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第3节　电功与电热
(分值：100分)
1～7题每题7分，共49分
考点一　电功和电热
1．(2023·揭阳市高二期末)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　)
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只适用于纯电阻电路，而W＝t适用于任何电路
C．在非纯电阻电路中，UI>I2R
D．焦耳热Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路
2．扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是(　　)
A．I<
B．经过时间t，电动机消耗的电能W＝I2rt
C．经过时间t，电动机产生的热量Q＝UIt
D．经过时间t，电动机输出的机械功W机＝UIt
3．(2023·莆田华侨中学高二期中)有一只小型电动机和一只白炽灯，它们的铭牌上都标有
“220 V　40 W”的字样，现将它们并联接在电源电压为220 V的电路中，当电路接通后(　　)
A．在相同的时间内它们发出的热量相同
B．在相同的时间内它们消耗的电能相同
C．对它们来说，IU＝I2R都是成立的
D．对电动机来说，IU＝成立
考点二　纯电阻电路的分析与计算
4．(2023·福州市高二期末)两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为(　　)
A．QA∶QB＝1∶2 B．QA∶QB＝2∶1
C．QA∶QB＝1∶1 D．QA∶QB＝4∶1
5．电烙铁是电子制作和电器维修的必备工具，主要用途是焊接元件及导线。电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是(　　)
A．导线有绝缘皮，隔热效果好
B．导线较长，散热比电烙铁快
C．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
D．导线的电阻远小于电烙铁的电阻
考点三　非纯电阻电路的分析与计算
6.如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的电源两端，灯泡正常发光，则(　　)
A．电解槽消耗的电功率为120 W
B．电解槽的发热功率为60 W
C．电解槽消耗的电功率为60 W
D．电路消耗的总功率为60 W
7．(2023·南平市高二期中)电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R与电动机线圈电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功W1，产生的热量为Q1；电流通过电动机做功W2，产生的热量为Q2，则有(　　)
A．U1＝U2, Q1＝Q2 B．W1＝W2, Q1＝Q2
C．W18～10题每题9分，11题15分，共42分
8．(2024·永安市第三中学月考)如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内(　　)
A．充电宝输出的电功率为UI＋I2r
B．充电宝产生的热功率为I2r
C．手机电池产生的焦耳热为t
D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
9．(多选)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的电阻R2＝10 Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压U不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　　)
A．I＝1.5 A B．I<1.5 A
C．P＝15 W D．P<15 W
10.(多选)(2023·厦门市高二期末)某抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M(电动机)，抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位，内部电路如图所示。抽气扇额定电压为220 V，额定功率为220 W，线圈内阻为20 Ω，则(　　)
A．保持S1、S2闭合，断开S3，抽油烟机处于“弱吸”挡
B．保持S1、S3闭合，断开S2，抽油烟机处于“弱吸”挡
C．闭合S1、S2，抽气扇的输出功率为200 W
D．闭合S1、S2，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率小于220 W
11.(15分)(2024·湖南省衡阳县第四中学期中)如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N。忽略一切摩擦，求：
(1)(3分)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？
(2)(4分)电动机输入功率和输出功率各是多少？
(3)(4分)10 s内电动机可以把物体A匀速提升多高？
(4)(4分)这台电动机的效率是多少？
(9分)
12.(多选)如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W。则(　　)
A．当S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风
B．电热丝的电阻为50 Ω
C．无论吹冷风还是吹热风，流经电动机的电流均为 A
D．电吹风吹热风5分钟后，约耗电0.5 kW·h
第3节　电功与电热
1．C　[电功率越大，电流做功越快，时间不确定，电路中产生的焦耳热不一定越多，A错误；W＝UIt适用于任何电路，而W＝t只适用于纯电阻电路，B错误；在非纯电阻电路中，UI>I2R，C正确；焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路，D错误。]
2．A　[经过时间t，电动机消耗的电能W＝UIt，故B错误；电动机产生的热量Q＝I2rt，故C错误；电动机输出的机械功W机＝UIt－I2rt，故D错误；根据Q3．B　[由题意可知，它们的功率都是40 W，相同时间内消耗的电能相同，电动机消耗的电能转化为内能和机械能；白炽灯消耗的电能全部转化为内能；小灯泡属于纯电阻元件，则UI＝I2R＝，电动机属于非纯电阻元件，则UI＝I2R＋P机，且UI≠；综上分析，B正确。]
4．B　[由题意可知，长度之比为1∶2，直径比为1∶2，则横截面积比为1∶4，根据电阻定律R＝ρ知，电阻之比为2∶1，根据Q＝I2Rt可知，电流相等，则热量之比为2∶1，A、C、D错误，B正确。]
