資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
預習銜接.夯實基礎 電路中的能量轉化
一．選擇題（共4小題）
1．（2024春 寧波期末）最近兩年洗地機這一新鮮家電逐漸流行，便利了人們的生活。現有某品牌洗地機，其工作參數如表所示，其工作模式有強效、節能兩種，強效模式下，該洗地機以額定功率工作，節能模式下，以額定功率的一半功率工作，兩種模式下，其工作電壓均相同，其續航時間是按照節能模式工作計算得到的，則下列說法正確的是（　　）
產品名稱 某品牌洗地機 產品型號 QX﹣V6A
額定功率 220W 電池容量 5200mAh
續航時間 80min 清水箱容量 800mL
外形尺寸 260*262*1115mm 污水箱容量 720mL
A．電池充滿電后，儲存的總電荷量為187200C
B．該洗地機在強效模式下的工作電流為3.9A
C．該洗地機內阻約為3.6Ω
D．該洗地機的工作電壓約為28V
2．（2024秋 豐臺區期末）如圖所示，將一個電動機M接在電路中，正常工作時測得電動機兩端的電壓為U1，流過電動機的電流為I1；將電動機短時間卡住時，測得電動機兩端的電壓為U2，流過電動機的電流為I2。下列說法正確的是（　　）
A．電動機線圈電阻為
B．正常工作時，電動機消耗的電功率為U1I1
C．正常工作時，電動機產生的熱功率為U1I1
D．正常工作時，電動機對外做功功率為U1I1﹣U2I2
3．（2024秋 廣州期末）如圖1所示，用充電寶為一手機電池充電，其等效電路如圖2所示。在充電開始后的一段時間t內，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認為是恒定不變的，設手機電池的內阻為r，則時間t內（　　）
A．充電寶輸出的電功率為UI+I2r
B．充電寶產生的熱功率為I2r
C．手機電池產生的焦耳熱為
D．手機電池儲存的化學能為UIt﹣I2rt
4．（2024春 建鄴區期末）如圖所示，圖甲為一個電燈兩端電壓與通過它的電流的變化關系曲線。由圖可知，兩者不成線性關系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發生了變化的緣故。不計電流表內阻。如圖乙所示，將兩個這樣的電燈并聯后再與5Ω的定值電阻R0串聯，接在電動勢為E＝15V、內阻不計的電路上，則下列選項中正確的是（　　）
A．電阻R0消耗的功率約為7.5W
B．電阻R0消耗的功率約為5W
C．每個燈的實際功率約為1.6W
D．每個燈的實際功率約為16W
二．多選題（共3小題）
（多選）5．（2024春 遼寧期末）近年來，國產新能源汽車技術進步明顯，比亞迪秦LDM﹣i搭載第五代DM技術的混動“雙引擎”小汽車在實測中，百公里油耗小于2.5L，綜合續航里程超過2300km，續航實現了巨幅提升，遠超傳統燃油車。若質量m＝1500kg的“雙引擎”小汽車，當行駛速度v≤54km/h時靠電動機輸出動力；當行駛速度在54km/h＜v≤90km/h范圍內時靠汽油機輸出動力，同時內部電池充電；當行駛速度v＞90km/h時汽油機和電動機同時工作，這種汽車更節能環保。若該小汽車在一條平直的公路上由靜止啟動，汽車的牽引力F隨運動時間t變化的圖像如圖所示，若小汽車行駛過程中所受阻力恒為1250N。已知汽車在t0時刻第一次切換動力引擎，以后保持恒定功率行駛至第t1時刻。下列判斷正確的是（　　）
A．0﹣t0階段汽車的加速度為2.5m/s2
B．汽車第一次切換動力引擎時刻t0＝10s
C．電動機輸出的最大功率為90kW
D．t1時刻后若要繼續加速將是“雙引擎”同時工作模式
（多選）6．（2024秋 撫順期末）如圖所示，U﹣I圖線上，a、b、c各點均表示該電路中有一個確定的工作狀態，連接O、b時，α＝β，則下列說法正確的是（　　）
A．從a到b時，電源的總功率增大，輸出功率減小
B．從b到c時，電源的總功率和輸出功率都增大
C．在a、c兩點時，電源的輸出功率可能相等
D．在b點時，電源的輸出功率最大
