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12.1 电路中的能量转化
1.理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的,加深对功与能量转化关系的认识。 2.能通过推导得出电功公式和焦耳定律,理解电功、电功率和焦耳定律,能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。 3.能从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化。 4.理解电功和电热的区别和联系。
知识点一　电功和电功率
1.电功
(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。
(2)公式：W＝IUt
(3)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：单位时间内电流所做的功。
(2)公式：P＝＝UI。
(3)单位：瓦特，符号为W。
(4)意义：表示电流做功的快慢。
知识点二　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)表达式：P＝I2R。
(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量。
3.串、并联电路中的功率关系
串联电路 并联电路
功率分配 ＝ ＝
总功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋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。
知识点三　电路中的能量转化
1.两种电路
(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。
(2)含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。
2.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入＝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＝IU－I2r。
(4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%。
3.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
举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽
能量转化情况
电功和电热 的关系 W＝Q即 IUt＝I2Rt W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他
电功率和热功率 的关系 P＝P热 即IU＝I2R P＝P热＋P其他 即IU＝I2R＋P其他
欧姆定律 是否成立 U＝IR，I＝，欧姆定律成立 U＞IR，I＜，欧姆定律不成立
说明 W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率 Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率 只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热
下列关于电功、电功率的说法中正确的是（　　）
A．电功率越大，电流做功越快
B．电流越大，电功率就越大，电流做的功就越多
C．电功率是表示电流做功效率高低的物理量
D．电功是表示将其他形式转化为电能的物理量
如图所示，有A、B两段圆柱形电阻丝，材料相同，长度也相同，它们横截面的直径之比为dA：dB＝2：1，把它们串联在电路中，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两段电阻丝的电阻之比为RA：RB＝1：8
B．通过A、B两段电阻丝的电流之比为IA：IB＝1：4
C．A、B两段电阻丝中的电场强度之比为EA：EB＝4：1
D．A、B两段电阻丝消耗的功率之比为PA：PB＝1：4
如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1，R2，R3消耗的电功率一样大，电阻之比R1：R2：R3是（　　）
A．1：1：1 B．4：1：1 C．1：4：4 D．1：2：2
把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是（　　）
A．P甲＝P乙 B．P乙＝3P甲 C．P乙＞3P甲 D．P甲＝3P乙
电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系正确的是（　　）
A．P＞UI B．P＝I2（R1+R2）
C．P＞I2（R1+R2） D．U＝I（R1+R2）
如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r＝1.0Ω，电路中另一电阻R＝2Ω，直流电压U＝104V，电压表（理想电表）示数UV＝100V，试求：
（1）通过电阻R的电流；
（2）输入电动机的电功率；
（3）电动机的输出功率。
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3只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近（　　）
A．1×109kW h B．1×1010kW h
C．1×1011kW h D．1×1012 kW h
