1、第八章电路第1讲电流电阻电功及电功率考纲考纲考情考情三年三年2 2考高考指数：考高考指数：1.1.电流电流2.2.欧姆定律欧姆定律3.3.电阻定律电阻定律4.4.电功率、焦耳定律电功率、焦耳定律【知识梳理】【知识梳理】知识点知识点1 1 电流电阻定律欧姆定律电流电阻定律欧姆定律1.1.电流：电流：(1)(1)形成。形成。导体中有能够导体中有能够_的电荷。的电荷。导体两端存在导体两端存在_。自由移动自由移动电压电压(2)(2)方向：规定为方向：规定为_定向移动的方向。电流是定向移动的方向。电流是_(_(选填：选填：A.A.标量标量B.B.矢量矢量)。(3)(3)定义式：定义式：I=I=。(4)(
2、4)微观表达式：微观表达式：I=_I=_。(5)(5)单位：安培单位：安培(安安)，符号，符号A A，1 A=1 C/s1 A=1 C/s。正电荷正电荷A AqtnqSvnqSv建模提能之建模提能之1111“柱体微元柱体微元”模型求解电流大小模型求解电流大小1.1.模型构建：模型构建：(1)(1)研究对象的选取：带电粒子定向移动形成的粒子流。研究对象的选取：带电粒子定向移动形成的粒子流。(2)(2)模型的建立：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒模型的建立：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流，即为子流，从中取一圆柱形粒子流，即为“柱体微元柱体微元”模
3、型。模型。(3)(3)模型的分析：如图所示，粗细均匀的一段导体长为模型的分析：如图所示，粗细均匀的一段导体长为l，横截面积为，横截面积为S S，导体单位体积内的自由电荷数为，导体单位体积内的自由电荷数为n n，每个自由电荷的电荷量为，每个自由电荷的电荷量为q q，当导体两端加上一定电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速当导体两端加上一定电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速度为度为v v。2.2.模型特点：模型特点：(1)(1)外加电压为恒定电压。外加电压为恒定电压。(2)(2)带电粒子在柱体内做匀加速直线运动或匀速运动。带电粒子在柱体内做匀加速直线运动或匀速运动。3.3.三个常用公式
4、：三个常用公式：(1)(1)导体内的总电荷量：导体内的总电荷量：Q=nQ=nlSqSq。(2)(2)电荷通过横截面的时间：电荷通过横截面的时间：t=t=。(3)(3)电流表达式：电流表达式：I=nqSvI=nqSv。vlQt【典例】【典例】来自质子源的质子来自质子源的质子(初速度为零初速度为零)，经一加速电压为，经一加速电压为800kV800kV的的直线加速器加速，形成电流强度为直线加速器加速，形成电流强度为1mA1mA的细柱形质子流。已知质子电的细柱形质子流。已知质子电荷量荷量e=1.60e=1.601010-19-19C C。这束质子流每秒打到靶上的个数为多少？假定。这束质子流每秒打到靶上
5、的个数为多少？假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距距L L和和4L4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为分别为N N1 1和和N N2 2，则，则N N1 1NN2 2等于多少？等于多少？【解析】【解析】质子流每秒打到靶上的质子数由质子流每秒打到靶上的质子数由I=I=可知可知 =6.25=6.2510101515(个个)。建立如图所示的建立如图所示的“柱体微元柱体微元”模型，设质子经过距质子源模型，设质子经过距质子源L L和和4L
6、4L处时处时的速度分别为的速度分别为v v1 1、v v2 2，在，在L L和和4L4L处作两个长为处作两个长为L(L(极短极短)的柱体微元。的柱体微元。因因LL极短，故极短，故L L和和4L4L处的两个柱体微元中的质子的速度可分别视为处的两个柱体微元中的质子的速度可分别视为v v1 1、v v2 2。对于这两个柱体微元，设单位体积内质子数分别为。对于这两个柱体微元，设单位体积内质子数分别为n n1 1和和n n2 2，由由I=neSvI=neSv可知，可知，I I1 1=n=n1 1eSveSv1 1，I I2 2=n=n2 2eSveSv2 2，作为串联电路，各，作为串联电路，各处的电流相
7、等，所以处的电流相等，所以I I1 1=I=I2 2，故，故 netnIteqneSvttt1221nvnv。根据动能定理，分别有根据动能定理，分别有可得可得 ，所以有，所以有 ，因此，两柱体微元中的质子数之比，因此，两柱体微元中的质子数之比答案：答案：6.256.2510101515个个2121221211eELmveE 4Lmv22，21v2v112n2n11122Nn2Nn1。【变式【变式1+11+1】1.1.我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m240m的近似圆形轨道，的近似圆形轨道，当环中的电流是当环中的电流是10 mA10 mA时时(设