（多選）7．（2024春 天山區校級期末）如圖所示，電源電動勢E＝12V，內阻r＝1Ω，R1＝1Ω，R2＝6Ω，開關閉合后，電動機恰好正常工作。已知電動機的額定電壓U0為6V，電動機線圈的電阻R0為0.5Ω，下列說法正確的是（　　）
A．電阻R1兩端的電壓為3V
B．通過電動機的電流為12A
C．電源的效率為75%
D．電動機的輸入功率為12W
三．填空題（共4小題）
8．（2024秋 福州期末）如圖，電動機M與燈泡L串聯在電路中，電動機M的線圈電阻為2Ω，燈泡L的電阻為6Ω，電源的電動勢為E＝16V、內阻為r＝1Ω。閉合開關S后，燈泡正常發光，電動機正常運轉，電動機線圈上產生的熱功率為2W，忽略電動機轉動時受到的摩擦，則電動機M輸出的機械功率＝　 　W；電源輸出的電功率P＝　 　W。
9．（2024秋 龍巖期末）半導體材料制成的電阻器D，通過它的電流I隨它兩端電壓U的變化關系如圖（a）所示。D的阻值隨它兩端電壓U的增大而 　 　（選填“增大”或“減小”）。D與定值電阻R1、R2并聯后接入電壓恒為U的電源兩端，三個用電器的電功率相同。現將三個用電器連接成如圖（b）的電路，仍接在電壓恒為U的電源兩端，此時D、R1、R2的電功率分別是PD、P1、P2，三者的大小關系是 　 　。
10．（2024秋 嘉定區校級期末）如圖所示的電路中，電源電動勢為12V，內電阻為1Ω，R1＝1Ω，R2＝6Ω，電動機線圈電阻為0.5Ω，若開關閉合后通過電源的電流為3A，則R1上消耗的電功率為　 　W，電動機消耗電功率為　 　W．
11．（2024秋 青浦區校級期末）某同學通過如圖所示的電路測量電動機的參數，電源電動勢為E＝220V，內阻為2Ω，電動機線圈電阻為5Ω。調節變阻器，當其阻值為3Ω時，電動機牽引質量為10kg的重物勻速上升，測得重物在1s內上升了7m，電流表示數為5A，g＝10m/s2，則此過程中電動機中因阻力等原因產生的機械能損耗為 　 　J，電動機的效率為 　 　%（保留三位有效數字）。
四．解答題（共4小題）
12．（2024春 鎮海區校級期末）如圖所示是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖。電動機內電阻r＝1Ω，電路中另一電阻R＝20Ω，直流電壓U＝200V，電壓表示數UV＝100V。試求：
（1）通過電動機的電流；
（2）輸入電動機的電功率；
（3）電動機輸出的機械功率。
13．（2024春 天心區校級期末）如圖所示的小型電動機演示電路中，在S1閉合、S2斷開的情況下，電流表的示數為1A，在S1、S2均閉合的情況下，電流表的示數為3A，已知電源的電動勢為3V，內阻為0.5Ω。不計電流表的內阻，且燈絲電阻不變，求：
（1）燈L的電阻RL；
（2）S1、S2均閉合時電動機M的總功率PM。
14．（2024春 東城區校級期末）小明坐在汽車的副駕駛位上看到一個現象：當汽車的電動機啟動時，汽車的車燈會瞬時變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動機連接的簡化電路如圖所示，已知汽車電源電動勢為12.5V，內阻為0.05Ω.車燈接通電動機未起動時，電流表示數為10A；電動機啟動的瞬間，電流表示數達到60A，求：
（1）電動機未啟動時，車燈的功率；
（2）電動機啟動時，車燈的功率。
15．（2024秋 齊齊哈爾期末）如圖所示的電路中，R1為定值電阻，R2為電阻箱，燈泡L的規格為“3W，0.6A”，電動機M的線圈電阻為0.2Ω、額定功率為2W，電源的電動勢E＝12V，內阻r＝1Ω，閉合電鍵，調節電阻箱，當電阻箱的阻值為4Ω時，燈泡剛好正常發光，電動機剛好能正常工作。求：
（1）電動機的額定電壓；
（2）電阻R1的阻值；
（3）電動機的輸出功率與電源的輸出功率。
預習銜接.夯實基礎 電路中的能量轉化
參考答案與試題解析
一．選擇題（共4小題）
1．（2024春 寧波期末）最近兩年洗地機這一新鮮家電逐漸流行，便利了人們的生活。現有某品牌洗地機，其工作參數如表所示，其工作模式有強效、節能兩種，強效模式下，該洗地機以額定功率工作，節能模式下，以額定功率的一半功率工作，兩種模式下，其工作電壓均相同，其續航時間是按照節能模式工作計算得到的，則下列說法正確的是（　　）
