第1节 电路中的能量转化
电功和电功率
1．（2022·山东省青岛第十九中学高二阶段练习）如图所示，a、b两点间的电压为9V，三个电阻的阻值分别为、。下列说法正确的是（ ）
A．、、两端的电压之比为
B．、、消耗的电功率之比为
C．在相等的时间内，通过、、的电荷量之比为
D．在相等的时间内，、、产生的焦耳热之比为
2．（2022·辽宁省实验中学东戴河分校高二阶段练习）如图，电路中R1、R2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，R1、R2厚度相同，R1的上下表面的面积大于R2的上下表面的面积。闭合开关后，以下判断正确的是（ ）
A．通过R1的电流大于通过R2的电流
B．R1两端的电压大于R2两端的电压
C．R1两端的电压等于R2两端的电压
D．R1的电功率小于R2的电功率
3．如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U－I图像。下列分析不正确的是（ ）
A．当L1两端的电压为100V时，其实际功率为20W
B．当通过L2的电流为0.45A时，其1min消耗的电能为4320J
C．将L1、L2串联，若L1两端的电压为40V，则L2的功率为8W
D．将L1、L2并联，若通过L2的电流为0.5A，则L1的功率为66W
4．（2022·河南·洛阳新学道高级中学高二阶段练习）在如图所示的电路中，，在A、B两端接上电源后，各个电阻消耗的电功率的大小关系为（ ）
A． B． C． D．
5．（2022·湖南·长沙一中高二阶段练习）如图所示电路中，电源内阻，外电阻，开关S断开，电源的输出功率为P。如果合上开关S，电源的输出功率仍为P。则电阻的阻值为（ ）
A． B． C． D．
6．（2022·山东·德州市第一中学高二阶段练习）有三个电阻的阻值及额定功率分别为R1=10Ω，P1=10W，R2=20Ω，P2=80W，R3=5Ω，P3=20W，它们组成的电路如图（甲）、（乙）、（丙）所示。下列关于各图的说法正确的是（ ）
A．图（甲）电路允许消耗的最大功率为110W
B．图（乙）电路允许通过的最大电流为5.5A
C．图（丙）两端允许通过的最大电流为2A
D．图（甲）两端允许加的最大电压为35V
焦耳定律
7．（2021·广西·柳州市柳江实验高中高二学业考试）关于家庭安全用电，下列做法正确的是（ ）
A．未断电的情况下更换电灯
B．继续使用绝缘皮老化或破损的电线
C．使用洗衣机、洗碗机等容易潮湿的电器时，将电器外壳接地
D．电磁炉、电烤箱和电热水器同时工作并使用同一个额定电流较小的插座
8．（2022·湖北·十堰市天河英才高中有限公司高二阶段练习）某一电阻值可变的用电器，当电阻为R，通过的电流强度为I时，在时间t内产生的热量为Q；若将电阻调为2R，电流强度变为，则在时间t内产生的热量为（ ）
A． B． C． D．
9．（2022·辽宁营口·高二开学考试）如图所示为一电烙铁，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．导线的电阻远小于电烙铁的电阻
D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
10．（2022·山东师范大学附中高二阶段练习）如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导体a、b，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比，已知流经导体a的电流为0.16A，电子的电荷量e=1.6×10-19C，下列说法正确的是（ ）
A．5s内有个自由电子通过导体a的横截面
B．a、b的电阻之比
C．自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比
D．相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比
非纯电阻电路
11．（2022·山东省青岛第五十八中学高三阶段练习）能源危机是人类社会面临的重大问题，开发“绿色能源”是解决“能源危机”的重要途径。某科技小组设计了一款“太阳能”电动小车，该小车太阳能电板面积为，当太阳光垂直照射电板时，有20%的光能转化为电能，已知太阳光垂直到达地面每平方米的辐射功率约为；车上安装有一电动机，其额定电压为5V，额定电流为，机械效率为80%，太阳能电板对电动机供电。某次小车以额定功率启动，运动的过程中最大速度为，所受阻力大小恒定不变，以下说法正确的是（ ）
A．小车克服阻力做功的功率为1W
B．小车以额定功率匀速运动时其牵引力为5N
C．若太阳光垂直电板光照，该太阳能电板一天的发电量约为
D．若太阳光垂直电板光照2h，该太阳能电板为该小车供电最多可正常工作的时间约为3h
12．如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是（ ）
电压U/V 电流I/A
扇叶被卡住（短时间） 5.4 0.27
正常工作时 6.0 0.05