电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，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Q则有（　　）
A．U1＜U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2
C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2
如图所示，电阻R1＝20Ω，电动机的绕组R2＝5Ω．当电键S断开时，电流表的示数是0.5A，当电键S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数和电路消耗的电功率应是（　　）
A．I＝2.5A B．I＞2.5A C．P＝25W D．P＜25W
四盏灯泡接成如图所示的电路，a、c灯泡的规格为“220V 100W”，b、d灯泡的规格为“220V 40W”，各个灯泡的实际功率均没有超过它的额定功率，则四盏灯泡实际功率大小顺序是（　　）
A．Pa＝Pc＞Pb＝Pd B．Pa＞Pd＞Pc＞Pb
C．Pd＞Pa＞Pc＞Pb D．Pd＞Pc＞Pb＞Pa
现有额定电压均为110V额定功率分别为100W和60W的灯泡A和B，将它们接在220V的直流电路中后，两灯均正常工作，且消耗的电功率最小的电路是（　　）
A． B．
C． D．
某品牌的电动汽车电池储能为60kW h，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108km/h的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8km，则该电动汽车（　　）
A．充电时间约为6h
B．匀速行驶时输出的功率为10kW
C．匀速行驶时所受的阻力大小为500N
D．匀速行驶时每秒消耗的电能为1.5×104J
机器人的使用开拓了我们的视野，延伸了我们的肢体，增强了我们的力量，提高了我们的工作效率，将人们从繁重的生产劳动中解放出来，一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电源电动机恰能正常工作，下列说法中错误的是（　　）
A．电动机消耗的总功率为UI
B．电动机消耗的热功率为I2R
C．电动机的输出功率小于UI
D．若此时将电动机卡住，电动机的电流仍为I
如图所示，电动机M的线圈电阻为r，接入电压恒为U的电源时，电动机正常工作，此时电动机通过的电流为I，消耗的电功率为P、线圈电阻的发热功率为P热、输出的机械功率为P出．则下列关系式正确的是（　　）
A．I B．P＝IU+I2r
C．P热 D．P出＝IU﹣I2r
（多选）一额定功率为9W、额定电压为9V的小灯泡L（其电阻视为不随温度而变）和一直流电动机并联，与定值电阻R＝4Ω串联后接在电路中的AB两点间，电流表A为理想电表，电路如图所示，灯泡的电阻不变。当AB间接电压0.49V时，电动机不转、灯泡不亮，电流表示数为0.1A；当AB间接电压15V时，电动机转动起来、灯泡正常发光。则下列说法正确的是（　　）
A．电动机线圈电阻为1Ω
B．灯泡正常发光时电流表示数1A
C．灯泡正常发光时电动机输出的机械功率4.25W
D．电路正常工作时电动机突然被卡住时，电流表读数将为1.5A
某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m＝50kg，不计各处的摩擦，当电动机以v＝0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，此时电路中的电流I＝5A，已知电动机线圈的电阻R为4Ω．（g＝10m/s2）求：
（1）电动机工作电压U；
（2）此时这台电动机的机械效率（结果保留三位有效数字）。
一台电风扇的额定功率是60W，内电阻为2Ω，当它接在220V的电压下正常运转，求：
（1）电风扇正常运转时，通过它的电流强度多大？每秒钟有多少电能转化为机械能？
（2）若接上电源后，电风扇因故不能转动，这时通过它的电流强度多大？电风扇实际消耗的电功率多大？
四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4Ω。已知水的密度为1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2。求：
（1）电动机内阻消耗的热功率；
（2）将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。12.1 电路中的能量转化
1.理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的,加深对功与能量转化关系的认识。 2.能通过推导得出电功公式和焦耳定律,理解电功、电功率和焦耳定律,能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。 3.能从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化。 4.理解电功和电热的区别和联系。
知识点一　电功和电功率
1.电功
(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。
(2)公式：W＝IUt
(3)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：单位时间内电流所做的功。
(2)公式：P＝＝UI。
(3)单位：瓦特，符号为W。
(4)意义：表示电流做功的快慢。
知识点二　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)表达式：P＝I2R。