產品名稱 某品牌洗地機 產品型號 QX﹣V6A
額定功率 220W 電池容量 5200mAh
續航時間 80min 清水箱容量 800mL
外形尺寸 260*262*1115mm 污水箱容量 720mL
A．電池充滿電后，儲存的總電荷量為187200C
B．該洗地機在強效模式下的工作電流為3.9A
C．該洗地機內阻約為3.6Ω
D．該洗地機的工作電壓約為28V
【考點】電功和電功率的計算；用定義式計算電流大小及電荷量；歐姆定律的簡單應用．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】A.根據電荷量公式代入數據求解；
BD.根據節能模式由電流的定義式求電流，再根據模式轉換后求對應電流和對應電壓；
C.根據題中條件分析能否求解內阻值。
【解答】解：A.電池充滿電后，儲存的總電荷量為q＝It＝5200×10﹣3×3600C＝18720C，故A錯誤；
BD.該洗地機在節能模式下的工作電流為，節能模式下，以額定功率的一半功率工作，兩種模式下，其工作電壓均相同，由P＝UI可知，在強效模式下的工作電流為I'＝2I＝2×3.9A＝7.8A，該洗地機的工作電壓約為V≈28V，
故B錯誤，D正確；
C.根據題中條件，無法得出該洗地機內阻，故C錯誤。
故選：D。
【點評】考查恒定電流的相關問題，會根據題意結合相關參數進行計算解答。
2．（2024秋 豐臺區期末）如圖所示，將一個電動機M接在電路中，正常工作時測得電動機兩端的電壓為U1，流過電動機的電流為I1；將電動機短時間卡住時，測得電動機兩端的電壓為U2，流過電動機的電流為I2。下列說法正確的是（　　）
A．電動機線圈電阻為
B．正常工作時，電動機消耗的電功率為U1I1
C．正常工作時，電動機產生的熱功率為U1I1
D．正常工作時，電動機對外做功功率為U1I1﹣U2I2
【考點】電動機“卡死”情況下的功率計算；歐姆定律的簡單應用；電動機中的能量轉化與計算．
【專題】定量思想；歸納法；恒定電流專題；理解能力．
【答案】B
【分析】根據歐姆定律可計算出電動機線圈的電阻；電動機消耗的電功率為P＝U1I1；電動機的發熱功率為P熱＝I2r；電動機輸出功率等于總功率與發熱功率之差。
【解答】解：A、當電動機被卡住后，電動機沒有機械能輸出，是純電阻電路，所以電動機線圈電阻為，故A錯誤；
B、正常工作時，電動機消耗的電功率為P＝U1I1，故B正確；
C、正常工作時，電動機產生的熱功率為P熱，故C錯誤；
D、正常工作時，電動機對外做功的功率為P機＝P﹣P熱＝U1I1，故D錯誤。
故選：B。
【點評】解題的關鍵是知道電動機正常工作時，不能用歐姆定律計算電動機線圈的電阻，當電動機被卡住后，是純電阻電路，才可以用歐姆定律計算出電動機線圈電阻。
3．（2024秋 廣州期末）如圖1所示，用充電寶為一手機電池充電，其等效電路如圖2所示。在充電開始后的一段時間t內，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認為是恒定不變的，設手機電池的內阻為r，則時間t內（　　）
A．充電寶輸出的電功率為UI+I2r
B．充電寶產生的熱功率為I2r
C．手機電池產生的焦耳熱為
D．手機電池儲存的化學能為UIt﹣I2rt
【考點】非純電阻電路的能量轉化特點．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；理解能力．
【答案】D
【分析】充電寶和手機都是非純電阻，其電功率只能用P＝UI計算，產生的焦耳熱只能用Q＝I2rt計算，根據能量守恒列式求解手機電池儲存的化學能。
【解答】解：A.充電寶的輸出電壓U、輸出電流I，所以充電寶輸出的電功率為UI，故A錯誤；
B.充電寶內的電流也是I，但其內阻未知，所以無法判斷充電寶產生的熱功率，故B錯誤；
C.U是充電寶的輸出電壓，不是手機電池的內電壓，所以不能用計算手機電池產生的焦耳熱，手機電池產生的焦耳熱應為I2rt，故C錯誤；
