1、16 焦耳定律 电路中的能量转化1(多选 )关于功率的三个公式 PUI ，PI 2R，P 的适用范围，以下说法U2R正确的是 ( )A第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B在纯电阻电路中，三个公式既可用于求电功率，又可用于求热功率C在非纯电阻电路中，第一个公式可用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D由 UIR 可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所以 P 既是电功率，也是热功率BC 在纯电阻电路电功率等于热功率，即 PUII 2R ；在非纯电阻电路U2R中电功率大于热功率，即 P 电 UIP 热 I 2R，而 P 无实际意义，故 B、CU2R
2、正确，A、D 错误2通过电阻 R 的电流为 I 时，在时间 t 内产生的热量为 Q；若电阻为 2R，电流为 时，则在时间 t 内产生的热量为( )I2A4Q B2Q C. D.Q2 Q4C Q I 2Rt，Q22Rt I2Rt ，C 项正确(I2) 12 Q23(多选 )如图 261，a 表示某电源路端电压随电流变化的图线，b 表示外电阻两端电压随电流变化的图线，下列判断正确的是( )A阴影部分的面积表示电源内阻上消耗的功率B阴影部分的面积表示电源的输出功率C当 时，电源的输出功率最大D当 时，电源的效率最高 2图 261BC 阴影部分的面积表示外电阻消耗的功率或电源的输出功率， A 错误，B
3、正确；当 时说明外电阻的阻值 R 与电源内阻 r 相等，此时电源的输出功率最大，此时效率为 50%，故 C 正确，D 错误RR r4.在研究微型电动机的性能时，应用如图 262 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 0.5 A 和 2.0 V重新调节 R 使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为 2.0 A 和24.0 V则这台电动机正常运转时输出功率为( )A32 W B44 WC47 W D18 W图 262A 当电动机停止转动时，由题得电动机的电阻：R 4 ；当电动UI 20.5机正常转动时，电动机的总功率：PU 1I124 V
4、2 A48 W，电动机的发热功率：P RI R(2 A)24 16 W；电动机正常运转时的输出功率是：P 输出21PP R48 W16 W 32 W 故选 A.5.(多选 )如图 265 所示，已知电源内阻为 r，定值电阻 R0 的阻值也为 r，滑动变阻器 R 的总电阻为 2r.若滑动变阻器的滑片 P 由 A 向 B 滑动，则 ( )A电源的输出功率由小变大B定值电阻 R0 上获得的功率由小变大C电源内部电势降落由小变大D滑动变阻器消耗的功率变大3图 265ABC 滑片滑动时连入电路的电阻减小，故 I 增大，固定电阻 R0上获得的功率由小变大，因为 PI 2R， B 对电源内电压由小变大，因为
5、 UIr ，C 对当电源内阻 r 与外电阻相等时，电源有最大输出功率，故当滑动变阻器的电阻为 0时，电源输出功率最大，所以电源的输出功率应该逐渐变大，A 对分析滑动变阻器的功率时，可以把定值电阻和电源内阻看成一新电源的内阻，这样当新电源内外电阻相等(为 2r)时，新电源输出功率最大，即开始时滑动变阻器功率最大，所以滑动变阻器的功率是逐渐变小的，D 错6电功率的计算公式 P 中，U 是加在用电器上的电压，R 是用电器的电阻，U2R此式可用于 ( )A计算电冰箱的功率 B计算电风扇的功率C计算电烙铁的功率 D计算洗衣机的功率C 公式 P 是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路U2R
6、中，故 C 正确，A、B 、D 错误7(多选 )如图 266 所示电路，灯 L1 标有“24 V 16 W”，灯 L2 标有“12 V 16 W”，两灯串联后接在电压为 U 的电路中，要保证两灯不损坏，则 ( )A两灯实际功率之比为 41B电压 U 的最大值为 30 VC灯 L1 两端电压与总电压 U 之比为 23DU36 V 时，灯 L1、L 2 均正常发光图 266AB IL 1 A A，RL 1 36 PU1 1624 23 U21P 242416IL2 A A，RL 2 9 PU2 1612 43 U2P 1212164由串联电路特点可知 PL1PL 2R L1RL 241，A 项正确
7、；UmUL 1U L 224 V 9 V30 V，B 项正确；23UL1U R L1(RL 1RL 2)45，故 C 项错误；当 U36 V 时UL1 U28.8 V24 V，L 1 灯已烧坏，D 项错误458(多选 )如图 267 所示，直线 A、B 分别为电源 a、b 的路端电压与电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为 ra和 rb，若将一定值电阻 R0 分别接到 a、b两电源上，通过 R0 的电流分别为 Ia和 Ib，则( )Ar ar bBI aI bCR 0 接到 a 电源上，电源的效率较低DR 0 接到 b 电源上，电源的效率也较低图 267ABC 路端电压与电流的关系图像中，由
