将 SKIPIF 1 < 0 左移至左侧第一个四等分点处，故C正确，D错误。
故选BC。
12．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的I—U图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是（ ）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
B．对应P点，小灯泡的电阻为 SKIPIF 1 < 0
C．对应P点，小灯泡的电阻为 SKIPIF 1 < 0
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围“面积”
【答案】BD
【解析】A．I-U图线中各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题可知斜率减小，说明随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，故A错误；
BC．根据电阻的定义可知，对应P点的电压为U1，电流为I2，则小灯泡的电阻为 SKIPIF 1 < 0 ，而R不等于切线斜率，故B正确，C错误；
D．根据功率表达式 SKIPIF 1 < 0 ，则有小灯泡功率为图中矩形PQOM所围“面积”的数值，故D正确；
故选BD。课程标准
学习目标
能从能量的转化角度推导焦耳定律，关注焦耳定律在生活、生产中的应用
1．理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系.
2．知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系．
一、电功和电功率
1．电功
(1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的．
(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＝eq \f(W,t)＝UI.
(3)单位：瓦特，符号为W.
(4)意义：表示电流做功的快慢．
【拓展补充】电流做功和电势能的变化的关系
电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。
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)公式：P热＝I2R.
【即学即练】
判断下列说法的正误.
(1)电功率越大，表示电流做功越多．( × )
(2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功．( √ )
(3)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热．( √ )
三、电路中的能量转化
1．电动机消耗的功率P电＝UI.
2．电动机线圈电阻上的热功率P热＝I2R.
3．电动机输出功率P机＝UI－I2R.
【即学即练】
判断下列说法的正误.
(1)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．( √ )
(2)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝eq \f(U2,R)没有任何区别，它们表达相同的意义，所以三式中P都是电功率．( × )
串联电路
并联电路
功率分配
eq \f(P1,P2)＝eq \f(R1,R2)
eq \f(P1,P2)＝eq \f(R2,R1)
总功率
P＝P1＋P2＋…＋Pn
P＝P1＋P2＋…＋Pn
比较项目
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件，如电阻、电炉丝、白炽灯
电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器，如电动机、电解槽
欧姆定律
适用，I＝ eq \f(U,R)
不适用，I＜ eq \f(U,R)
能量转化
电能全部转化为内能：
W＝Q＝UIt＝I2Rt＝ eq \f(U2,R) t
电能转化为内能和其他形式的能：
W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他
功率特点
电功率等于热功率：
P电＝P热＝UI＝I2R＝ eq \f(U2,R)
电功率等于热功率与其他功率之和：
P电＝UI
P热＝I2R
P电＝P热＋P其他
整车质量
600kg
铅酸蓄电池
电压
48V
最高车速
60km/h
容量
120Ah
承载人数
2人
电动机
额定电压
48V
最大承载质量
200kg
额定功率
1.2kW
（一）课前阅读：
1．电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？
答案 电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能．电熨斗工作时，将电能转化为内能．
2．(1)如图所示是电烙铁和电熨斗，为什么这些用电器通电后会发热呢？
(2)电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？
答案 ：(1)在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能。
(2)电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积，因为烙铁头的电阻大，在通电电流和通电时间相同时，烙铁头产生的热量多，导线的电阻很小，产生的热量少，所以烙铁头的温度高于导线的温度。
（二）基础梳理
电功和电热的理解
1．电功和电功率
W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路．
2．电热和热功率
Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．
3．电功和电热的关系
(1)在纯电阻电路中：
①电功和电热相等，W＝Q＝UIt＝eq \f(U2,R)t＝I2Rt；
②电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R)；
③欧姆定律成立，由UIt＝I2Rt得：I＝eq \f(U,R).
(2)在非纯电阻电路中：
①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用W＝UIt计算，电功率只能用P＝UI计算；
②电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算；
③欧姆定律不成立，由UIt>I2Rt得：U>IR.