A．电动机线圈电阻为120Ω
B．正常工作时，电动机消耗的电功率P1=0.3W
C．正常工作时，电动机发热的功率P2=1.8W
D．正常工作时，电动机对外做功的功率P3=1.5W
13．（2022·辽宁·高二阶段练习）某玩具吊车用图中电路来提拉积木，已知电源电动势，电源内阻，定值电阻，积木质量为。当将积木固定时（电动机不转），电压表的示数为；当积木不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升积木时，电压表的示数为。不计摩擦，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A．当积木固定时电源的输出功率为
B．电动机的内部线圈电阻为
C．积木匀速上升时的速度为
D．匀速提升积木时电源的总功率为
14．（2022·河南·宝丰县第一高级中学高二阶段练习）如图所示的电路中，小灯泡的规格为“，”，定值电阻与灯泡正常工作的电阻相同，电源电动势为，内阻未知。将单刀双掷开关接到1，小灯泡正常发光，将单刀双掷开关接到2，小灯泡正常发光，电动机正常工作，则（ ）
A．电源内阻为 B．电源内部消耗的功率为
C．电动机输出的机械功率为 D．电动机的内阻为
15．（2021·河北·张家口市第一中学高二阶段练习）下表为一台电热水器的铭牌（有一项内容模糊不清），电热水器内部电路可简化为如图所示电路，和均为电热丝。则下列说法中不正确的是（ ）
某电热水器的简介 简化电路
额定电压 220V
额定电流 高温档
中温档 5A
低温档 2A
电源频率 50Hz
A．低温档正常工作时的额定功率是440W
B．中温档正常工作1分钟产生的热量是
C．高温档正常工作时的额定电流约为8.3A
D．电热丝的电阻是
16．（2021·江苏·常州高级中学高二期中）节能的LED灯越来越普及，而驱动LED灯需要恒流源。如图所示，电路中的电压表电流表都是理想电表，电源是一个恒流源（该恒流源输出的电流大小方向都不变），在改变的过程中，电压表的读数为U，电流表的读数为，电流表的读数为，它们的变化量的绝对值分别为、、，以下说法中错误的是（ ）
A．， B．
C．恒流源输出的功率不变 D．当时，滑动变阻器消耗的电功率最大
17．（2022·四川·神州天立教育集团高一开学考试）如图所示，电源电压为5V，灯泡标有“3V 1.5W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，定值电阻，电压表量程“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”。在电路安全的情况下，下列判断正确的是（ ）
A．只闭合开关S、S1时，向左移动滑动变阻器的滑片，灯泡的亮度变暗
B．只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R允许接入电路的阻值范围是4Ω～20Ω
C．只闭合开关S、S2时，整个电路消耗电功率的范围是0.625W～1.25W
D．只闭合开关S、S2时，在安全范围内向右移动滑片的过程中，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值在增大
18．（2022·江苏·淮安市钦工中学高二阶段练习）如图所示，M为一线圈电阻RM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V。当开关S断开时，理想电流表的示数I1＝1.6 A，当开关S闭合时，理想电流表的示数为I2＝4.0 A。求：
（1）电源内阻r；
（2）开关S闭合时，通过电动机的电流；
（3）电动机消耗的总功率。
19．（2019·浙江·高考真题）电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为12．则
A． B． C． D．
20．（2020·浙江·高考真题）（多选）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为、额定功率为的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过到达高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（ ）
A．空气对无人机的作用力始终大于或等于
B．直流电源对无人机供电的额定电流为
C．无人机上升过程中消耗的平均功率为
D．无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功
21．（2017·浙江·高考真题）如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h，则机器人（ ）
A．额定工作电流为20A B．充满电后最长工作时间为2h
C．电池充满电后总电量为 D．以额定电流工作时每秒消耗能量为20J