8、UEIr 可知图像与纵坐标的交点为电源电动势，图线的斜率的绝对值表示电源内阻，由此可知 A 的电动势较大，内阻也较大，选项 A 正确；如果画出电阻 R0 的路端电压和电流的关系图像，与A 的 UI 图交点对应的电流较大，由此可知 IaI b，选项 B 正确；由效率公式 ，可知内电阻越大电源效率越低，由此可知 A 的效率较低，UIEI RR r 11 rR选项 C 正确，选项 D 错误；故选 A、B、C.9如图 268 是家用电饭煲的电路图将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的 ，电
9、流为 1.40 A，已19知分压电阻的阻值是 R100 .求：(1)保温时，电阻 R 两端的电压；(2)稳压电源输出的电压；(3)电热丝的额定功率.5图 268解析 (1)电阻 R 两端的电压为UR IR1.40100 V140 V.(2)设电热丝的电阻为 r，电源输出电压为 U，则2r (UR r) 19U2r解得：r50 .所以电源电压为UI(Rr )1.40(10050) V210 V.(3)电热丝的额定功率为 P W882 W.U2r 210250答案 (1)140 V (2)210 V (3)882 W10.一只标有“110 V 10 W”字样的灯泡(灯泡电阻不变)求：(1)它的电阻
10、是多大？(2)它正常工作时的电流多大？(3)如果接在 100 V 的电路中，它的实际功率多大？(4)它正常工作多少时间消耗 1 kWh 的电能？解析 本题考查电功和电功率的理解和计算(1)灯泡的电阻R 1 210 .U2额P额 110210(2)它正常工作时的电流I 额 A0.09 A.P额U额 10110(3)因灯泡电阻不变，由 P 得U2RP 实 P 额 U U ，2实 2额P 实 P 额 10 W8.3 W.U2实U2额 10021102(4)1 kWh3.6 106 J，由 WPt6得 t s3.610 5 s100 h.WP额 3.610610答案 (1)1 210 (2)0.09
11、A (3)8.3 W (4)100 h11一只规格为“220 V 2 000 W”的电炉，求在正常工作时的电阻若电网电压为 200 V，求电炉的实际功率在 220 V 电压下，如果平均每天使用电炉 2 h，求此电炉 1 个月要消耗多少度电(1 个月30 天)解析 设电炉电阻为 R，由 P 得U2RR 24.2 U2P 22022 000当电压为 U200 V 时，电炉的实际功率为P W1 652.9 WU 2R 200224.2在 220 V 的电压下，一个月消耗电能WPt2302 kWh120 kWh120 度答案 24.2 1 652.9 W 120 度12.规格为“220 V 36 W”
12、的排气扇，线圈电阻为 40 ，求：(1)接上 220 V 电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率解析 (1)排气扇在 220 V 电压下正常工作，电流 I A0.16 APU 36220发热功率 P 热 I 2R0.16 240 W1 W转化为机械能的功率 P 机 PP 热 (36 1) W35W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机相当于纯电阻，电能全部转化为内能，此时的电流 I UR 22040A5.5 A.电动机消耗的功率等于发热功率 PP 热 IU 5.5220 W 1 210 W由于发热量很大，将很快烧坏
13、电动机线圈答案 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W13. 如图 264 所示，已知电源的电动势为 E，内阻 r2 ，定值电阻 R10.5 ，滑动变阻器的最大阻值为 5 ，求：(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻 R1 消耗的功率最大？7(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？图 264解析 (1)因为电路是纯电阻电路，则满足闭合电路欧姆定律，有PR1 R1.E2R1 R2 r2当 R20 时，电阻 R1 消耗的功率最大，PR1m R1.E2R1 r2(2)由电源输出功率最大的条件：当 R1R
14、2r ，即 R2r R 11.5 时，电源输出的功率最大，P m .E24r(3)方法一(极值法)：PR2 R2E2R1 R2 r2 R2E2R1 r R22 .E2R1 r R22R2 4R1 r当 R2R 1r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，即 PR2m .E24R1 r方法二(等效电源法) ：如果把电源和 R1 的电路等效为一个新电源，则整个电路等效为一个新电源和滑动变阻器组成的闭合电路， “外电路”仅一个滑动变阻器 R2，这个等效电源的E和 r可以这样计算：把新电源的两端断开，电源电动势 E 等于把电源断开时电源两端的电压，则新电源的电动势 EE，而等效电源的内阻rR 1r，即两个电阻的串联根据电源的输出功率随外电阻变化的规律，在 R2 上消耗的功率随外电阻 R2 的增大而先变大后变小，当 R2rR 1r2.5 时，在 R2 上消耗的功率达到8最大值，即 PR2m .E24R1 r答案 (1)0 (2)1.5 (3)2.5
