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第6节焦耳定律电路中的能量转化【测控导航】知识点题号1.电功率、热功率和电源效率1(易),2(易),3(易),5(易),7(中),8(中)2.纯电阻电路和非纯电阻电路4(易),6(中)3.电功、电功率的综合应用9(中),10(中),11(难)1.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(BCD)A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多B.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻的电路C.在不是纯电阻的电路中,UII2RD.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路解析:电功率公式P=Wt,功率越大,表示电流做功越快.对于一段电路,有P=IU,I=PU,焦耳热Q=（PU）2Rt,可见Q与P,U,t都有关.所以,P越大,Q不一定越大,选项A错误;W=UIt是电功的定义式,适用于任何电路.而I=UR只适用于纯电阻电路,选项B正确;在不是纯电阻的电路中,电流做的功等于焦耳热与其他形式的能之和,所以WQ,即UII2R,选项C正确;Q=I2Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路中产生的焦耳热,选项D正确.2.(2017曲师大附中高二质检)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a,b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为a,b.由图可知a,b的值分别为(D)A.34,14 B.13,23 C.12,12 D.23,13解析:电源效率=UE,E为电源的总电压(即电动势),根据图像可知Ua=23E,Ub=13E,所以选项D正确.3.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J.为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是(D)A.3 V1.8 JB.3 V3.6 JC.6 V1.8 JD.6 V3.6 J解析:设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t.由公式W1=U1q1和W1=U12Rt可得U1=3 V,tR=0.1.再由W2=U2q2和W2=U22Rt可求出U2=6 V,W2=3.6 J,故选项D正确.4.在如图所示的电路中,定值电阻的阻值为10 ,电动机M的线圈电阻值为2 ,a,b两端加有44 V的恒定电压,理想电压表的示数为24 V,由此可知(C)A.通过电动机的电流为12 AB.电动机消耗的功率为24 WC.电动机线圈在1分钟内产生的热量为480 JD.电动机输出的功率为8 W解析:通过电动机的电流与通过定值电阻的电流相同,为I=U-U1R=44-2410 A=2 A,选项A错误;电动机消耗的功率为P=U1I=242 W=48 W,选项B错误;电动机的电热功率P热=I2r=222 W=8 W,其1分钟内产生的热量Q=P热t=860 J=480 J,选项C正确;电动机的输出功率P出=P-P热=(48-8) W=40 W,故选项D错误.5.(2017新余高二期中)如图所示,R1和R2的规格为“4 W,100 ”,R3的规格为“1 W,100 ”,当A,B端加电源通电时,这部分电路允许消耗的最大功率为(D)A.9 W B.4.5 WC.2.5 W D.1.5 W解析:对R1和R2,额定电流I1=I2=P1R1=0.2 A.对R3,额定电流I3=P3R3=0.1 A.若R1,R2,R3均能工作,则当I3=0.1 A时,I1=I2=0.05 A,此时P3=1 W, P1=P2=14 W.故该电路允许消耗的最大功率P=P3+P1+P2=1.5 W,选项D正确.6.如图所示,有一内电阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 V60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则(C)A.电解槽消耗的电功率为120 WB.电解槽的发热功率为60 WC.电解槽消耗的电功率为60 WD.电路消耗的总功率为60 W解析:灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110 V电压,且干路电流I=I灯=611 A,则电解槽消耗的电功率P=P灯=60 W,选项A错误,C正确;电解槽的发热功率P热=I2R内1.3 W,选项B错误;整个电路消耗的总功率P总=220611 W=120 W,选项D错误.7.