22．（2007·重庆·高考真题）汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图15图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω,电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了
A．35.8 W B．43.2 W C．48.2 W D．76.8 W
23．（2012·四川·高考真题）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0.4。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）。
24．（2010·北京·高考真题）环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下。
(1)求驱动电机的输入功率；
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；
(3)设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。
已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。
25．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
第1节 电路中的能量转化
电功和电功率
1．（2022·山东省青岛第十九中学高二阶段练习）如图所示，a、b两点间的电压为9V，三个电阻的阻值分别为、。下列说法正确的是（ ）
A．、、两端的电压之比为
B．、、消耗的电功率之比为
C．在相等的时间内，通过、、的电荷量之比为
D．在相等的时间内，、、产生的焦耳热之比为
【答案】B
【详解】A．电路中的总电阻为
电路中的电流
则两端电压
并联部分两端电压为
所以、、两端的电压之比为，故A错误；
B．根据
可得、、消耗的电功率之比为，故B正确；
C．根据欧姆定律
可得通过、、的电流之比为，根据
可得在相等时间内通过、、的电荷量之比为等于通过它们的电流之比，即，故C错误；
D．根据
结合选项B，可以得到在相等时间内产生的焦耳热之比为，故D错误。
故选B。
2．（2022·辽宁省实验中学东戴河分校高二阶段练习）如图，电路中R1、R2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，R1、R2厚度相同，R1的上下表面的面积大于R2的上下表面的面积。闭合开关后，以下判断正确的是（ ）
A．通过R1的电流大于通过R2的电流
B．R1两端的电压大于R2两端的电压
C．R1两端的电压等于R2两端的电压
D．R1的电功率小于R2的电功率
【答案】C
【详解】A．由于两导体串联在电路中，因此两导体中电流一定相等，选项A错误；
BC．设导体上表面边长为a，厚度为d，根据
R=
可知
R=
则可知导体电阻与厚度d有关，与上下表面的面积无关，因此R1的电阻等于R2的电阻；
C．由
U=IR
可知，R1两端的电压等于R2两端的电压，选项B错误，C正确；
D．二者电阻值相等，由
P=I2R
可知，R1的电功率等于R2的电功率，选项D错误。
故选C。
3．如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U－I图像。下列分析不正确的是（ ）
A．当L1两端的电压为100V时，其实际功率为20W
B．当通过L2的电流为0.45A时，其1min消耗的电能为4320J
C．将L1、L2串联，若L1两端的电压为40V，则L2的功率为8W
D．将L1、L2并联，若通过L2的电流为0.5A，则L1的功率为66W
【答案】C
【详解】A.当L1两端的电压为100V时，根据图像可知，通过L1的电流为0.2A，其实际功率为
故A正确，不符合题意；
B.当通过L2的电流为0.45A时，L2两端的电压为160V，其1min消耗的电能为
故B正确，不符合题意；
C.将L1、L2串联，若L1两端的电压为40V，由图像可知，通过灯泡L1的电流为
根据串联电路电流规律可知，通过灯泡L2的电流
由图像可知，此时灯泡L2两端的电压为
L2的功率为
故C错误，符合题意；
D.将L1、L2并联，若通过L2的电流为0.5A，由图像可知，L2两端的电压为
根据并联电路电压规律可知，灯泡L1两端的电压
由图像可知，通过L1的电流
L1的功率为
故D正确，不符合题意。
故选C。
4．（2022·河南·洛阳新学道高级中学高二阶段练习）在如图所示的电路中，，在A、B两端接上电源后，各个电阻消耗的电功率的大小关系为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】R3与R4并联，电压相等，又
根据
可知
R1与R2串联，电流相等，又
根据
可知
由电路图可知，R1在干路上，R3在支路上，所以通过R1的电流大于通过R3的电流，又
根据
可知
综上可得
故选C。
【点睛】根据电路图确定各电阻之间的串并联关系，在选择恰当的公式进行分析即可。