5．D　[导线与电烙铁串联，通过导线的电流等于通过电烙铁的电流，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，说明电烙铁产生的焦耳热远比导线产生的焦耳热多，根据焦耳定律Q＝I2Rt，可知导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故A、B、C错误，D正确。]
6．C　[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＝＝ A，则电解槽消耗的功率P＝IU＝60 W，C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R内≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的总功率P总＝220× W＝120 W，D错误。]
7．D　[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U18．D　[已知充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为Pr＝I2r，焦耳热Q＝I2rt，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，D正确。]
9．BD　[当开关断开时，根据U＝IR1算出电路两端的电压为10 V，开关闭合后，电阻R1中的电流没变，电动机两端电压也为10 V。此电压不可能全部加在电动机的内阻上，故电动机中的电流不可能达到1 A，所以总电流小于1.5 A。据P＝UI可知，电路的功率也小于15 W。选项B、D正确。]
10．BC　[根据电路图可知，保持S1、S2闭合，断开S3，定值电阻被短路，抽气扇两端的电压为额定电压220 V，功率最大，处于“强吸”挡，故A错误；根据电路图可知，保持S1、S3闭合，断开S2，抽气扇与定值电阻串联，其两端的电压小于额定电压220 V，处于“弱吸”挡，故B正确；根据电路图可知，闭合S1、S2，抽气扇的输出功率为P＝P额－()2rM＝
220 W－()2×20 W＝200 W，故C正确；闭合S1、S2，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率为P′＝＝ W＝2 420 W，故D错误。]
11．(1)1 W　(2)5 W　4 W　(3)2 m　(4)80%
解析　(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为P热＝I2r＝1 W。
(2)电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率，
即P入＝UI＝5×1 W＝5 W
电动机的输出功率就是电动机对外做功的功率，
根据P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。
(3)设物体A的重力为G，t＝10 s内物体A上升的高度为h，可得P出t＝Gh
h＝2 m。
(4)这台电动机的效率为η＝×100%＝80%。
12．AC　[当S1断开、S2闭合时，电动机正常工作，电热丝处于断路状态，则电吹风吹冷风，故A正确；根据题意可知，电热丝的功率为P＝1 000 W－120 W＝880 W，因此电热丝的电阻为R＝＝ Ω＝55 Ω，故B错误；依题意，知无论吹冷风还是吹热风，电动机M的功率均为120 W，根据功率的计算公式P＝UI得，流过电动机的电流为I＝＝ A＝ A，故C正确；电吹风吹热风5分钟后，消耗的电能为W＝P2t＝1 000 W× h＝ kW·h，故D错误。]第3节　电功与电热
[学习目标]　1.理解电功、电功率、电热和热功率的概念，知道它们的区别与联系(重点)。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(重难点)。
一、电功和电功率
在生产生活中，电灯把电能转化为光能，电动机把电能转化为动能，电热器把电能转化为内能…，电能如何转化为其他形式的能的呢？
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1．电功
(1)自由电荷在________力的作用下定向移动而形成电流，________力对自由电荷做的功，称为电功。
(2)公式：如果电路两端的电压为U，电流为I，在时间t内电流做的功W＝________。
(3)1 kW·h＝____________ J。
2．电功率
(1)________________内电流所做的功就叫电功率。
(2)用公式表示为P＝＝________，单位：____________。
(3)在电气设备或家用电器的铭牌和使用说明书上，一般都标有__________________和________________。
例1　功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，普通白炽灯应逐步被淘汰。假设每户家庭有两只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近(　　)
A．7.3×108 kW·h B．7.3×1010 kW·h
C．7.3×1011 kW·h D．7.3×1013 kW·h
例2　(2023·三明一中高二期中)一只灯泡标有“220 V,110 W”字样，将其接到110 V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有(　　)
A．灯泡的实际功率为110 W
B．灯泡的实际功率为55 W
C．通过灯泡的电流为0.5 A
D．通过灯泡的电流为额定工作电流的
二、焦耳定律
电流通过电气设备时，导体一般会产生一定的热量，这就是电流的热效应。电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关呢？
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1．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟____的二次方成正比，跟导体的____________及________________成正比。
(2)公式：Q＝________。
(3)单位：在国际单位制中，热量Q的单位是焦耳J。
(4)电热的意义：电热是电能转化为内能的量度，用公式Q＝I2Rt计算。
(5)纯电阻电路与非纯电阻电路：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能(电热)。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，即Q＝W＝________＝t＝I2Rt。在非纯电阻电路中，电能除部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等，这时电功W＝________＝________________，电热用Q＝________________计算，此时二者不再相等。
2．热功率
