12-1-电路中的能量转化-(2019人教版必修第三册)(原卷版)

12.1电路中的能量转化考点精讲考点1：串、并联电路中电功率的计算1．串联电路功率关系（1）各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比。（2）总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。2．并联电路功率关系（1）各支路电压相同，根据P＝eq\f(U2,R)，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。（2）总功率P总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn。3.结论无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。【例1】额定电压都是110V，额定功率PA=100W，PB=40W的灯泡两盏，若接在电压为220V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（）B．C．D．【技巧与方法】功率求解的技巧1在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公式，如用电器电流相同时，用P＝I2R比较，若电压相同时，用P＝eq\f(U2,R)比较，若电阻相同时，可根据I或U的关系比较。2求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要明确是正比还是反比关系。3当求解用电器的功率时，要明确求解的是什么功率。实际功率与额定功率不一定相等。【针对训练】【变式1】有两盏电灯L1和L2，用图中所示的两种方式连接到电路中，已知电压U相同，且两盏电灯均能发光，比较在甲、乙两个电路中电灯L1的亮度，则()甲乙A．甲图电路中灯L1比乙图电路中灯L1亮B．乙图电路中灯L1比甲图电路中灯L1亮C．两个电路中灯L1一样亮D．不知它们的额定电压和额定功率，无法判断【变式2】如图所示的电路中，电源电压保持不变，只闭合S1、S3时，标有“6V，3W”字样的灯泡L恰好正常发光（灯泡灯丝的电阻不随温度的变化而变化），电流表示数为0.75A。下列判断中正确的是（）A．R的电阻为12ΩB．适当调节开关，可使电流表的示数为0.5AC．电路消耗的最小功率为1WD．再闭合S2，电压表与电流表示数的比值不变【变式3】标有“”的甲灯和“”的乙灯，并联接在的电源上（假设灯丝的电阻不变），下列说法正确的是（）A．甲、乙两灯消耗的电能之比是 B．甲、乙两灯的电压之比是C．通过甲、乙两灯的电流之比是 D．甲、乙两灯的实际电功率之比是考点2：纯电阻电路和非纯电阻电路1．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元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律服从欧姆定律不服从欧姆定律能量转化电流做功全部转化为电热电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉、白炽灯等电动机、电解槽等电功与电热的区别与联系（1）纯电阻电路W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t；P电＝P热＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)。（2）非纯电阻电路电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＞Q；电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电＞P热。3．电动机的功率和效率（1）电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI。（2）电动机发热的功率：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%。【例2】在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。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。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【变式训练】上例中，若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，该重物的质量为多少？(g取10m/s2)【技巧与方法】1当电动机不转动时，消耗的电能全部转化为内能，此时是一个纯电阻元件。当电动机转动时，消耗的电能转化为机械能和内能，此时是非纯电阻元件。2求解非纯电阻电路问题时，注意区分电功率和热功率，弄清电功率、热功率、其他功率的关系。【针对训练】训练角度1：含电动机的电路【变式1】如图所示，电源的电动势为24V，内阻为1，一个标有“6V12W”的电灯与一个绕线电阻为3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【变式2】小强坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会变暗。汽车的蓄电池、定值电阻、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图甲所示。汽车蓄电池的电压为12.5V且保持不变，车灯接通电动机未启动时，电流表示数为10A；车灯接通电动机启动时，电流表示数为70A，已知车灯的图像如图乙所示。求：（1）定值电阻R的阻值；（2）车灯接通电动机启动时，车灯的功率减少了多少；（3）车灯接通电动机启动2秒，此过程电动机消耗的电能。训练角度2：含电解槽的电路【变式3】如图所示，有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A．电解槽消耗的电功率为120WB．电解槽的发热功率为60WC．电解槽消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为60W◎考点一电功和电功率1．功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2个60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年能节省的电能最接近()A．5×108kW·h B．5×1010kW·hC．5×1012kW·h D．5×1013kW·h2．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为()A．1∶1 B．2∶1C．4∶1 D．8∶13．(多选)如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4A时()A．该元器件的阻值为250ΩB．该元器件的阻值为125ΩC．该元器件消耗的电功率为20WD．该元器件消耗的电功率无法求解4．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、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是()甲乙A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲5．如图所示的电路中，电流表均为理想电流表，电阻R1＝40Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.2A，电流表A的示数为0.3A。试求：（1）R1的电功率；（2）R2的阻值及在1min内R2消耗的电能。◎考点二纯电阻电路和非纯电阻电路6．有一个电风扇，标有“200V50W”，电动机线圈的电阻为0.4Ω，把它接入220V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是()A．Q＝eq\f(U2t,R) B．Q＝PtC．Q＝·Rt D．以上三种方法均正确7．如图所示，A、B两点间电压为18V，R1＝0.2Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2Ω，电路中的电流是25A，则此电路中电能转化为机械能的效率是()A．72% B．28%C．55.6% D．44.4%8．如图所示，用输出电压为1.4V，输出电流为100mA的充电器对内阻为2Ω的镍—氢电池充电。下列说法错误的是()A．充电器输出的电功率为0.14WB．充电时，电池消耗的热功率为0.02WC．电能转化为化学能的功率为0.12WD．充电器每秒把0.14J的能量存储在电池内9．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，当闭合开关S1、S2后，电动机正常工作，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出，断开开关S1，电吹风吹冷风。已知电吹风的额定电压为220V，吹热风时的功率为1000W，吹冷风时的功率为120W，关于该电吹风，下列说法正确的是()A．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为1000JB．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒消耗的电能为120JC．电热丝的电阻为55ΩD．电动机线圈的电阻为eq\f(1210,3)Ω10．如图所示是提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机的内阻r=2.0Ω，电路中另一电阻R=10Ω，直流电压U=160V，理想电压表示数UV=110V，g取10m/s2。试求∶（1）输入电动机的电功率；（2）若电动机将质量m=100kg的重物匀速竖直向上提升，求该重物的速度大小。（不计空气阻力）11．在如图所示的电路中，定值电阻R为8Ω，电动机的额定电压为4V，线圈电阻为0.5Ω，当开关S闭合后，电动机恰好正常工作。已知电路稳定后在2s的时间，电源把2C的电荷从负极移送到正极，非静电力做了10J的功，求：（1）电源的电动势和内阻；（2）电动机正常工作时产生的机械功率。12．如图所示，电源电压U恒定，灯L的规格为“24V72W”且工作时电阻保持不变，滑动变阻器R2的规格为“50Ω1A”，电压表的量程为0〜15V，电流表的量程为0〜3A。在电路安全的前提下，操作如下：当闭合开关S1、S2、S3