【典例精析】
例1．如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )
A．P＝I2R B．P＝eq \f(U2,R)
C．P＝IU D．P＝I2R＋eq \f(U2,R)
答案 C
解析 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确．
例2．关于电功和电热，下列说法正确的是( )
A．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt且W＝Q
B．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt但W有时不等于Q
C．电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用
D．在非纯电阻电路中，电热Q＝eq \f(U2,R)t
答案 B
解析 任何电路中电功公式W＝UIt，电热公式Q＝I2Rt都适用，但两者不一定相等，只有在纯电阻电路中W＝Q，故A、C错误，B正确．在非纯电阻电路中，eq \f(U2,R)t不表示电功，也不表示电热，D错误．
二、纯电阻电路中功率的分配与计算
1．在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝eq \f(U,R)，所以有P＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R).
2．串、并联电路中的功率关系
3.额定功率和实际功率
(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率．当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率．
(2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率．
【典例精析】
例3．A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则RA∶RB∶RC为( )
A．1∶1∶1 B．1∶2∶2
C．2∶1∶1 D．1∶4∶4
解析 B、C两个灯泡并联，UB＝UC，B、C两个灯泡消耗的实际功率相同，由P＝ eq \f(U2,R) 得RB＝RC，IA＝2IB＝2IC，由P＝I2R得RA∶RB∶RC＝1∶4∶4，故选D。
答案 D
例4．额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的灯泡A、B，若接在电压为220 V的电路上，两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )
答案 C
解析 由题知，两灯泡额定电压相等，A灯泡的额定功率较大，由P＝eq \f(U2,R)可知，A灯泡的电阻较小，即RB>RA，选项A中灯泡A和B串联在220 V的电源上，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110 V，所以都不能正常工作，A错误；选项B中灯泡A和可变电阻R并联后又和灯泡B串联，由并联电路中电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知，B灯泡的电阻一定大于并联部分的总电阻，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110 V，所以都不能正常工作，B错误；选项C中灯泡B和可变电阻R并联后又和灯泡A串联，由电阻的并联可知，可变电阻调节合适时可以使并联部分的电阻和灯泡A的电阻相等，即两灯泡可以同时正常发光；选项D中灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻R串联，当可变电阻的阻值和两灯泡并联后的电阻相等时它们可以同时发光；由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，选项C中电路的总电流为A灯泡的额定电流，选项D中电路的总电流等于A和B两灯泡的额定电流之和，由P＝UI可知，选项C中电路消耗的功率最小．C正确，D错误．
三、非纯电阻电路功率的分析与计算
1．电动机的功率和效率
(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P电＝UI.
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2R.
(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率P出＝P机．
三者关系为：P电＝P热＋P机
(4)电动机的效率：η＝eq \f(P机,P电)×100%＝eq \f(IU－I2R,IU)×100%＝eq \f(U－IR,U)×100%.
2．串、并联电路的总功率
(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…＋Un)I＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn
(2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…＋In)＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn
从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和．
【典例精析】
例5．小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V 4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
(1)通过电动机的电流；
(2)电动机的输出功率P出；
(3)电动机的效率．
答案 (1)0.6 A (2)2.04 W (3)85%
解析 (1)灯泡正常发光，则通过灯泡的电流
IL＝eq \f(PL,UL)＝eq \f(4,4) A＝1 A
通过电阻R的电流IR＝eq \f(U－UL,R)＝eq \f(12－4,5) A＝1.6 A
通过电动机的电流I＝IR－IL＝0.6 A.
(2)电动机消耗的总功率
P＝ULI＝4×0.6 W＝2.4 W
电动机线圈内阻的热功率
P热＝I2r＝(0.6)2×1 W＝0.36 W
电动机的输出功率
P出＝P－P热＝2.4 W－0.36 W＝2.04 W
(3)电动机的效率：
η＝eq \f(P出,P)×100%＝eq \f(2.04,2.4)×100%＝85%.