(1)定义：电流通过导体产生的热量跟所用时间之比称为热功率。热功率就是电能转化为内能的功率。
(2)公式：P＝＝________，适用于所有电路。
3．电动机的简单模型及其功率、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＝×100%。
(1)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。(　　)
(2)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
(3)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。(　　)
(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。(　　)
例3　(2023·福州市高二期中)如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为U1＝0.2 V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I1＝0.5 A；当把电动机接入电压为U2＝4.0 V的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是I2＝1.0 A，求：
(1)电动机线圈的电阻r；
(2)当U2＝4.0 V电动机正常工作时的输出功率；
(3)如果重物质量m＝1.0 kg，当U2＝4.0 V时电动机提升重物的速度大小是多少？(g取10m/s2)
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电动机做功往往视为非纯电阻电路问题，但如果电风扇通电后由于某种原因被卡住，导致扇叶不转动，此时电动机做功视为纯电阻电路问题。
例4　(2024·铁岭市清河中学阶段检测)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5 A，且电动机的内阻rM＝1 Ω；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4 A，且电解槽内阻rA＝2 Ω。求：
(1)电炉丝的电阻及发热功率；
(2)电动机的机械效率；
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。
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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、小灯泡 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＝ 不适用，I<
能量转化 电能全部转化为内能： W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t 电能转化为内能和其他形式的能： W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋E其他
功率特点 电功率等于热功率： P电＝P热＝UI＝I2R＝ 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
三、身边的电热
1．电热流效应的应用
如电热水器、电饭锅、电熨斗、电暖器等(如图)都是利用电流的____________工作的。
2．电流热效应的危害
如果插头和插座之间接触不良会迸出火花。在输电线路中由于电热降低了电能的传输效率，如果电流________，散热不好，还可能烧坏电线的绝缘层，引起漏电、触电等事故。
例5　(多选)室内有几种用电器，1.0 kW的电磁炉、150 W的洗衣机、800 W的电热水壶、200 W的电视机和2.5 kW的空调器。如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是(　　)
A．电磁炉和洗衣机
B．电热水壶和空调器
C．电磁炉和空调器
D．洗衣机、电视机和空调器
第3节　电功与电热
一、
电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程。消耗了多少电能，电流就做了多少功。
梳理与总结
1．(1)电场　电场　(2)UIt
(3)3.6×106　
2．(1)单位时间　(2)UI　瓦特(W)
(3)额定电压　额定功率　
二、
与通过导体的电流、导体的电阻及通电时间有关。
梳理与总结
1．(1)电流　电阻　通电时间
(2)I2Rt　(5)UIt　UIt　I2Rt＋E其他　I2Rt　
2．(2)I2R　
三、
1．热效应　
2．过大　
例1　B　[假设每户每天只亮灯5 h，每户每年节省电能E＝2×(60－10)×10－3×5×365 kW·h＝182.5 kW·h。假设每户有3口人，全国有4亿户左右。节省总电能为E总＝4×108×182.5 kW·h＝7.3×1010 kW·h。B正确。]
例2　D　[根据P＝可知当电压减半时，不考虑灯泡电阻的变化，则灯泡的电功率变为原来的四分之一，即灯泡的实际功率为25 W，故A、B错误；灯泡的额定电流为Im＝＝0.5 A，根据I＝当电压减半时，通过灯泡的电流变为0.25 A，则电流为额定电流的0.5，故C错误，D正确。]
易错辨析
(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
例3　(1)0.4 Ω　(2)3.6 W　(3)0.36 m/s
解析　(1)电动机不转时，此时电动机为纯电阻元件，
则r＝＝0.4 Ω
(2)电动机正常工作时消耗的功率为
P＝U2I2＝4.0×1.0 W＝4.0 W
电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为
P热＝I22r＝0.4 W
电动机正常工作时输出功率为P出＝P－P热＝3.6 W
(3)匀速提升时，拉力等于重力，即F＝mg＝10 N
由电动机的输出功率P出＝Fv
可得提升重物的速度为v＝＝0.36 m/s。
例4　(1)2 Ω　72 W　(2)58.3 %　(3)16 W
解析　(1)当S1闭合，S2、S3断开时，电炉子接入电路。电炉丝为纯电阻元件，由欧姆定律得电炉丝的电阻
R＝＝ Ω＝2 Ω
电炉丝发热功率
P＝UI1＝12×6 W＝72 W
(2)电动机为非纯电阻元件，则有
I2U＝I22rM＋P输出
η＝×100%≈58.3%
(3)电解槽为非纯电阻元件，
则有P化学＝I3U－I32rA＝16 W。
例5　BC　[电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2 860 W。用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可能同时使用，故选项B、C正确。](共59张PPT)
DISANZHANG
第3章
第3节　电功与电热