8、电子的速度是设电子的速度是3 310107 7m/s)m/s)，在整个环中，在整个环中运行的电子数目为运行的电子数目为(电子电荷量电子电荷量e=1.6e=1.61010-19-19C)(C)()A.5A.510101111 B.5B.510101010C.1C.110102 2 D.1 D.110104 4【解析】【解析】选选A A。由电流的定义式有。由电流的定义式有I=I=，而，而T=T=，所以，所以N=N=个个=5=510101111个，个，A A正确。正确。NeTLv319710 102401.6 103 10 ILev2.2.横截面积为横截面积为S S的导线中通有电流的导线中通有电流I
9、 I。已知导线每单位体积中有。已知导线每单位体积中有n n个自个自由电子，每个自由电子的电荷量是由电子，每个自由电子的电荷量是e e，自由电子定向移动的速率是，自由电子定向移动的速率是v v，则在时间则在时间tt内通过导线截面的自由电子数是多少？内通过导线截面的自由电子数是多少？【解析】【解析】因为因为I=I=，所以，所以q=Itq=It，自由电，自由电子数为子数为N=N=。或由电流的微观表达式。或由电流的微观表达式I=I=nevSnevS，所以自由电子数为，所以自由电子数为N=N=答案：答案：或或nvStnvStqtqI teeqI tnevS tnvS teee。I te2.2.电阻：电阻
10、：(1)(1)定义式：定义式：R=R=。(2)(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的_。3.3.电阻定律：电阻定律：(1)(1)内容：同种材料的导体，其电阻内容：同种材料的导体，其电阻R R与它的与它的_成正比，与它的成正比，与它的_成反比，导体的电阻与构成它的成反比，导体的电阻与构成它的_有关。有关。(2)(2)表达式：表达式：R=R=，单位：，单位：_。UISl阻碍作用阻碍作用长度长度横截面积横截面积材料材料mm4.4.电阻率：电阻率：(1)(1)计算式：计算式：=。(2)(2)物理意义：反映导体的物理意义：反映导体的_，是表征，是表征_的物理量
11、。的物理量。(3)(3)电阻率与温度的关系。电阻率与温度的关系。金属：电阻率随温度升高而金属：电阻率随温度升高而_。半导体：电阻率随温度升高而半导体：电阻率随温度升高而_。SRl导电性能导电性能材料性质材料性质增大增大减小减小一些合金：几乎不受温度的影响。一些合金：几乎不受温度的影响。超导体：当温度降低到超导体：当温度降低到_附近时，某些材料的电阻率突然附近时，某些材料的电阻率突然_，成为超导体。，成为超导体。绝对零度绝对零度减小为零减小为零5.5.欧姆定律：欧姆定律：(1)(1)内容：导体中的电流跟导体两端的内容：导体中的电流跟导体两端的_成正比，跟导体的成正比，跟导体的_成反比。成反比。(
12、2)(2)表达式：表达式：I=I=。(3)(3)适用范围。适用范围。_导电和导电和_导电导电(对气体导电不适用对气体导电不适用)。_电路电路(不含电动机、电解槽的电路不含电动机、电解槽的电路)。UR电压电压电阻电阻金属金属电解液电解液纯电阻纯电阻(4)(4)导体的伏安特性曲线。导体的伏安特性曲线。I-UI-U图线：以电流为纵轴、图线：以电流为纵轴、_为横轴画出导体上的电流随电压的为横轴画出导体上的电流随电压的变化曲线，如图所示。变化曲线，如图所示。比较电阻的大小：图线的斜率比较电阻的大小：图线的斜率 ，图中图中R R1 1_R_R2 2(选填选填“”“”“直线直线曲线曲线知识点知识点2 2 电
13、功率、焦耳定律电功率、焦耳定律1.1.电功：电功：(1)(1)定义：电路中定义：电路中_移动电荷做的功。移动电荷做的功。(2)(2)公式：公式：W=qU=_W=qU=_。(3)(3)电流做功的实质：电流做功的实质：_转化成其他形式能的过程。转化成其他形式能的过程。2.2.电功率：电功率：(1)(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的_。(2)(2)公式：公式：P=_P=_。Wt电场力电场力UItUIt电能电能快慢快慢UIUI3.3.焦耳定律：焦耳定律：(1)(1)电热：电流流过一段导体时产生的电热：电流流过一段导体时产生的_。(2)(2)计算式
14、：计算式：Q=_Q=_。4.4.热功率：热功率：(1)(1)定义：单位时间内的发热量。定义：单位时间内的发热量。(2)(2)表达式：表达式：P=_P=_。Qt热量热量I I2 2RtRtI I2 2R R考点考点1 1 电流的三个公式电流的三个公式三个公式的比较：三个公式的比较：公式公式适用范围适用范围字母含义字母含义公式含义公式含义定义式定义式一切一切电路电路q q为时间为时间t t内通过导体横截面的内通过导体横截面的电荷量电荷量I I与与q q、t t无关无关qIt微观式微观式I=nqSvI=nqSv一切一切电路电路n n为导体单位体积内自由电荷；为导体单位体积内自由电荷；q q为为每个自