1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
2．电动机的简易模型及其功率、效率
(1)电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI。
(2)电动机的发热功率：P热＝I2R。
(3)电动机的输出功率(机械功率)
P机＝P总－P热＝UI－I2R。
(4)电动机的效率：η＝ eq \f(P机,P总) ×100%。
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．由 SKIPIF 1 < 0 知，导体的电阻由两端的电压和通过的电流共同决定的
B．在电源电动势的定义式 SKIPIF 1 < 0 中，W指的静电力做功
C．从 SKIPIF 1 < 0 可知，对于阻值一定的导体，它两端的电压越大，通过它的电流也越大
D．焦耳热计算式 SKIPIF 1 < 0 ，只能在纯电阻电路中使用
【答案】C
【解析】A．导体电阻是导体本身的属性，其大小与它两端的电压及过它的电流无关，故A错误；
B．在电源电动势的定义式 SKIPIF 1 < 0 中，W指的非静电力做功，故B错误；
C．从关系式 SKIPIF 1 < 0 可知，对于阻值一定的导体，它两端的电压越大，通过它的电流也越大，故C正确；
D．焦耳热计算式 SKIPIF 1 < 0 ，对所有电路均适用，故D错误。
故选C。
2．下列说法正确的是（ ）
A．千瓦时是电功率的单位
B．电能表是测量电功率大小的仪表
C．电功率大的用电器，消耗的电能一定多
D．功率为100W的用电器正常工作10h耗电1kW·h
【答案】D
【解析】A．“千瓦时”是指电功单位，即“度”，故A错误；
B．电能表是测量用户所用电能的仪表，测电功，故B错误；
C．电功率大的用电器工作时间短，消耗的电能可能很小，故C错误；
D．功率为100W的用电器正常工作10h耗电1kW·h，故D正确。
故选D。
3．甲、乙两灯分别标有“6V 3W”和“6V 6W”字样，先将两灯串联后接在电压为U的电路中，甲灯的功率为P1；再将两灯并联后接在同一电压下，乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全，忽略温度对灯丝电阻的影响，则P1∶P2为（ ）
A．9∶2B．2∶9C．4∶9D．1∶9
【答案】B
【解析】由题可知，甲、乙两灯的额定电压相同，额定功率之比为1∶2，根据公式
SKIPIF 1 < 0
可得两灯的电阻之比为
SKIPIF 1 < 0
当两灯串联时，根据串联电路中电流处处相等可得两灯两端电压之比为2∶1，所以
SKIPIF 1 < 0
当两灯并联时，根据并联电路电压特点可知
SKIPIF 1 < 0
所以
SKIPIF 1 < 0
故选B。
4．四盏灯泡接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220V，40W”，b、d灯泡的规格为“220V，100W”，各个灯泡的实际功率分别为Pa、Pb、Pc、Pd且都没有超过各自的额定功率，则这四盏灯泡实际消耗的功率大小关系是（ ）
A．Pa = Pc < Pb = Pd
B．Pa = Pc > Pb > Pd
C．Pa < Pc < Pb < Pd
D．Pa < Pc < Pb = Pd
【答案】A
【解析】根据 SKIPIF 1 < 0 可知
Ra = Rc > Rb = Rd
ab并联的电阻与cd并联的电阻相同，串联电路，分压相同，故
Uab = Ucd
又因为
Ua = Ub，Uc = Ud
故
Ua = Ub = Uc = Ud
根据 SKIPIF 1 < 0 ，得
Pa < Pb，Pc < Pd且Pa = Pc，Pb = Pd
故有
Pa = Pc < Pb = Pd
故选A。
5．浙江省某地的“渔光互补”光伏发电项目计划在5000多亩荒草地和水域上方安装90余万块单晶双面双玻光伏组件（如图所示），该光伏电站在阳光照射时正常工作的总容量为4.0×108W，则晴朗的一天能够提供的电能约为（ ）
A．4.0×108kW·hB．3.0×106kW·h
C．9.6×105kW·hD．9.6×109kW·h
【答案】B
【解析】一天的有效阳光照射时间约为8小时，所以
SKIPIF 1 < 0
故选B。
6．杭州在国内率先启用可出租的微公交，为市民提供又一便利的出行选择。该微公交由蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。该车的主要技术参数如表，下列说法正确的是（ ）
A．蓄电池充满电时能储电5760J
B．电动机在额定电压下工作时，额定电流为2.5A
C．蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8h
D．电动机在额定电压下工作1h，流过的电荷量为4.32×105C
【答案】C
【解析】A．根据电功公式可得蓄电池充满电储存的电能为
SKIPIF 1 < 0
故选项A错误；
B．根据电功率的公式可得电动机的额定电流为
SKIPIF 1 < 0
故选项B错误；
C．根据选项A中的分析得到的蓄电池充满电时的储能，则可得蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作的时间为
SKIPIF 1 < 0
故选项C正确；
D．由选项B的分析可知电动机的额定电流，则根据电流定义可知电动机在额定电压下工作1h，流过的电荷量为
SKIPIF 1 < 0
故选项D错误。
故选C。
7．如图所示，a、b两点间的电压为9V，三个电阻的阻值分别为R1=R2=6Ω、R3=3Ω。下列说法正确的是（ ）