5．（2022·湖南·长沙一中高二阶段练习）如图所示电路中，电源内阻，外电阻，开关S断开，电源的输出功率为P。如果合上开关S，电源的输出功率仍为P。则电阻的阻值为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】由题意知
解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】电源的输出功率，根据公式进行解答即可。
6．（2022·山东·德州市第一中学高二阶段练习）有三个电阻的阻值及额定功率分别为R1=10Ω，P1=10W，R2=20Ω，P2=80W，R3=5Ω，P3=20W，它们组成的电路如图（甲）、（乙）、（丙）所示。下列关于各图的说法正确的是（ ）
A．图（甲）电路允许消耗的最大功率为110W
B．图（乙）电路允许通过的最大电流为5.5A
C．图（丙）两端允许通过的最大电流为2A
D．图（甲）两端允许加的最大电压为35V
【答案】D
【详解】AD．由公式
可得
同理可求得的额定电流
的额定电流
当三个电阻串联时最大电流为，两端允许加的最大电压为
当三个电阻串联时允许消耗的最大功率为
故A错误，D正确；
B．由公式，可得
同理可求得电阻、的额定电压分别为
当三个电阻并联时最大电压为，所以最大电流为
因此图（乙）电路允许通过的最大电流为3.5A，故B错误；
C．由B选项分析分析可知、并联时最大电压为10V，故并联后总电流为
由A选项分析可知，的额定电流为2A，因此图（丙）两端允许通过的最大电流为1.5A，故C错误。
故选D。
焦耳定律
7．（2021·广西·柳州市柳江实验高中高二学业考试）关于家庭安全用电，下列做法正确的是（ ）
A．未断电的情况下更换电灯
B．继续使用绝缘皮老化或破损的电线
C．使用洗衣机、洗碗机等容易潮湿的电器时，将电器外壳接地
D．电磁炉、电烤箱和电热水器同时工作并使用同一个额定电流较小的插座
【答案】C
【详解】A．更换电灯时要切断电源，故A错误；
B．为防止触电或发生短路引发火灾，不能使用绝缘皮老化或破损的电线，故B错误；
C．使用洗衣机、洗碗机等容易潮湿的电器时，为防止漏电造成触电，应将电器外壳接地，故C正确；
D．电磁炉、电烤箱和电热水器都是大功率用电器，不要同时使用，也不能使用同一个额定电流较小的插座，以免电路中电流过大引发火灾或危险，故D错误。
故选C。
8．（2022·湖北·十堰市天河英才高中有限公司高二阶段练习）某一电阻值可变的用电器，当电阻为R，通过的电流强度为I时，在时间t内产生的热量为Q；若将电阻调为2R，电流强度变为，则在时间t内产生的热量为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】根据焦耳定律，当电流为I时有
当电流为时有
故选B。
9．（2022·辽宁营口·高二开学考试）如图所示为一电烙铁，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．导线的电阻远小于电烙铁的电阻
D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
【答案】C
【详解】电烙铁在使用时，电烙铁和导线串联，I电烙铁=I导线，通电时间t相同
Q=I2Rt
R电烙铁＞R导线
电流产生的热量
Q电烙铁＞Q导线
从而出现通电一段时间后电烙铁变得很烫、而连接电烙铁的导线却不怎么热的现象；由以上分析可知，选项ABD错误，C正确。
故选C。
10．（2022·山东师范大学附中高二阶段练习）如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导体a、b，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比，已知流经导体a的电流为0.16A，电子的电荷量e=1.6×10-19C，下列说法正确的是（ ）
A．5s内有个自由电子通过导体a的横截面
B．a、b的电阻之比
C．自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比
D．相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比
【答案】A
【详解】A．5s内通过导体a的横截面的自由电子数为
故A正确；
B．根据电阻定律可得a、b的电阻之比为
故B错误；
C．根据电流的微观表达式
可得自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比为
故C错误；
D．根据焦耳定律可得相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比为
故D错误。
故选A。
非纯电阻电路
11．（2022·山东省青岛第五十八中学高三阶段练习）能源危机是人类社会面临的重大问题，开发“绿色能源”是解决“能源危机”的重要途径。某科技小组设计了一款“太阳能”电动小车，该小车太阳能电板面积为，当太阳光垂直照射电板时，有20%的光能转化为电能，已知太阳光垂直到达地面每平方米的辐射功率约为；车上安装有一电动机，其额定电压为5V，额定电流为，机械效率为80%，太阳能电板对电动机供电。某次小车以额定功率启动，运动的过程中最大速度为，所受阻力大小恒定不变，以下说法正确的是（ ）