D.充電寶輸出的電能一部分轉化為手機電池儲存的化學能，一部分轉化為手機電池產生的焦耳熱，故根據能量守恒定律可知手機電池儲存的化學能為：UIt﹣I2rt，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查了非純電阻，解題關鍵是區分熱功率與電功率的計算式，本題難度較小，考查了學生掌握知識與應用知識的能力。
4．（2024春 建鄴區期末）如圖所示，圖甲為一個電燈兩端電壓與通過它的電流的變化關系曲線。由圖可知，兩者不成線性關系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發生了變化的緣故。不計電流表內阻。如圖乙所示，將兩個這樣的電燈并聯后再與5Ω的定值電阻R0串聯，接在電動勢為E＝15V、內阻不計的電路上，則下列選項中正確的是（　　）
A．電阻R0消耗的功率約為7.5W
B．電阻R0消耗的功率約為5W
C．每個燈的實際功率約為1.6W
D．每個燈的實際功率約為16W
【考點】電功和電功率的計算．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】B
【分析】根據閉合電路歐姆定律，得到電燈的實際電壓與電流的關系式，在甲圖上作出圖象，此圖象與電燈的伏安特性曲線的交點，表示電燈實際工作狀態，讀出交點的電壓和電流，求出電阻R0消耗的功率和電燈的實際功率。
【解答】解：設此時電燈兩端的電壓為U，流過每個電燈的電流為I，由閉合電路歐姆定律得E＝U+2IR0
代入數據得I
在I﹣U圖上畫出該直線，如圖所示
可得到該直線與曲線的交點（10V，0.50A），即流過電燈的電流為0.50A，電燈兩端電壓為10V，電阻R0消耗的功率P0＝（2I）2R0＝（2×0.50）2×5W＝5W
每個燈的功率為：P＝UI＝10×0.50W＝5W，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
【點評】考查串、并聯電路，全電路歐姆定律，本題的技巧是應用數學方法，通過作圖求解電燈的電流。
二．多選題（共3小題）
（多選）5．（2024春 遼寧期末）近年來，國產新能源汽車技術進步明顯，比亞迪秦LDM﹣i搭載第五代DM技術的混動“雙引擎”小汽車在實測中，百公里油耗小于2.5L，綜合續航里程超過2300km，續航實現了巨幅提升，遠超傳統燃油車。若質量m＝1500kg的“雙引擎”小汽車，當行駛速度v≤54km/h時靠電動機輸出動力；當行駛速度在54km/h＜v≤90km/h范圍內時靠汽油機輸出動力，同時內部電池充電；當行駛速度v＞90km/h時汽油機和電動機同時工作，這種汽車更節能環保。若該小汽車在一條平直的公路上由靜止啟動，汽車的牽引力F隨運動時間t變化的圖像如圖所示，若小汽車行駛過程中所受阻力恒為1250N。已知汽車在t0時刻第一次切換動力引擎，以后保持恒定功率行駛至第t1時刻。下列判斷正確的是（　　）
A．0﹣t0階段汽車的加速度為2.5m/s2
B．汽車第一次切換動力引擎時刻t0＝10s
C．電動機輸出的最大功率為90kW
D．t1時刻后若要繼續加速將是“雙引擎”同時工作模式
【考點】計算電動機正常工作時輸出的機械功或機械功率；牛頓第二定律的簡單應用；瞬時功率的計算．
【專題】定量思想；模型法；功率的計算專題；分析綜合能力．
【答案】AD
【分析】根據牛頓第二定律計算；根據運動學公式計算時間；根據P＝Fv計算；先根據P＝Fv計算出速度，然后結合題意分析。
【解答】解：A．開始階段，牽引力F1＝5000N，根據牛頓第二定律
F1﹣f＝ma
代入數據解得開始階段的加速度
a＝2.5m/s2
故A正確；
B．汽車第一次切換動力引擎時速度大小v1＝54km/h＝15m/s，根據運動學公式得加速的時間
，故B錯誤；
C．t0時刻，電動機輸出功率最大
Pm＝F1v1＝5000×15W＝75kW，故C錯誤；
D．汽油機工作期間，功率
P＝F2v1＝6000×15W＝90000W
t1時刻汽車的速度為
90km/h
根據題意，若要繼續加速將是“雙引擎”同時工作模式，故D正確；
故選：AD。