15、由电荷的电荷量；每个自由电荷的电荷量；S S为导体为导体横截面积；横截面积；v v为电荷定向移动速率为电荷定向移动速率微观量微观量n n、q q、S S、v v决定决定I I的的大小大小决定式决定式 金属、金属、电解液电解液U U为导体两端的电压，为导体两端的电压，R R为导体本身为导体本身的电阻的电阻IU I IU I UIR1R【典例【典例1 1】(双选双选)截面直径为截面直径为d d、长为、长为L L的导线，两端电压为的导线，两端电压为U U，当这三，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是法
16、正确的是()A.A.电压电压U U加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变B.B.导线长度导线长度L L加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C.C.导线截面直径导线截面直径d d加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变D.D.导线截面直径导线截面直径d d加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍【解析】【解析】选选B B、C C。根据电流。根据电流I I的微观表达式、定义式以及电阻的决定的微观表达式、定义式以及电阻的决定式可得：
17、式可得：I=neSv=I=neSv=所以所以v=v=由此可知电压由此可知电压U U加倍时，自加倍时，自由电子定向移动的平均速率由电子定向移动的平均速率v v加倍，加倍，A A错误；导线长度错误；导线长度L L加倍时，自由加倍时，自由电子定向移动的平均速率减半，电子定向移动的平均速率减半，B B正确；导线截面直径正确；导线截面直径d d加倍时，自加倍时，自由电子定向移动的平均速率由电子定向移动的平均速率v v不变，不变，C C正确，正确，D D错误。错误。UUSRL，Une L。【总结提升】【总结提升】三种速率的比较三种速率的比较(1)(1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是
18、公电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式式I=neSvI=neSv的的v v，大小约为，大小约为1010-5-5m/sm/s。(2)(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3 310108 8m/sm/s。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。电流。(3)(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为电子热运动速率：
19、电子做无规则热运动的速率，大小约为10105 5m/sm/s。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。2.(2.(双选双选)(2015)(2015汕尾模拟汕尾模拟)一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压定电压U U时，通过金属导线的电流为时，通过金属导线的电流为I I，金属导线中自由电子定向移，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为动的平均速率为v v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2 2倍，仍给它两端加上恒定电压倍，仍给它两端加上
20、恒定电压U U，则此时，则此时()A.A.通过金属导线的电流为通过金属导线的电流为B.B.通过金属导线的电流为通过金属导线的电流为C.C.自由电子定向移动的平均速率为自由电子定向移动的平均速率为D.D.自由电子定向移动的平均速率为自由电子定向移动的平均速率为I2I4v2v4【解析】【解析】选选B B、C C。金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的。金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2 2倍，横倍，横截面积变为原来的截面积变为原来的 ，电阻变为原来的，电阻变为原来的4 4倍，两端加上恒定电压倍，两端加上恒定电压U U，则通过金属导线的电流为则通过金属导线的电流为 ，A A错误，错误，B B正确；