1.理解电功、电功率、电热和热功率的概念，知道它们的区别与联系(重点)。
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(重难点)。
学习目标
一、电功和电功率
二、焦耳定律
课时对点练
三、身边的电热
内容索引
电功和电功率
一
在生产生活中，电灯把电能转化为光能，电动机把电能转化为动能，电热器把电能转化为内能…，电能如何转化为其他形式的能的呢？
答案　电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程。消耗了多少电能，电流就做了多少功。
1.电功
(1)自由电荷在 力的作用下定向移动而形成电流， 力对自由电荷做的功，称为电功。
(2)公式：如果电路两端的电压为U，电流为I，在时间t内电流做的功W＝ 。
(3)1 kW·h＝ J。
梳理与总结
电场
电场
UIt
3.6×106
2.电功率
(1) 内电流所做的功就叫电功率。
(2)用公式表示为P＝ ＝ ，单位： 。
(3)在电气设备或家用电器的铭牌和使用说明书上，一般都标有________
和 。
单位时间
UI
瓦特(W)
额定电压
额定功率
功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，普通白炽灯应逐步被淘汰。假设每户家庭有两只
60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近
A.7.3×108 kW·h B.7.3×1010 kW·h
C.7.3×1011 kW·h D.7.3×1013 kW·h
例1
√
假设每户每天只亮灯5 h，每户每年节省电能E＝2×(60－10)×10－3×
5×365 kW·h＝182.5 kW·h。假设每户有3口人，全国有4亿户左右。节省总电能为E总＝4×108×182.5 kW·h＝7.3×1010 kW·h。B正确。
(2023·三明一中高二期中)一只灯泡标有“220 V,110 W”字样，将其接到110 V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有
A.灯泡的实际功率为110 W
B.灯泡的实际功率为55 W
C.通过灯泡的电流为0.5 A
D.通过灯泡的电流为额定工作电流的
例2
√
返回
二
焦耳定律
电流通过电气设备时，导体一般会产生一定的热量，这就是电流的热效应。电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关呢？
答案　与通过导体的电流、导体的电阻及通电时间有关。
1.焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟 的二次方成正比，跟导体的
及 成正比。
(2)公式：Q＝ 。
(3)单位：在国际单位制中，热量Q的单位是焦耳J。
(4)电热的意义：电热是电能转化为内能的量度，用公式Q＝I2Rt计算。
梳理与总结
电流
电阻
通电时间
I2Rt
(5)纯电阻电路与非纯电阻电路：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能(电热)。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，即Q＝W＝ ＝ ＝I2Rt。在非纯电阻电路中，电能除部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等，这时电功W＝ ＝ ，电热用Q＝
计算，此时二者不再相等。
2.热功率
(1)定义：电流通过导体产生的热量跟所用时间之比称为热功率。热功率就是电能转化为内能的功率。
(2)公式：P＝ ＝ ，适用于所有电路。
UIt
UIt
I2Rt＋E其他
I2Rt
I2R
3.电动机的简单模型及其功率、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。
(1)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。
(　　)
(2)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
(3)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。(　　)
(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。(　　)
×
√
×
√
(2023·福州市高二期中)如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为U1＝0.2 V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I1＝0.5 A；当把电动机接入电压为U2＝4.0 V的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是I2＝1.0 A，求：
(1)电动机线圈的电阻r；
例3
答案　0.4 Ω
(2)当U2＝4.0 V电动机正常工作时的输出功率；
电动机正常工作时消耗的功率为P＝U2I2＝4.0×1.0 W＝4.0 W
电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为P热＝I22r＝0.4 W
电动机正常工作时输出功率为P出＝P－P热＝3.6 W
答案　3.6 W
(3)如果重物质量m＝1.0 kg，当U2＝4.0 V时电
动机提升重物的速度大小是多少？(g取10m/s2)
匀速提升时，拉力等于重力，即F＝mg＝10 N
由电动机的输出功率P出＝Fv
答案　0.36 m/s
总结提升
电动机做功往往视为非纯电阻电路问题，但如果电风扇通电后由于某种原因被卡住，导致扇叶不转动，此时电动机做功视为纯电阻电路问题。
(2024·铁岭市清河中学阶段检测)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5 A，且电动机的内阻rM＝1 Ω；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为
4 A，且电解槽内阻rA＝2 Ω。求：
(1)电炉丝的电阻及发热功率；
例4
答案　2 Ω　72 W
当S1闭合，S2、S3断开时，电炉子接入电路。电炉丝为纯电阻元件，由欧姆定律得电炉丝的电阻
电炉丝发热功率
P＝UI1＝12×6 W＝72 W
(2)电动机的机械效率；
答案　58.3 %
电动机为非纯电阻元件，则有
I2U＝I22rM＋P输出
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。
答案　16 W
电解槽为非纯电阻元件，
则有P化学＝I3U－I32rA＝16 W。
总结提升
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、小灯泡 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