【點評】熟練掌握公式P＝Fv以及牛頓第二定律在加速過程中的應用。
（多選）6．（2024秋 撫順期末）如圖所示，U﹣I圖線上，a、b、c各點均表示該電路中有一個確定的工作狀態，連接O、b時，α＝β，則下列說法正確的是（　　）
A．從a到b時，電源的總功率增大，輸出功率減小
B．從b到c時，電源的總功率和輸出功率都增大
C．在a、c兩點時，電源的輸出功率可能相等
D．在b點時，電源的輸出功率最大
【考點】電功和電功率的計算；閉合電路歐姆定律的內容和表達式．
【專題】定性思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】CD
【分析】斜率為負值的圖線是電源的路端電壓與電流關系的圖線，斜率為正值的圖線是定值電阻的U﹣I圖線；根據電源的輸出功率規律可明確電源的輸出功率。
【解答】解：D、U﹣I圖像中，直線的斜率代表電阻的大小，連接O、b時，a＝β，所以此時定值電阻R和電源的內電阻r相等，此時電源的輸出功率最大，故D正確；
C、在a點時，外電阻較小，但電流較大，在c點時，外電阻較大，但電流較小，根據P＝I2R可知，電源的輸出功率可能相等，故C正確；
AB、電源的總功率P＝EI，則a點對應的總功率最大，從a→b時，電源的總功率減小，而輸出功率變大，從b到c時，電源的總功率和輸出功率都減小，故AB錯誤。
故選：CD。
【點評】本題關鍵明確電源總功率P＝EI；當R＝r時，電源的輸出功率最大；而電源的效率隨著外電壓的增大而增大。
（多選）7．（2024春 天山區校級期末）如圖所示，電源電動勢E＝12V，內阻r＝1Ω，R1＝1Ω，R2＝6Ω，開關閉合后，電動機恰好正常工作。已知電動機的額定電壓U0為6V，電動機線圈的電阻R0為0.5Ω，下列說法正確的是（　　）
A．電阻R1兩端的電壓為3V
B．通過電動機的電流為12A
C．電源的效率為75%
D．電動機的輸入功率為12W
【考點】計算電動機正常工作時輸出的機械功或機械功率；電動機中的能量轉化與計算．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】ACD
【分析】A、根據電動機的額定電壓和電源電動勢可得R1與電源內阻r的電壓之和，由歐姆定律可得干路中電流，則可得電阻R1兩端的電壓；
BD、根據電動機的額定電壓可得R2中的電流，根據干路電流大小和支路電流關系可得電動機中電流，利用P＝UI可得電動機的輸入功率；
C、根據P＝EI和P＝UI可得電源總功率和電源輸出功率，利用可得電源的效率。
【解答】解：A、電動機的額定電壓U0為6V，則R1與電源內阻r的電壓之和為：U1＝E﹣U0＝12V﹣6V＝6V，則干路中的電流：，則電阻R1兩端的電壓：UR1＝IR1＝3×1V＝3V，故A正確；
BD、電阻R2中的電流，則電動機中的電流：I2＝I﹣I1＝3A﹣1A＝2A，電動機的輸入功率：P＝U0I2＝6V×2A＝12W，故B錯誤，D正確；
C、電源的路端電壓：U＝U0+IR1＝6V+3A×1Ω＝9V，則電源的輸出功率：P出＝UI＝9×3A＝27W，電源的總功率：P總＝EI＝12V×3A＝36W，則電源的效率：，故C正確。
故選：ACD。
【點評】本題考查了歐姆定律、串并聯電路的特點，電動機的功率，解題的關鍵是知道電阻R2與電動機并聯，則電壓相等，利用歐姆定律可得電阻R2中電流大小，注意電動機內阻上的電壓不等于電動機的額定電壓。
三．填空題（共4小題）
8．（2024秋 福州期末）如圖，電動機M與燈泡L串聯在電路中，電動機M的線圈電阻為2Ω，燈泡L的電阻為6Ω，電源的電動勢為E＝16V、內阻為r＝1Ω。閉合開關S后，燈泡正常發光，電動機正常運轉，電動機線圈上產生的熱功率為2W，忽略電動機轉動時受到的摩擦，則電動機M輸出的機械功率＝　7　W；電源輸出的電功率P＝　15　W。
【考點】純電阻電路的能量轉化特點；計算電動機正常工作時輸出的機械功或機械功率．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】7，15。
【分析】根據P′＝I2R，求電流，再根據歐姆定律，求M電壓，電動機M輸出的機械功率等于電動機總功率減電動機熱功率；