21、根据正确；根据I=nqSvI=nqSv可知自由可知自由电子定向移动的平均速率为电子定向移动的平均速率为 ，C C正确，正确，D D错误。错误。12I4v2【加固训练】【加固训练】(2015(2015梅州模拟梅州模拟)安培提出了著名的分子电流假说，根安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设电量为据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设电量为e e的电子的电子以速率以速率v v绕原子核沿顺时针方向做半径为绕原子核沿顺时针方向做半径为r r的匀速圆周运动，关于该环的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是形电流的说法，正确的是()A.A.电流强度为电流
22、强度为 ，电流方向为顺时针，电流方向为顺时针B.B.电流强度为电流强度为 ，电流方向为顺时针，电流方向为顺时针C.C.电流强度为电流强度为 ，电流方向为逆时针，电流方向为逆时针D.D.电流强度为电流强度为 ，电流方向为逆时针，电流方向为逆时针ve2 rverve2 rver【解析】【解析】选选C C。电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为。电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为T=T=。根据电流的定义式得：电流强度为。根据电流的定义式得：电流强度为I=I=。因为电。因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿
23、逆时针方向，故向，故C C正确。正确。2 rvqevetT2 r考点考点2 2 电阻、电阻定律的应用电阻、电阻定律的应用1.1.电阻与电阻率的区别：电阻与电阻率的区别：(1)(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻率是反映制电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。作导体的材料导电性能好坏的物理量。(2)(2)导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小。阻率小，电阻不一定小。2.2.电阻的决定式和定义式对比：电阻的决定式和定义式对比：公式公式意义
24、意义电阻定律的表达式电阻定律的表达式电阻的定义式电阻的定义式理解理解指明了电阻的决定因素指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与方法，并不说明电阻与U U和和I I有关有关适用范围适用范围只适用于粗细均匀的金只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电属导体和浓度均匀的电解液解液适用于任何纯电阻导体适用于任何纯电阻导体RS lURI【典例【典例2 2】如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P P、Q Q为电为电极，设极，设a=1ma=1m，b=0.2mb=0.2m，c=0.1mc=0.1m，当里面注满某电解液，且
25、，当里面注满某电解液，且P P、Q Q加上电加上电压后，其压后，其U-IU-I图像如图乙所示，当图像如图乙所示，当U=10VU=10V时，求电解液的电阻率时，求电解液的电阻率。【解析】【解析】由题图乙可求得电解液的电阻为由题图乙可求得电解液的电阻为R=2 000R=2 000。由题图甲可知电解液长为：由题图甲可知电解液长为：l=a=1m=a=1m，截面积为：截面积为：S=bc=0.02mS=bc=0.02m2 2。结合电阻定律结合电阻定律R=R=得得=40m=40m。答案：答案：4040m m3U10 I5 10SlRS2 000 0.02 m1l【易错提醒】【易错提醒】(1)(1)求电阻求电
26、阻R R时易错用该点的切线的斜率时易错用该点的切线的斜率 来计算。因来计算。因本题的本题的U-IU-I图线为曲线，电阻跟曲线的斜率无关，只能依据曲线对应图线为曲线，电阻跟曲线的斜率无关，只能依据曲线对应的点的坐标的点的坐标 计算求解。计算求解。(2)(2)计算电阻率计算电阻率时，无法正确找到对应的时，无法正确找到对应的l和和S S。沿电流方向电解液。沿电流方向电解液的长度为的长度为l=a=a，垂直于电流方向的横截面积是，垂直于电流方向的横截面积是S=bcS=bc。UIUIA.BA.B点的电阻为点的电阻为1212B.BB.B点的电阻为点的电阻为4040C.C.导体的电阻因温度的影响改变了导体的电
27、阻因温度的影响改变了11D.D.导体的电阻因温度的影响改变了导体的电阻因温度的影响改变了1010【解析】【解析】选选B B、D D。根据电阻的定义式可以求出。根据电阻的定义式可以求出A A、B B两点的电阻分别为两点的电阻分别为R RA A=30=30，R RB B=40=40，所以，所以R=RR=RB B-R-RA A=10=10，B B、D D正确，正确，A A、C C错误。错误。【变式训练】【变式训练】(双选双选)某导体的伏安特性曲线如图中某导体的伏安特性曲线如图中ABAB段段(曲线曲线)所示，关于导所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是体的电阻，以下说法正确的是()30.160.15【