(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量。
3.串、并联电路中的功率关系
串联电路 并联电路
功率分配 ＝ ＝
总功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋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。
知识点三　电路中的能量转化
1.两种电路
(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。
(2)含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。
2.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入＝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＝IU－I2r。
(4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%。
3.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
举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽
能量转化情况
电功和电热 的关系 W＝Q即 IUt＝I2Rt W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他
电功率和热功率 的关系 P＝P热 即IU＝I2R P＝P热＋P其他 即IU＝I2R＋P其他
欧姆定律 是否成立 U＝IR，I＝，欧姆定律成立 U＞IR，I＜，欧姆定律不成立
说明 W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率 Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率 只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热
下列关于电功、电功率的说法中正确的是（　　）
A．电功率越大，电流做功越快
B．电流越大，电功率就越大，电流做的功就越多
C．电功率是表示电流做功效率高低的物理量
D．电功是表示将其他形式转化为电能的物理量
【解答】解：A、电功率公式P，表示电功率越大，电流做功越快，故A正确；
B、由P＝UI和W＝UIt可知，P与U、I有关，W与U、I、t有关，所以I越大，P、W不一定越大，故B错误；
C、电功率是表示电流做功快慢的物理量，故C错误；
D、电功是表示电流做功将电能转化为其他形式的能的物理量，故D错误。
故选：A。
如图所示，有A、B两段圆柱形电阻丝，材料相同，长度也相同，它们横截面的直径之比为dA：dB＝2：1，把它们串联在电路中，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两段电阻丝的电阻之比为RA：RB＝1：8
B．通过A、B两段电阻丝的电流之比为IA：IB＝1：4
C．A、B两段电阻丝中的电场强度之比为EA：EB＝4：1
D．A、B两段电阻丝消耗的功率之比为PA：PB＝1：4
【解答】解：A．电阻丝长度、材料均相同，它们的横截面的直径之比为：dA：dB＝2：1，则横截面积之比为：SA：SB＝4：1根据 可知电阻之比：RA：RB＝1：4故A错误；
B．因两者是串联，它们的电流总相等，故B错误；
C．两段导体两端电压之比为：U1：U2＝IR1：IR2＝1：4，导体中的电场可视为匀强电场，，因此A、B两段电阻丝中的电场强度之比为EA：EB＝1：4故C错误；
D．两段电阻丝发热功率之比为：PA：PB＝I2R1：I2R2＝1：4故D正确。
故选：D。
如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1，R2，R3消耗的电功率一样大，电阻之比R1：R2：R3是（　　）
A．1：1：1 B．4：1：1 C．1：4：4 D．1：2：2
【解答】解：R2、R3电压相等，根据P得，功率相等，则R2＝R通过电阻R1的电流是R2电流的2倍，根据P＝I2R得，功率相等，则．所以电阻之比R1：R2：R3＝1：4：故C正确，A、B、D错误。
故选：C。
把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是（　　）
A．P甲＝P乙 B．P乙＝3P甲 C．P乙＞3P甲 D．P甲＝3P乙
【解答】解：设灯泡正常发光时的电流为I，
对于甲图，电路的总的电流为3I，
此时甲的总功率的大小为P甲＝U 3I，
对于乙图，电流的总电流的大小就为I，
此时乙的总功率的大小为P乙＝U I，
所以P甲＝3P乙，
故选：D。
电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系正确的是（　　）
A．P＞UI B．P＝I2（R1+R2）
C．P＞I2（R1+R2） D．U＝I（R1+R2）
【解答】解：A、B、电吹风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小应该是用P＝IU来计算，所以总功率P＝IU，所以A错误。
B、电吹风不能看作纯电阻电路；故不能用欧姆定律求解；但电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为I2（R1+R2），吹风机的总功率P＝IU要大于发热部分的功率，所以BD错误，C正确；
故选：C。
如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r＝1.0Ω，电路中另一电阻R＝2Ω，直流电压U＝104V，电压表（理想电表）示数UV＝100V，试求：