電源的輸出電功率等于電源總功率減電源熱功率。
【解答】解：電動機線圈上產生的熱功率為2W，電動機M的線圈電阻為2Ω，根據P′＝I2R，代數數據解得I＝1A，則電源內電壓Ur＝Ir，即Ur＝1V，
燈泡L的電阻為6Ω，燈泡L的電源UL＝IRL，即UL＝6V，
電動機M的電壓UM＝E﹣Ur﹣UL，即UM＝9V，
則電動機M輸出的機械功率為PM﹣P′＝UMI﹣I2R，代入數據電動機M輸出的機械功率為7W，
電源輸出的電功率為P＝EI﹣I2r，代入數據電源輸出的電功率為15W。
故答案為：7，15。
【點評】本題解題關鍵是掌握輸出功率等于總功率減掉熱功率。
9．（2024秋 龍巖期末）半導體材料制成的電阻器D，通過它的電流I隨它兩端電壓U的變化關系如圖（a）所示。D的阻值隨它兩端電壓U的增大而 　減小　（選填“增大”或“減小”）。D與定值電阻R1、R2并聯后接入電壓恒為U的電源兩端，三個用電器的電功率相同。現將三個用電器連接成如圖（b）的電路，仍接在電壓恒為U的電源兩端，此時D、R1、R2的電功率分別是PD、P1、P2，三者的大小關系是 　PD＜P2＜P1　。
【考點】電功和電功率的計算．
【專題】定性思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】減小，PD＜P2＜P1。
【分析】根據半導體材料的伏安特性曲線可知，隨著電壓增大，電阻器D的電阻減小，電壓減小，電阻增大．電阻器D與兩個標準電阻R1、R2并聯后接在電壓恒為U的電源兩端，三個用電器消耗的電功率均為P，此時三個電阻的阻值相等；當將它們連接成如圖所示的電路，接在該電源的兩端時，電阻器D的電壓小于電源的電壓，電阻增大，根據并聯電路的特點分析其電流與R1、R2電流的關系，再研究功率關系。
【解答】解：（1）由圖（a）得，隨電壓增大，電壓與電流的比值減小，即阻值減小。
（2）電阻器D與兩個標準電阻R1、R2并聯后接在電壓恒為U的電源兩端，三個用電器消耗的電功率均為P，此時三個電阻的阻值相等；
當將它們連接成如圖（b）所示的電路，接在該電源的兩端時，電阻器D的電壓小于電壓U，由（a）圖象可知，電阻器D的電阻增大，則有RD＞R1＝R2，而RD與R2并聯，電壓相等，根據電功率公式得，PD＜P2。定值電阻R1、R2阻值相等，通過電阻R1的電流I1＝I2+ID，一定大于通過R2的電流I2，根據電功率公式P＝I2R得P1＜P2，則PD＜P2＜P1。
故答案為：減小，PD＜P2＜P1。
【點評】本題首先要讀懂半導體材料的伏安特性曲線，其次要抓住串并聯電路的特點進行分析。
10．（2024秋 嘉定區校級期末）如圖所示的電路中，電源電動勢為12V，內電阻為1Ω，R1＝1Ω，R2＝6Ω，電動機線圈電阻為0.5Ω，若開關閉合后通過電源的電流為3A，則R1上消耗的電功率為　9　W，電動機消耗電功率為　12　W．
【考點】電功和電功率的計算．
【專題】恒定電流專題．
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）開關閉合后，由P1＝I2R1求解R1上消耗的電功率．
（2）根據電壓的分配求出R2兩端的電壓，由干路電流和R2的電流求出流過電動機的電流，根據PM＝IMUM求出電動機消耗的電功率；
【解答】解：R1消耗的電功率為：P1＝I2R1＝32×1W＝9W，
R1兩端電壓：U1＝IR1＝3×1V＝3V，
R2兩端電壓：U2＝E﹣U內﹣U1＝12﹣3×1﹣3V＝6V，
通過R2的電流：，
過電動機的電流：IM＝I﹣I2＝（3﹣1）A＝2A，UM＝U2＝6V，
電動機消耗的電功率為：PM＝IMUM＝2×6W＝12W．
故答案為：9、12
【點評】電動機正常工作時的電路非純電阻電路，機械功率由電功率減去電動機發熱功率求解，能靈活應用串并聯電路的規律及歐姆定律求解．
11．（2024秋 青浦區校級期末）某同學通過如圖所示的電路測量電動機的參數，電源電動勢為E＝220V，內阻為2Ω，電動機線圈電阻為5Ω。調節變阻器，當其阻值為3Ω時，電動機牽引質量為10kg的重物勻速上升，測得重物在1s內上升了7m，電流表示數為5A，g＝10m/s2，則此過程中電動機中因阻力等原因產生的機械能損耗為 　150　J，電動機的效率為 　71.8　%（保留三位有效數字）。