28、加固训练】【加固训练】欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律。有一个欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律。有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a a、b b、c c，且，且abcabc。电。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是()【解析】【解析】选选A A。根据电阻定律。根据电阻定律R=R=，电阻阻值最小的应该是截面积，电阻阻值最小的应该是截面积最大，长度最短；最大，长度最短；A A图中，截面积最大，长度最短，故图中，截面积最大，长度最短，故A A图电阻阻值最图电阻阻值最小，选
29、小，选A A。Sl考点考点3 3 电功、电功率及电热的计算电功、电功率及电热的计算纯电阻电路与非纯电阻电路的比较：纯电阻电路与非纯电阻电路的比较：纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路实例实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、电动机、电解槽、日光灯等日光灯等电功电功与电热与电热W=UItW=UIt，Q=IQ=I2 2Rt=W=QRt=W=QW=UItW=UIt，Q=IQ=I2 2RtRtWQWQ电功率与电功率与热功率热功率P P电电=UI=UI，P P热热=I=I2 2R=R=，P P电电=
30、P=P热热P P电电=UI=UI，P P热热=I=I2 2R R，P P电电PP热热2UtR2UR【典例【典例3 3】(2015(2015广州模拟广州模拟)如图所示是一提升如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻内电阻r=0.8r=0.8，电路中另一电阻，电路中另一电阻R=10R=10，直流，直流电压电压U=160VU=160V，电压表示数，电压表示数U UV V=110V=110V。试求：。试求：(1)(1)通过电动机的电流。通过电动机的电流。(2)(2)输入电动机的电功率。输入电动机的电功率。(3)(3)若电动机以若电动机以v=
31、1m/sv=1m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g(g取取10m/s10m/s2 2)【解析】【解析】(1)(1)由电路中的电压关系可得电阻由电路中的电压关系可得电阻R R的分压的分压U UR R=U-U=U-UV V=(160-110)V=50 V(160-110)V=50 V，流过电阻流过电阻R R的电流的电流I IR R=5 A=5 A，即通过电动机的电流即通过电动机的电流I IM M=I=IR R=5A=5A。(2)(2)电动机的分压电动机的分压U UM M=U=UV V=110V=110V，输入电动机的功率输入电动机的功率P P电电=
32、I=IM MU UM M=550W=550W。RU50 AR10(3)(3)电动机的发热功率电动机的发热功率P P热热=I=IM M2 2r=20Wr=20W，电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率P P出出=P=P电电-P-P热热=530W=530W，又因又因P P出出=mgv=mgv，所以，所以m=53kgm=53kg。Pgv出【总结提升】【总结提升】非纯电阻问题的非纯电阻问题的“三点注意三点注意”(1)(1)无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为W=UItW=UIt，电热均为，电热均为Q=IQ=I2 2RtRt。(2)(2)处理非纯电阻的计算问题时，要善于
33、从能量转化的角度出发，紧处理非纯电阻的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒，利用紧围绕能量守恒，利用“电功电功=电热电热+其他能量其他能量”寻找等量关系求解。寻找等量关系求解。(3)(3)非纯电阻在一定条件下可能变为纯电阻处理，如电动机卡住不转非纯电阻在一定条件下可能变为纯电阻处理，如电动机卡住不转时即为纯电阻。时即为纯电阻。【变式训练】【变式训练】(双选双选)(2015)(2015绍兴模拟绍兴模拟)一台直流电动机的电阻为一台直流电动机的电阻为R R，额定电压为额定电压为U U，额定电流为，额定电流为I I，当其正常工作时，下述正确的是，当其正常工作时，下述正确的是()A.