A．小车克服阻力做功的功率为1W
B．小车以额定功率匀速运动时其牵引力为5N
C．若太阳光垂直电板光照，该太阳能电板一天的发电量约为
D．若太阳光垂直电板光照2h，该太阳能电板为该小车供电最多可正常工作的时间约为3h
【答案】D
【详解】A．小车牵引力的额定功率为
当小车以最大速度运动时，牵引力功率等于克服公立做功功率，则
故A错误；
B．由
小车以额定功率匀速运动时其牵引力为
故B错误；
C．太阳光垂直电板光照，该太阳能电板一天的发电量约为
故C错误；
D．太阳光垂直电板光照2h，获得电能为
则
得
故D正确。
故选D。
12．如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是（ ）
电压U/V 电流I/A
扇叶被卡住（短时间） 5.4 0.27
正常工作时 6.0 0.05
A．电动机线圈电阻为120Ω
B．正常工作时，电动机消耗的电功率P1=0.3W
C．正常工作时，电动机发热的功率P2=1.8W
D．正常工作时，电动机对外做功的功率P3=1.5W
【答案】B
【详解】．当扇叶被卡住，电动机不转、为纯电阻电路，根据欧姆定律可知
故A错误；
B．正常工作时，电动机消耗的电功率
故B正确；
C．正常工作时，电动机发热的功率
故C错误；
D．正常工作时，电动机对外做功的功率
故D错误；
故选B。
13．（2022·辽宁·高二阶段练习）某玩具吊车用图中电路来提拉积木，已知电源电动势，电源内阻，定值电阻，积木质量为。当将积木固定时（电动机不转），电压表的示数为；当积木不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升积木时，电压表的示数为。不计摩擦，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A．当积木固定时电源的输出功率为
B．电动机的内部线圈电阻为
C．积木匀速上升时的速度为
D．匀速提升积木时电源的总功率为
【答案】C
【详解】A．当将积木固定时（电动机不转），电压表的示数为，则电流为
电源的输出功率
选项A错误；
B．电动机的内部线圈电阻为
选项B错误；
C．匀速提升积木时，电压表的示数为，则电流为
则对电动机
解得
v=1.5m/s
选项C正确；
D．匀速提升积木时电源的总功率为
选项D错误。
故选C。
14．（2022·河南·宝丰县第一高级中学高二阶段练习）如图所示的电路中，小灯泡的规格为“，”，定值电阻与灯泡正常工作的电阻相同，电源电动势为，内阻未知。将单刀双掷开关接到1，小灯泡正常发光，将单刀双掷开关接到2，小灯泡正常发光，电动机正常工作，则（ ）
A．电源内阻为 B．电源内部消耗的功率为
C．电动机输出的机械功率为 D．电动机的内阻为
【答案】D
【详解】A．流过小灯泡的电流为
由于定值电阻与灯泡正常工作的电阻相同，因此
将单刀双掷开关接到1时，由闭合回路欧姆定律可得
解得
故A错误；
B．电源内部消化的功率为
故B错误；
C．电源的总功率为
故电动机的输入功率为
由于电动机存在内阻，因此有工作时存在热功率，故电动机输出的机械功率一定小于输入功率，故C错误；
D．由C项分析可知，电动机的热功率也一定小于输入功率，即
解得
故D正确。
故选D。
15．（2021·河北·张家口市第一中学高二阶段练习）下表为一台电热水器的铭牌（有一项内容模糊不清），电热水器内部电路可简化为如图所示电路，和均为电热丝。则下列说法中不正确的是（ ）
某电热水器的简介 简化电路
额定电压 220V
额定电流 高温档
中温档 5A
低温档 2A
电源频率 50Hz
A．低温档正常工作时的额定功率是440W
B．中温档正常工作1分钟产生的热量是
C．高温档正常工作时的额定电流约为8.3A
D．电热丝的电阻是
【答案】D
【详解】A．低温档正常工作时的额定功率
故A正确；
B．中温档正常工作1分钟产生的热量
故B正确；
CD．当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电阻最大，为低温档
当S1闭合，S2悬空时，电路中电阻只有R1，为中温档
所以
当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，为高温档，此时电阻
故C正确，D错误；
故选D。
16．（2021·江苏·常州高级中学高二期中）节能的LED灯越来越普及，而驱动LED灯需要恒流源。如图所示，电路中的电压表电流表都是理想电表，电源是一个恒流源（该恒流源输出的电流大小方向都不变），在改变的过程中，电压表的读数为U，电流表的读数为，电流表的读数为，它们的变化量的绝对值分别为、、，以下说法中错误的是（ ）
A．， B．
C．恒流源输出的功率不变 D．当时，滑动变阻器消耗的电功率最大
【答案】C
【详解】A．根据部分电路欧姆定律可知
故A正确；