【考點】電功和電功率的計算．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】150，71.8
【分析】電動機消耗的輸入功率等于輸出的機械功率和發熱功率之和，根據效率的計算公式解得。
【解答】解：電動機的輸入電功率P1＝[E﹣I（R+r）]I
電動機內阻消耗的功率P2＝I2r線
電動機的機械功率P3＝mgv
電動機中因阻力等原因產生的機械能損耗為P4＝P1﹣P2﹣P3
代入數據解得：P1＝975W，P2＝125W，P4＝150W
則在1s內電動機中因阻力等原因產生的機械能損耗為W＝Pt＝150×1J＝150J。
電動機的效率為η100%
代入數據解得：η＝71.8%
故答案為：150，71.8
【點評】本題是歐姆定律與能量轉化與守恒定律的綜合應用．當電動機正常工作時，其電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立．
四．解答題（共4小題）
12．（2024春 鎮海區校級期末）如圖所示是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖。電動機內電阻r＝1Ω，電路中另一電阻R＝20Ω，直流電壓U＝200V，電壓表示數UV＝100V。試求：
（1）通過電動機的電流；
（2）輸入電動機的電功率；
（3）電動機輸出的機械功率。
【考點】電功和電功率的概念及影響因素；歐姆定律的簡單應用．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】（1）通過電動機的電流為5A；
（2）輸入電動機的電功率為500W；
（3）電動機輸出的機械功率為475W。
【分析】（1）根據歐姆定律計算；
（2）根據P＝UI計算；
（3）電動機輸出的機械功率等于電動機的總功率減去發熱功率。
【解答】解：（1）電動機和電阻R串聯，通過它們的電流相等，則通過電動機的電流為I
（2）輸入電動機的功率為P＝UVI＝100×5W＝500W
（3）電動機輸出的機械功率為P機＝P﹣I2r＝500W﹣52×1W＝475W
答：（1）通過電動機的電流為5A；
（2）輸入電動機的電功率為500W；
（3）電動機輸出的機械功率為475W。
【點評】能夠看懂電路結構，掌握電動機的輸入功率、發熱功率和機械功率的關系是解題的基礎。
13．（2024春 天心區校級期末）如圖所示的小型電動機演示電路中，在S1閉合、S2斷開的情況下，電流表的示數為1A，在S1、S2均閉合的情況下，電流表的示數為3A，已知電源的電動勢為3V，內阻為0.5Ω。不計電流表的內阻，且燈絲電阻不變，求：
（1）燈L的電阻RL；
（2）S1、S2均閉合時電動機M的總功率PM。
【考點】計算電動機正常工作時輸出的機械功或機械功率．
【專題】計算題；定量思想；等效替代法；恒定電流專題；分析綜合能力．
【答案】（1）燈L的電阻RL為2.5Ω；
（2）S1、S2均閉合時電動機M的總功率PM為3.6W。
【分析】（1）S1閉合、S2斷開，根據閉合電路歐姆定律求解燈L的電阻RL；
（2）S1、S2均閉合時，根據閉合電路歐姆定律求解路端電壓，根據U＝IR求出通過燈L的電流，從而得到通過電動機的電流，再根據電功率公式P＝UI求解電動機的總功率PM。
【解答】解：（1）當S1閉合、S2斷開時，電流表的示數為I1＝1A，由閉合電路歐姆定律得
E＝I1（RL+r）
代入數據解得：RL＝2.5Ω
（2）當S1、S2均閉合時，電流表的示數為I2＝3A，由閉合電路歐姆定律可得路端電壓為
U＝E﹣I2r
燈泡的電流為
電動機的電流為
IM＝I2﹣IL
電動機M的總功率為
PM＝UIM
聯立并代入數據解得：PM＝3.6W
答：（1）燈L的電阻RL為2.5Ω；
（2）S1、S2均閉合時電動機M的總功率PM為3.6W。