A．R1、R2、R3两端的电压之比为2：1：1
B．R1、R2、R3消耗的电功率之比为1：1：2
C．在相等的时间内，通过R1、R2、R3的电荷量之比为2：2：1
D．在相等的时间内，R1、R2、R3产生的焦耳热之比为1：2：2
【答案】B
【解析】A．电路中的总电阻为
R=R3+ SKIPIF 1 < 0 =3Ω+ SKIPIF 1 < 0 Ω=6Ω
电路中的电流
I= SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 A=1.5A
则R3两端电压
U3=IR3=1.5×3V=4.5V
并联部分两端电压为
U'=I SKIPIF 1 < 0 =4.5V
所以R1、R2、R3两端的电压之比为1：1：1，选项A错误；
B．根据
P= SKIPIF 1 < 0
可得R1、R2、R3消耗的电功率之比为1：1：2，选项B正确；
C．根据欧姆定律
I= SKIPIF 1 < 0
可得通过R1、R2、R3的电流之比为1：1：2，根据
I= SKIPIF 1 < 0
可得在相等时间内通过R1、R2、R3的电荷量之比为等于通过它们的电流之比，即1：1：2，选项C错误；
D．根据
Q=I2Rt
可以得到在相等时间内产生的焦耳热之比为1：1：2，选项D错误。
故选B。
8．有两个灯泡L1、L2，额定电压皆为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是（ ）
A．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6 W
C．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
【答案】C
【解析】AB．当两灯泡串联时，流过灯泡的电流相等，L1的额定电流为
SKIPIF 1 < 0
L1的电阻为
SKIPIF 1 < 0
L2的额定电流为
SKIPIF 1 < 0
电阻
SKIPIF 1 < 0
两灯泡串联时，要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5 A，两灯泡的最大功率为
SKIPIF 1 < 0
故A、B错误；
CD．当两灯泡并联时，灯泡两端电压相等，当电压为6 V时，两灯泡皆可正常发光，此时两灯泡最大功率为
SKIPIF 1 < 0
故C正确，D错误。
故选C。
二、多选题
9．如图所示为长度相同的镍铬合金丝甲和乙的伏安特性曲线，根据所掌握的知识分析下列选项，其中正确的是（ ）
A．甲的直径小
B．由图像可知镍铬合金丝的电阻随电压的增大而增大
C．将甲和乙并联接在电路中时，通过甲的电流大
D．将甲和乙串联接在电路中时，甲消耗的电功率小
【答案】CD
【解析】A．IU图线的斜率表示电阻的倒数，甲的IU图线斜率大于乙的IU图线斜率，所以甲的电阻小于乙的电阻，根据电阻定律 SKIPIF 1 < 0 ，且长度相同，材料相同，可知甲的横截面积大，即甲的直径大，A错误；
B．由图像可知镍铬合金丝的电阻随电压的增大而不变，B错误；
C．根据并联电压相等，则通过导体的电流与电阻成反比，因此通过甲的电流大于通过乙的电流，C正确；
D．根据串联电流相等，由功率表达式， SKIPIF 1 < 0 可得电阻越小，则电功率越小，因此甲消耗的电功率较小，D正确。
故选CD。
10．如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板（未画出）隔开，LED为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与LED间距不变，电源内阻忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小
D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变
【答案】AC
【解析】当滑动触头P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大。同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小。
故选AC。
11．一兴趣小组为研究非纯电阻电路的性质，设计了如图所示电路图。图中M是一电动机，额定电压为12V，额定功率为24W，线圈电阻为 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 为定值电阻，阻值是 SKIPIF 1 < 0 ，G为灵敏电流计，AB为一段阻值均匀的电阻棒，现在滑动滑片H，闭合开关，G的示数刚好为零，且电动机能够正常工作，则下列说法正确的是（ ）
A．滑片 SKIPIF 1 < 0 位于 SKIPIF 1 < 0 的左侧第一个四等分点上
B．滑片 SKIPIF 1 < 0 位于 SKIPIF 1 < 0 的中点上
C．若因外力仅使电动机停转，为保证灵敏电流计示数仍然为零，闭合开关前，应将 SKIPIF 1 < 0 左移
D．若因外力仅使电动机停转，为保证灵敏电流计示数仍然为零，闭合开关前，应将 SKIPIF 1 < 0 右移
【答案】BC
【解析】AB．由灵敏电流计示数为零可知灵敏电流计两侧电势差为零，可得 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 段电阻、 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 段电阻两端电压分别相等；由 SKIPIF 1 < 0 正常工作知 SKIPIF 1 < 0 两端电压为 SKIPIF 1 < 0 ，经过 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的电流为 SKIPIF 1 < 0 ，则根据欧姆定律， SKIPIF 1 < 0 两端电压也为 SKIPIF 1 < 0 ，最终推得 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 两端电压应相同，故滑片 SKIPIF 1 < 0 应在 SKIPIF 1 < 0 中点，故B正确，A错误；