比较项目 纯电阻电路 非纯电阻电路
能量转化 电能全部转化为内能： W＝Q＝UIt＝I2Rt ＝ 电能转化为内能和其他形式的能：

W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋E其他
总结提升
总结提升
返回
比较项目 纯电阻电路 非纯电阻电路
功率特点 电功率等于热功率： P电＝P热＝UI＝I2R ＝ 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
身边的电热
三
1.电热流效应的应用
如电热水器、电饭锅、电熨斗、电暖器等(如图)都是利用电流的_______工作的。
2.电流热效应的危害
如果插头和插座之间接触不良会
迸出火花。在输电线路中由于电
热降低了电能的传输效率，如果
电流 ，散热不好，还可能烧
坏电线的绝缘层，引起漏电、触
电等事故。
热效应
过大
电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2 860 W。用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可能同时使用，故选项B、C正确。
(多选)室内有几种用电器，1.0 kW的电磁炉、150 W的洗衣机、800 W的电热水壶、200 W的电视机和2.5 kW的空调器。如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是
A.电磁炉和洗衣机 B.电热水壶和空调器
C.电磁炉和空调器 D.洗衣机、电视机和空调器
例5
√
√
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课时对点练
四
考点一　电功和电热
1.(2023·揭阳市高二期末)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是
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只适用于纯电阻电路，而W＝ 适用于任何电路
C.在非纯电阻电路中，UI>I2R
D.焦耳热Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路
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基础对点练
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电功率越大，电流做功越快，时间不确定，电路中产生的焦耳热不一定越多，A错误；
W＝UIt适用于任何电路，而W＝ 只适用于纯电阻电路，B错误；
在非纯电阻电路中，UI>I2R，C正确；
焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路，D错误。
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2.扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是
A.I<
B.经过时间t，电动机消耗的电能W＝I2rt
C.经过时间t，电动机产生的热量Q＝UIt
D.经过时间t，电动机输出的机械功W机＝UIt
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经过时间t，电动机消耗的电能W＝UIt，故B错误；
电动机产生的热量Q＝I2rt，故C错误；
电动机输出的机械功W机＝UIt－I2rt，故D错误；
根据Q1
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3.(2023·莆田华侨中学高二期中)有一只小型电动机和一只白炽灯，它们的铭牌上都标有“220 V　40 W”的字样，现将它们并联接在电源电压为220 V的电路中，当电路接通后
A.在相同的时间内它们发出的热量相同
B.在相同的时间内它们消耗的电能相同
C.对它们来说，IU＝I2R都是成立的
D.对电动机来说，IU＝ 成立
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由题意可知，它们的功率都是40 W，相同时间内消耗的电能相同，电动机消耗的电能转化为内能和机械能；白炽灯消耗的电能全部转
化为内能；小灯泡属于纯电阻元件，则UI＝I2R＝ ，电动机属于非纯电阻元件，则UI＝I2R＋P机，且UI≠ ；综上分析，B正确。
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考点二　纯电阻电路的分析与计算
4.(2023·福州市高二期末)两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为
A.QA∶QB＝1∶2 B.QA∶QB＝2∶1
C.QA∶QB＝1∶1 D.QA∶QB＝4∶1
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由题意可知，长度之比为1∶2，直径比为1∶2，则横截面积比为1∶4，根据电阻定律R＝ 知，电阻之比为2∶1，根据Q＝I2Rt可知，电流相等，则热量之比为2∶1，A、C、D错误，B正确。
5.电烙铁是电子制作和电器维修的必备工具，主要用途是焊接元件及导线。电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是
A.导线有绝缘皮，隔热效果好
B.导线较长，散热比电烙铁快
C.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
D.导线的电阻远小于电烙铁的电阻
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导线与电烙铁串联，通过导线的电流等于通过电烙铁的电流，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，说明电烙铁产生的焦耳热远比导线产生的焦耳热多，根据焦耳定律Q＝I2Rt，可知导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故A、B、C错误，D正确。
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考点三　非纯电阻电路的分析与计算
6.如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的电源两端，灯泡正常发光，则
A.电解槽消耗的电功率为120 W
B.电解槽的发热功率为60 W
C.电解槽消耗的电功率为60 W
D.电路消耗的总功率为60 W
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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＝ 则电解槽消耗的功率P＝IU＝60 W，C正确，A错误；