【點評】本題考查閉合電路歐姆定律和非純電阻電路的計算，注意非純電阻電路不能用U＝IR計算電流。
14．（2024春 東城區校級期末）小明坐在汽車的副駕駛位上看到一個現象：當汽車的電動機啟動時，汽車的車燈會瞬時變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動機連接的簡化電路如圖所示，已知汽車電源電動勢為12.5V，內阻為0.05Ω.車燈接通電動機未起動時，電流表示數為10A；電動機啟動的瞬間，電流表示數達到60A，求：
（1）電動機未啟動時，車燈的功率；
（2）電動機啟動時，車燈的功率。
【考點】電功和電功率的計算；閉合電路歐姆定律的內容和表達式．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；推理論證能力．
【答案】（1）電動機未啟動時，車燈的功率為120W；
（2）電動機啟動時，車燈的功率為75.2W。
【分析】（1）根據閉合電路的歐姆定律計算燈泡兩端電壓，再根據功率公式計算功率；
（2）電機啟動時，根據閉合電路歐姆定律重新計算燈泡兩端電壓，再根據燈泡功率公式計算解答。
【解答】解：（1）電動機未啟動時，車燈、電流表和電源串聯，
根據閉合電路歐姆定律可知此時的路端電壓
U＝E﹣I1r＝12.5V﹣10×0.05V＝12V
則車燈的功率
P＝UI1＝12×10W＝120W
（2）根據歐姆定律可知，車燈的電阻
RΩ＝1.2Ω
電動機啟動瞬間，車燈兩端電壓
U′＝E﹣I′r＝12.5V﹣60×0.05V＝9.5V
車燈的功率
P′W＝75.2W
答：（1）電動機未啟動時，車燈的功率為120W；
（2）電動機啟動時，車燈的功率為75.2W。
【點評】熟練掌握閉合電路的歐姆定律的應用，特別是在外電路性質發生變化的情況下計算電壓和電流要引起足夠的重視。
15．（2024秋 齊齊哈爾期末）如圖所示的電路中，R1為定值電阻，R2為電阻箱，燈泡L的規格為“3W，0.6A”，電動機M的線圈電阻為0.2Ω、額定功率為2W，電源的電動勢E＝12V，內阻r＝1Ω，閉合電鍵，調節電阻箱，當電阻箱的阻值為4Ω時，燈泡剛好正常發光，電動機剛好能正常工作。求：
（1）電動機的額定電壓；
（2）電阻R1的阻值；
（3）電動機的輸出功率與電源的輸出功率。
【考點】電功和電功率的計算；閉合電路歐姆定律的內容和表達式．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；分析綜合能力．
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）小燈泡正常發光，據此可知電路中的電流，根據P＝UI求解小燈泡的電壓，根據歐姆定律求出電動機的額定電壓；
（2）由公式P＝UI求出過電動機的電流，根據并聯電路規律求解過電阻R1的電流，根據歐姆定律求解電阻R1的電流；
（3）根據能量守恒求解電動機的輸出功率和電源的輸出功率。
【解答】解：（1）由于燈泡正常發光，則電路中的電流I＝0.6A，燈泡兩端的電壓
則電動機的額定電壓UM＝E﹣UL﹣I（R2+r）＝12V﹣5V﹣0.6×（4+1）V＝4V
（2）電動機的額定電流
電阻R1中電流I1＝I﹣IM＝0.6A﹣0.5A＝0.1A
因此，電阻R1的阻值
（3）電動機輸出的機械功率2W﹣0.52×0.2W＝1.95W
電源的輸出功率P出＝IE﹣I2r＝12×0.6W﹣0.62×1W＝6.84W
答：（1）電動機的額定電壓為4V；
（2）電阻R1的阻值為40Ω；
（3）電動機的輸出功率為1.95W，電源的輸出功率6.84W。
【點評】當電動機正常工作時，其電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立，求電功率只能用P＝UI，求電熱只能用P＝I2R，求機械功率要根據能量守恒得到P機＝P總﹣P熱。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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