（1）通过电阻R的电流；
（2）输入电动机的电功率；
（3）电动机的输出功率。
【解答】解：（1）R两端电压为UR＝U﹣UV
代入数据，可得：UR＝4V，则通过电阻R的电流为：
代入数据，可得：I＝2A；
（2）电动机与电阻R串联，则通过电动机的电流也为2A．电动机的输入功率为P＝UVI
代入数据，可得：P＝200W；
（3）电动机的输出功率为
代入数据，可得：P输出＝196W
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3只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近（　　）
A．1×109kW h B．1×1010kW h
C．1×1011kW h D．1×1012 kW h
【解答】解：全国一年节省的电能最接近W＝Pt＝3×（0.06kW﹣0.01kW）×5.5×108×4h×365＝1.2×1011kW h。
故选：C。
电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，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Q则有（　　）
A．U1＜U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2
C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2
【解答】解：设开关接通后，电路中电流为I。
对于电阻R，由欧姆定律得U1＝IR
对于电动机，U2＞IR，则U1＜U2。
根据焦耳定律得Q1＝I2Rt，Q2＝I2Rt，则Q1＝Q2。
故选：A。
如图所示，电阻R1＝20Ω，电动机的绕组R2＝5Ω．当电键S断开时，电流表的示数是0.5A，当电键S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数和电路消耗的电功率应是（　　）
A．I＝2.5A B．I＞2.5A C．P＝25W D．P＜25W
【解答】解：当电键S断开时，由欧姆定律得，U＝I1R1＝10V．当电键S闭合后，通过R1的电流仍为0.5A，电动机的电流I2A＝2A，故电流表的电流I＜2.5A，电路中电功率P＝UI＜25W。
故D正确。
故选：D。
四盏灯泡接成如图所示的电路，a、c灯泡的规格为“220V 100W”，b、d灯泡的规格为“220V 40W”，各个灯泡的实际功率均没有超过它的额定功率，则四盏灯泡实际功率大小顺序是（　　）
A．Pa＝Pc＞Pb＝Pd B．Pa＞Pd＞Pc＞Pb
C．Pd＞Pa＞Pc＞Pb D．Pd＞Pc＞Pb＞Pa
【解答】解：a、c灯泡的电阻RΩ＝484Ω
b、d灯泡的电阻R′Ω＝1210Ω
根据并联电路的特点知b、c并联后的总电阻R并＜R＜R′
大电阻分大电压，所以b、c两端的电压小于d灯泡的电压，a的电压小于d的电压，
根据P可得：Pa＞Pb，Pc＜Pb＜Pd
由于Rd＞Ra，根据P＝I2R可知Pd＞Pa，
所以Pd＞Pa＞Pc＞Pb，故C正确，ABD错误。
故选：C。
现有额定电压均为110V额定功率分别为100W和60W的灯泡A和B，将它们接在220V的直流电路中后，两灯均正常工作，且消耗的电功率最小的电路是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：灯泡正常发光时电阻R，因为P额B＜P额A，所以RB＞RA，
A、图中A、B两灯串联，因为RB＞RA，所以UB＞UA，则UB＞110V，UA＜110V，两灯泡不能正常发光，故A错误；
C、图中A灯与可变电阻并联后再与B灯串联，因为RB＞RA，所以RB＞R并，因此UB＞UA，则UB＞110V，UA＜110V，两灯泡不能正常发光，故C错误；
BD、B选项图中B灯与可变电阻并联后再与A灯串联，因为RB＞RA，当可变电阻的阻值适当时，可使R并＝RA，则UA＝110V，UB＝110V，两灯泡即可正常发光，此时电路总电阻R1＝2RA；
D选项图中两灯并联再与可变电阻串联，当串联的可变电阻的阻值为时，UA＝110V，UB＝110V，两灯泡即可正常发光，此时电路总电阻R2＜2RA；
根据P可知，在U一定时，R越大，总功率越小，
因为R1＞R2，所以P1＜P2，故B正确、D错误。
故选：B。
某品牌的电动汽车电池储能为60kW h，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108km/h的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8km，则该电动汽车（　　）
A．充电时间约为6h
B．匀速行驶时输出的功率为10kW
C．匀速行驶时所受的阻力大小为500N
D．匀速行驶时每秒消耗的电能为1.5×104J
【解答】解：A、充电功率为：Pc＝UI＝400V×35A＝14kW
因为充电效率是95%，设充满电所需的时间为tc，则有：
Pctc×95%＝W
代入数据解得：tc＝4.5h，故A错误；
B、以108km/h行驶388.8km所用的时间为：
因为机械能转化效率为90%，设匀速行驶时电池的输出功率为P，则有：
Pt＝W×90%
代入数据解得：P＝15kW，故B错误；
C、匀速行驶时，牵引力等于阻力，设牵引力为F，由P＝Fv可得：
，所以阻力的大小为f＝F＝500N，故C正确；
D、匀速行驶时系统消耗的总功率为：
所以每秒消耗的电能为：J，故D错误；
故选：C。
机器人的使用开拓了我们的视野，延伸了我们的肢体，增强了我们的力量，提高了我们的工作效率，将人们从繁重的生产劳动中解放出来，一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电源电动机恰能正常工作，下列说法中错误的是（　　）