(多选)如图所示的电路中,L1,L2是两个不同的小灯泡,a,b间有恒定的电压,它们都正常发光,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,发生的现象是(BCD)A.L1亮度不变,L2变暗B.L1变暗,L2变亮C.电路消耗的总功率变小D.流过滑动变阻器的电流变小解析:滑动变阻器的滑片向右滑动时阻值增大,并联部分的电阻变大,分得电压变大,所以L2两端电压增大,L2变亮.L1分得电压变小,L1变暗,选项A错误,B正确;因为滑动变阻器电阻变大,总电阻变大,由P=U2R可知,U一定,P减小,即电路总功率减小,选项C正确;又因为总电阻增大,总电流减小,而L2电压变大,电流变大,所以流过变阻器的电流减小,选项D正确.8.(多选)如图所示的电路,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,则下列说法中正确的是(ABC)A.电源输出功率由小变大B.固定电阻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解析:当滑动变阻器的滑片P由A向B滑动时,变阻器的电阻在减小.外电路电阻由3r逐渐减小为r,由电源输出的功率与外电阻的关系可知,电源输出功率由小变到最大,故选项A正确;固定电阻R0消耗的功率为P0=I2r,而电流在不断增大,则其消耗的功率也由小变大,电源内部电压Ir也由小变大,所以选项B,C正确;对于求滑动变阻器消耗的功率的变化情况,可把R0+r=2r看成是新电源的内阻,则可知当R=2r时滑动变阻器消耗的功率最大,当R变小时,其消耗的功率变小,选项D错误.9.(多选)如图,a,b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线.则以下说法正确的是(AD)A.电池组的内阻是1 B.电阻的阻值为0.33 C.将该电阻接在该电池组两端,电池组的输出功率将是 4 WD.改变外电阻的阻值时,该电池的最大输出功率为4 W解析:根据图线a可知电源的电动势为4 V,内阻为1 ,根据图线b可知电阻为3 ,选项A正确,B错误;由图像可知将该电阻接到该电池组的两端时路端电压和电流分别是3 V,1 A,电池的输出功率是3 W,选项C错误;改变外电阻的阻值,内外电阻相等时,该电池输出功率最大为4 W,选项D正确.10.(2017黄冈高二检测)如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 ,电动机的电阻R0=1.0 ,电阻R1=1.5 .电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0 V,求:(1)电源释放的电功率;(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率;(3)电源的输出功率和效率.解析:(1)电动机正常工作时,总电流为I=U1R1=3.01.5A=2 A,电源释放的电功率为P释=EI=102 W=20 W.(2)电动机两端的电压为U=E-Ir-U1=(10-20.5-3.0)V=6 V.电动机消耗的电功率为P电=UI=62 W=12 W.电动机的热功率为P热=I2R0=221 W=4 W.根据能量守恒定律,电动机将电能转化为机械能的功率P机=P电-P热=12 W-4 W=8 W.(3)电源的输出功率为P出=P释-P内=P释-I2r=(20-220.5)W=18 W,=P出P释100%=1820100%=90%.答案:(1)20 W(2)12 W8 W(3)18 W90%11.如图所示,变阻器R2的最大电阻是10 ,R3=5 ,电源的内电阻r=1 ,当开关S闭合,变阻器的滑片在中点位置时,电源的总功率为16 W,电源的输出功率为12 W.此时电灯R1正常发光,求:(1)电灯阻值R1(设R1阻值恒定不变);(2)当开关S断开时,要使电灯正常工作,应使变阻器的电阻改变多少?解析:(1)由电源总功率为16 W,输出功率为12 W可得,电源内阻消耗功率P内=(16-12)W=4 W.又P内=I2r,干路电流I=P内r=41 A=2 A,路端电压U=P出I=122 V=6 V,流经R3的电流I3=UR3=65 A=1.2 A,流经R1,R2的电流I12=I-I3=(2-1.2)A=0.8 A,电灯的阻值R1=UI12-R22=（60.8-5）=2.5 .(2)当开关S断开时,要使电灯正常工作,由(1)知此时干路电流I=0.8 A,由(1)可求出电源电动势E=U+Ir=8 V,S断开时,滑动变阻器的阻值R2=EI-r-R1=（80.8-1-2.5）=6.5 .滑动变阻器阻值要增加R=R2-R22=1.5 .答案:(1)2.5 (2)增加1.5 5
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