34、A.电动机所消耗的电功率为电动机所消耗的电功率为I I2 2R RB.tsB.ts内所产生的电热为内所产生的电热为UItUItC.tsC.ts内所产生的电热为内所产生的电热为I I2 2RtRtD.tsD.ts内输出的机械能为内输出的机械能为(U-IR)It(U-IR)It【解析】【解析】选选C C、D D。电动机所消耗的电功率为。电动机所消耗的电功率为UIUI，A A错误；错误；tsts内产生的内产生的电热为电热为I I2 2RtRt，B B错误，错误，C C正确；正确；tsts内输出的机械能为内输出的机械能为UIt-IUIt-I2 2RtRt，D D正确。正确。【加固训练】【加固训练】(2
35、015(2015唐山模拟唐山模拟)某同学利用图甲所示装置测定某小电某同学利用图甲所示装置测定某小电动机的效率。分别用电压传感器和电流传感器测量电动机的输入电压动机的效率。分别用电压传感器和电流传感器测量电动机的输入电压和输入电流。当重物匀速上升时用位移传感器测得重物上升的位移与和输入电流。当重物匀速上升时用位移传感器测得重物上升的位移与时间的关系图线如图乙所示，而电压传感器的示数为时间的关系图线如图乙所示，而电压传感器的示数为3.30V3.30V，电流传，电流传感器的示数为感器的示数为0.14A0.14A。重物的质量为。重物的质量为0.05kg0.05kg，g g取取10m/s10m/s2 2
36、。则该小电动。则该小电动机在机在2.402.402.80s2.80s时间内的效率为多少？时间内的效率为多少？【解析】【解析】电动机的输入功率为电动机的输入功率为P P入入=UI=UI，由题图乙可知重物匀速上升时的速度为由题图乙可知重物匀速上升时的速度为v=v=电动机的输出功率为电动机的输出功率为P P出出=mgv=mgv，电动机的效率为，电动机的效率为=100%100%，联立解得联立解得=54%=54%。答案：答案：54%54%h,tPP出入【资源平台】【资源平台】备选角度：电功、电热在实际生活中的应用备选角度：电功、电热在实际生活中的应用【典例】【典例】电热毯是人们常用的电热式家用电器，电热
37、毯是人们常用的电热式家用电器，它一般具有加热和保温功能，其工作原理大致它一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同，如图为某种电热式电器的简化电路图，相同，如图为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝主要元件有电阻丝R R1 1、R R2 2和自动开关和自动开关S S。(1)(1)当自动开关当自动开关S S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)(2)用电器由照明电路供电用电器由照明电路供电(U=220V)(U=220V)，设加热时用电器的电功率为，设加热时用电器的电功率为400W400W，保温时用电器的电功率为，保温时用电器的电功率为40W40
38、W，则，则R R1 1和和R R2 2分别为多大？分别为多大？【规范解答】【规范解答】(1)(1)当开关当开关S S闭合时，闭合时，R R2 2被短路，电路中只有被短路，电路中只有R R1 1，此时功，此时功率率P P1 1=；当开关；当开关S S断开时，断开时，R R1 1、R R2 2串联，此时功率为串联，此时功率为P P2 2=，显然有显然有P P1 1PP2 2，故，故S S闭合时，用电器处于加热状态；闭合时，用电器处于加热状态；S S断开时，用电器断开时，用电器处于保温状态。处于保温状态。(2)(2)加热时有：加热时有：P P1 1=，保温时有，保温时有P P2 2=，代入，代入数据解得：数据解得：R R1 1=121=121，R R2 2=1089=1089。答案：答案：(1)S(1)S闭合为加热，闭合为加热，S S断开为保温断开为保温(2)121(2)1211089108921UR212URR21UR212URR