B．设恒流源输出电流为I，根据并联电路电流关系可知
所以
即
故B正确；
C．恒流源输出的功率为
当R2变化时，R1和R2并联后的等效电阻R12一定变化，所以P一定变化，故C错误；
D．根据并联电路电流关系可得
滑动变阻器消耗的电功率为
根据数学知识可知，当R1=R2时，P2最大，故D正确。
故选C。
17．（2022·四川·神州天立教育集团高一开学考试）如图所示，电源电压为5V，灯泡标有“3V 1.5W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，定值电阻，电压表量程“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”。在电路安全的情况下，下列判断正确的是（ ）
A．只闭合开关S、S1时，向左移动滑动变阻器的滑片，灯泡的亮度变暗
B．只闭合开关S、S1时，滑动变阻器R允许接入电路的阻值范围是4Ω～20Ω
C．只闭合开关S、S2时，整个电路消耗电功率的范围是0.625W～1.25W
D．只闭合开关S、S2时，在安全范围内向右移动滑片的过程中，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值在增大
【答案】C
【详解】A．闭合开关S、S1，断开开关S2时，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流表示数变大；通过灯泡的电流变大，灯泡的亮度变亮，故A错误；
B．闭合开关S、S1，滑动变阻器R与灯泡L串联；灯泡正常发光时的电流
因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以电路中的最大电流
Imax＝0.5A
此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，此时电路的总电阻
R总=
灯泡正常发光时的电阻为
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，变阻器接入电路中的最小阻值
Rmin＝R总﹣RL＝10Ω﹣6Ω＝4Ω
当电压表的示数
UR＝3V
时，根据串联电路的分压规律可知，变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以此时灯泡两端电压
UL′＝U﹣UR＝5V﹣3V＝2V
此时电路中的电流
即
解得
Rmax＝9Ω
所以，滑动变阻器的取值范围是4Ω～9Ω，故B错误；
C．闭合开关S、S2，断开开关S1时，滑动变阻器R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；滑动变阻器全部接入电路中时，电路的总电阻最大，根据欧姆定律可知，此时的总电流最小，最小电流为
电路的最小功率为
Pmin＝UI'min＝5V×0.125A＝0.625W
滑动变阻器接入电路中电阻为0时，电路的总电阻最小，根据欧姆定律可知，此时的总电流最大，最大电流为
电路的最小功率为
Pmax＝UI'max＝5V×0.25A＝1.25W
所以整个电路消耗电功率的范围是0.625W～1.25W，故C正确；
D．设滑片移动过程中，电路中的电流分别为I1、I2，根据欧姆定律可知，电压表的示数分别为
U1＝U﹣I1R0
U2＝U﹣I2R0
所以电压表示数的变化量
ΔU＝（U﹣I1R0）﹣（U﹣I2R0）＝（I2﹣I1）R0＝ΔIR0
即电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值等于R0，所以电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变，故D错误。
故选C。
18．（2022·江苏·淮安市钦工中学高二阶段练习）如图所示，M为一线圈电阻RM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V。当开关S断开时，理想电流表的示数I1＝1.6 A，当开关S闭合时，理想电流表的示数为I2＝4.0 A。求：
（1）电源内阻r；
（2）开关S闭合时，通过电动机的电流；
（3）电动机消耗的总功率。
【答案】（1）1 Ω；（2）2.5 A；（3）90 W
【详解】（1）S断开时，电源与定值电阻构成串联回路
E＝I1(R＋r)
电源内阻
（2）S闭合后，定值电阻与电动机构成并联电路，电流表测干路电流，路端电压
U＝E－I2r＝36 V
通过定值电阻的电流
通过电动机的电流
I2″＝I2－I2′＝2.5 A
（3）电动机消耗的总功率即电动机的电功率
P＝UI2″＝90 W
19．（2019·浙江·高考真题）电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为12．则
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】由题意可知I1=I2，选项A错误；因U2>I2R2，U1=I1R1，则，选项BC错误，D正确；故选D.