A．电动机消耗的总功率为UI
B．电动机消耗的热功率为I2R
C．电动机的输出功率小于UI
D．若此时将电动机卡住，电动机的电流仍为I
【解答】解：A、根据电功率公式P＝UI知，电动机消耗的总功率为UI，故A正确。
B、根据热功率公式P＝I2R知，电动机消耗的热功率为I2R，故B正确。
C、电动机的输出功率为机器人的机械功率，大小为：P出＝UI﹣I2R＜UI，故C正确。
D、电动机正常工作时，属于非纯电阻电路，电流比较小；电动机卡住，电路变成了纯电阻电路，电流会变大，故D错误。
本题选错误的，故选：D。
如图所示，电动机M的线圈电阻为r，接入电压恒为U的电源时，电动机正常工作，此时电动机通过的电流为I，消耗的电功率为P、线圈电阻的发热功率为P热、输出的机械功率为P出．则下列关系式正确的是（　　）
A．I B．P＝IU+I2r
C．P热 D．P出＝IU﹣I2r
【解答】解：A、当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，不满足欧姆定律，故I，故A错误；
B、电动机消耗的电功率P电＝UI，故B错误；
C、电动机的发热功率根据焦耳定律得到P热＝I2r．但非纯电阻电路不能应用欧姆定律变形；故C错误；
B、电动机的输出功率是机械功率，根据能量守恒定律得，P出＝P电﹣P热＝UI﹣I2r．故D正确。
故选：D。
（多选）一额定功率为9W、额定电压为9V的小灯泡L（其电阻视为不随温度而变）和一直流电动机并联，与定值电阻R＝4Ω串联后接在电路中的AB两点间，电流表A为理想电表，电路如图所示，灯泡的电阻不变。当AB间接电压0.49V时，电动机不转、灯泡不亮，电流表示数为0.1A；当AB间接电压15V时，电动机转动起来、灯泡正常发光。则下列说法正确的是（　　）
A．电动机线圈电阻为1Ω
B．灯泡正常发光时电流表示数1A
C．灯泡正常发光时电动机输出的机械功率4.25W
D．电路正常工作时电动机突然被卡住时，电流表读数将为1.5A
【解答】解：A、根据P可知灯泡电阻RL＝9Ω，
当AB间接电压0.49V时，电动机不转、为纯电阻电路，根据欧姆定律可知R两端电压：UR＝IR＝0.1×4V＝0.4V，
灯泡两端电压U1＝U﹣UR＝0.49V﹣0.4V＝0.09V，
通过灯泡的电流I10.01A，
通过电动机的电流：I2＝0.1A﹣0.01A＝0.09A，
根据并联电路特点可知电动机线圈电阻r1Ω；故A正确；
BC、当AB间接电压15V时，灯泡正常发光，灯泡两端电压为UL＝9V、
通过灯泡的电流为IL＝1A，
则电动机两端电压为UM＝9V，
R两端电压为UR＝6V，
干路电流I1.5A，
电流表示数为1.5A，
通过电动机的电流为IM＝I﹣IL＝0.5A，
则此时电动机输出的机械功率：P＝UMIMr＝4.25W．故B错误，C正确；
D、电路正常工作时，电动机突然被卡住，成为纯电阻电路，电动机内阻和灯泡并联，0.9Ω，根据欧姆定律可知，I3.1A，故电流表示数为3.1A，故D错误。
故选：AC。
某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m＝50kg，不计各处的摩擦，当电动机以v＝0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，此时电路中的电流I＝5A，已知电动机线圈的电阻R为4Ω．（g＝10m/s2）求：
（1）电动机工作电压U；
（2）此时这台电动机的机械效率（结果保留三位有效数字）。
【解答】解：（1）电动机的输出功率为：
P2＝mgv＝500×0.90W＝450W，
电动机的输入功率为：
P1＝UI。
根据能量守恒定律得，发热功率为：
P＝P1﹣P2＝I2R
代入数据解得：U＝110V
（2）此时这台电动机的机械效率为：
η100%＝0.818
答：（1）电动机工作电压U为110V；
（2）此时这台电动机的机械效率为0.818。
一台电风扇的额定功率是60W，内电阻为2Ω，当它接在220V的电压下正常运转，求：
（1）电风扇正常运转时，通过它的电流强度多大？每秒钟有多少电能转化为机械能？
（2）若接上电源后，电风扇因故不能转动，这时通过它的电流强度多大？电风扇实际消耗的电功率多大？
【解答】解：（1）由P＝UI得：
IA
则电风扇内阻上的发热功率：
P热＝I2R＝（）2×2W≈0.15W
根据能量守恒定律得：
P机＝P额﹣P热＝60﹣0.15＝59.85W
（2）根据欧姆定律得，I′110A
发热功率 P热′＝I′2R＝（110）2×2＝24200W．
四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4Ω。已知水的密度为1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2。求：
（1）电动机内阻消耗的热功率；
（2）将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。
【解答】解：（1）设电动机的电功率为P，则P＝UI ①
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，则Pr＝I2r ②
代入数据解得Pr＝1×103W ③
（2）设蓄水总质量为M，所用抽水时间为t。已知抽水高度为h，容积为V，水的密度为ρ，则
M＝ρV ④
设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp，则ΔEp＝Mgh ⑤
设电动机的输出功率为P0，则P0＝P﹣Pr⑥
根据能量守恒定律得P0t×60%×80%＝ΔEp⑦
代入数据解得t＝2×104s⑧

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