CD．若仅电动机停转，那么 SKIPIF 1 < 0 可视为一阻值为 SKIPIF 1 < 0 的纯电阻，根据上述分析，当灵敏电流计示数为零时，电动机与定值电阻两端的电压之比为 SKIPIF 1 < 0 ，所以在闭合开关前，应将 SKIPIF 1 < 0 左移至左侧第一个四等分点处，故C正确，D错误。
故选BC。
12．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的I—U图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是（ ）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
B．对应P点，小灯泡的电阻为 SKIPIF 1 < 0
C．对应P点，小灯泡的电阻为 SKIPIF 1 < 0
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围“面积”
【答案】BD
【解析】A．I-U图线中各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题可知斜率减小，说明随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，故A错误；
BC．根据电阻的定义可知，对应P点的电压为U1，电流为I2，则小灯泡的电阻为 SKIPIF 1 < 0 ，而R不等于切线斜率，故B正确，C错误；
D．根据功率表达式 SKIPIF 1 < 0 ，则有小灯泡功率为图中矩形PQOM所围“面积”的数值，故D正确；
故选BD。课程标准
学习目标
能从能量的转化角度推导焦耳定律，关注焦耳定律在生活、生产中的应用
1．理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系.
2．知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系．
一、电功和电功率
1．电功
(1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的．
(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＝eq \f(W,t)＝UI.
(3)单位：瓦特，符号为W.
(4)意义：表示电流做功的快慢．
【拓展补充】电流做功和电势能的变化的关系
电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。
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)公式：P热＝I2R.
【即学即练】
判断下列说法的正误.
(1)电功率越大，表示电流做功越多．( × )
(2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功．( √ )
(3)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热．( √ )
三、电路中的能量转化
1．电动机消耗的功率P电＝UI.
2．电动机线圈电阻上的热功率P热＝I2R.
3．电动机输出功率P机＝UI－I2R.
【即学即练】
判断下列说法的正误.
(1)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．( √ )
(2)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝eq \f(U2,R)没有任何区别，它们表达相同的意义，所以三式中P都是电功率．( × )
串联电路
并联电路
功率分配
eq \f(P1,P2)＝eq \f(R1,R2)
eq \f(P1,P2)＝eq \f(R2,R1)
总功率
P＝P1＋P2＋…＋Pn
P＝P1＋P2＋…＋Pn
比较项目
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件，如电阻、电炉丝、白炽灯
电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器，如电动机、电解槽
欧姆定律
适用，I＝ eq \f(U,R)
不适用，I＜ eq \f(U,R)
能量转化
电能全部转化为内能：
W＝Q＝UIt＝I2Rt＝ eq \f(U2,R) t
电能转化为内能和其他形式的能：
W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他
功率特点
电功率等于热功率：
P电＝P热＝UI＝I2R＝ eq \f(U2,R)
电功率等于热功率与其他功率之和：
P电＝UI
P热＝I2R
P电＝P热＋P其他
整车质量
600kg
铅酸蓄电池
电压
48V
最高车速
60km/h
容量
120Ah
承载人数
2人
电动机
额定电压
48V
最大承载质量
200kg
额定功率
1.2kW
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