20．（2020·浙江·高考真题）（多选）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为、额定功率为的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过到达高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（ ）
A．空气对无人机的作用力始终大于或等于
B．直流电源对无人机供电的额定电流为
C．无人机上升过程中消耗的平均功率为
D．无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功
【答案】BD
【详解】A．无人机先向上加速后减速，最后悬停，则空气对无人机的作用力先大于200N后小于200N，最后等于200N，选项A错误；
B．直流电源对无人机供电的额定电流
选项B正确；
C．无人机的重力为
F=mg=200N
则无人机上升过程中克服重力做功消耗的平均功率
但是由于空气阻力的作用，故对无人机向上的作用力不等于重力，则无人机上升过程中消耗的平均功率大于100W，则选项C错误；
D．无人机上升及悬停时，螺旋桨会使周围空气产生流动，则会有部分功率用于对空气做功，选项D正确。
故选BD。
21．（2017·浙江·高考真题）如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h，则机器人（ ）
A．额定工作电流为20A B．充满电后最长工作时间为2h
C．电池充满电后总电量为 D．以额定电流工作时每秒消耗能量为20J
【答案】C
【详解】A.得，额定工作电流：
,
A错误；
B.充满电后最长工作时间：
，
B错误；
C.电池充满电后总电量为
C正确；
D.额定电流工作时每秒消耗能量
.
D错误．
22．（2007·重庆·高考真题）汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图15图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω,电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了
A．35.8 W B．43.2 W C．48.2 W D．76.8 W
【答案】B
【详解】电动机未启动时，U灯＝E－I1r＝（12.5－10×0.05）V＝12 V，车灯功率P灯＝U灯I1＝120 W；电动机启动时，U灯′＝E－I2r＝（12.5－58×0.05）V＝9.6 V，设车灯阻值不变，由P＝ ，可得P′＝（）2×P灯＝（）2×120 W＝76.8 W，电功率的减少量ΔP＝P－P′＝（120－76.8）W＝43.2 W，选项B正确．
23．（2012·四川·高考真题）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0.4。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）。
【答案】（1）1×103W ；（2）2×104s
【详解】(1) 设电动机的电流为I，则
设电动机内阻上消耗的热功率为，则
(2) 设蓄水总质量为，所用抽水时间为，已知抽水高度为，容积为，水的密度为，则
设质量为的河水增加的重力势能为，则
设电动机的输出功率为，则
根据能量守恒定律得
代入数据解得
考点：能量守恒定律、电功、电功率。
【点睛】根据电动机的功率和电压求解出电流，再根据焦耳定律求解发热功率；水增加的重力势能等于消耗的电能（要考虑效率），根据能量守恒定律列式求解；本题关键是根据能量守恒定律列方程求解，要熟悉电功率和热功率的区别。
24．（2010·北京·高考真题）环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下。
(1)求驱动电机的输入功率；
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；
(3)设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。
已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。
【答案】(1)；(2)；(3)
【详解】(1)驱动电机的输入功率
(3)牵引汽车前进的机械功率
则汽车所受阻力
则汽车所受阻力与车重的比值
（3）当太阳光垂直电磁板入射时，所需板面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积
若没有能量的损耗，太阳能电池板接受到的太阳能功率为，则
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P，所以
由于，所以电池板的最小面积
【点睛】本题难度中等，对于非纯电阻电路欧姆定律不再适用，但消耗电功率依然是UI的乘积，求解第3问时从能量守恒定律考虑问题是关键，注意太阳的发射功率以球面向外释放。
25．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有
解得
小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有
设斜面倾角为，对小车匀速有
而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有
联立各式解得
，
（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有
可得
由运动学公式可知
解得