电解槽的发热功率P热＝I2R内≈1.3 W，B错误；
整个电路消耗的总功率P总＝ ＝120 W，
D错误。
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7.(2023·南平市高二期中)电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R与电动机线圈电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功W1，产生的热量为Q1；电流通过电动机做功W2，产生的热量为Q2，则有
A.U1＝U2, Q1＝Q2 B.W1＝W2, Q1＝Q2
C.W1√
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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所以W1＝I2Rt，则Q1＝Q2，故选D。
8.(2024·永安市第三中学月考)如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间
t内
A.充电宝输出的电功率为UI＋I2r
B.充电宝产生的热功率为I2r
C.手机电池产生的焦耳热为
D.手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
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能力综合练
已知充电宝的输出电压U、输
出电流I，所以充电宝输出的电
功率为P＝UI，A错误；
手机电池充电电流为I，所以手
机电池产生的热功率为Pr＝I2r，焦耳热Q＝I2rt，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；
输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，D正确。
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9.(多选)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的电阻R2＝10 Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压U不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电
功率P应是
A.I＝1.5 A B.I<1.5 A
C.P＝15 W D.P<15 W
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当开关断开时，根据U＝IR1算出电路两端的电压为10 V，开关闭合后，电阻R1中的电流没变，电动机两端电压也为10 V。此电压不可能全部加在电动机的内阻上，故电动机中的电流
不可能达到1 A，所以总电流小于1.5 A。据P＝
UI可知，电路的功率也小于15 W。选项B、D正确。
10.(多选)(2023·厦门市高二期末)某抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M(电动机)，抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位，内部电路如图所示。抽气扇额定电压为220 V，额定功率为220 W，线圈内阻为20 Ω，则
A.保持S1、S2闭合，断开S3，抽油烟机处于“弱吸”挡
B.保持S1、S3闭合，断开S2，抽油烟机处于“弱吸”挡
C.闭合S1、S2，抽气扇的输出功率为200 W
D.闭合S1、S2，若电动机被卡住，则抽气扇消耗
的功率小于220 W
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根据电路图可知，保持S1、S2闭合，断开S3，定值电阻被短路，抽气扇两端的电压为额定电压220 V，功率最大，
处于“强吸”挡，故A错误；
根据电路图可知，保持S1、S3闭合，断开S2，
抽气扇与定值电阻串联，其两端的电压小
于额定电压220 V，处于“弱吸”挡，故B正确；
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电动机线圈电阻消耗的热功率为P热＝I2r＝1 W。
11.(2024·湖南省衡阳县第四中学期中)如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端电压为
5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N。忽略
一切摩擦，求：
(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？
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答案　1 W
电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率，
即P入＝UI＝5×1 W＝5 W
电动机的输出功率就是电动机对外做功的功率，根据P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
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答案　5 W　4 W
设物体A的重力为G，t＝10 s内物体A上升的高度为h，可得P出t＝Gh
h＝2 m。
(3)10 s内电动机可以把物体A匀速提升多高？
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答案　2 m
(4)这台电动机的效率是多少？
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答案　80%
12.(多选)如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W。则
A.当S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风
B.电热丝的电阻为50 Ω
C.无论吹冷风还是吹热风，流经电动机的电流均为
D.电吹风吹热风5分钟后，约耗电0.5 kW·h
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尖子生选练
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当S1断开、S2闭合时，电动机正常工作，电热丝
处于断路状态，则电吹风吹冷风，故A正确；
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