1、第五章 电能与能源的可持续发展易混易错练易错点1不能区别纯电阻电路和非纯电阻电路出错1.(2021福建福州月考)(多选)如图所示,在一幢居民楼里有各种不同的用电器,如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等。停电时,用多用电表测得A、B间的电阻为R;供电后,设各家用电器全都同时使用时,测得A、B间电压为U,进线电流为I。经过一段时间t,从电能表中测得这段时间内消耗的电能为W。则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率,其中正确的是()A.P=I2RB.P=U2RC.P=IUD.P=Wt易错点2没有区分额定功率、实际功率出错2.(2021山东潍坊月考)(多选)有两个灯泡L1、L2,额定电压皆为6
2、V,额定功率分别为6W、3W,将它们接在电路中,下列说法正确的是()A.若将它们串联在电路中,两灯泡的总功率最大为9WB.若将它们串联在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5WC.若将它们并联在电路中,两灯泡的总功率最大为9WD.若将它们并联在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5W易错点3没搞清能量转化关系出错3.(2021江苏涟水月考)如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=1,当接入定值电阻R=4时,电路中标有“3V,6W”的灯泡L和内阻RD=0.5的小型直流电动机D都恰能正常工作。试求:(1)电路中的电流大小;(2)电动机的额定电压;(3)电动机的输出功率。易错点4不理解电源最大输出功率的
3、条件出错4.(2021天津月考)(多选)如图所示,已知电源电动势E=2V,电源内阻r=0.5,小灯泡电阻R0=2,滑动变阻器R最大阻值为10。当开关闭合后,调节滑动变阻器,设灯泡电阻不随温度变化而变化,则()A.当滑动变阻器阻值调至0.5时,电源输出功率最大B.当滑动变阻器阻值调至1.5时,灯泡最亮C.当滑动变阻器阻值逐渐减小时,电源输出功率逐渐增大D.当滑动变阻器阻值调至2.5时,滑动变阻器的电功率最大思想方法练思想方法一比较法方法概述比较法是将相似的公式或规律放在一起,分析它们的区别与联系,以便更好地掌握它们之间的关系。1.(2021河北邢台月考)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误
4、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适用于任何电路,而W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻电路C.在非纯电阻电路中,UII2RD.焦耳定律Q=I2Rt适用于任何电路思想方法二守恒思维法方法概述能量守恒定律是自然界中普遍适用的基本规律,跨越物理学各个领域,是指导人们探索未知领域的普适法则和依据。在一定的条件下,利用系统的能量、机械能等总量保持不变的特点进行解题,这就是守恒思维法。2.(2022江苏苏州姑苏期中)小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源E、电流表A、车灯L、电动机M连接的简化电路如图所示,
5、汽车电源电动势为12.5V,内阻为0.05。车灯接通后,电动机未启动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到50A。求:(1)电动机未启动时,车灯的功率P;(2)电动机启动瞬间,车灯的功率减少量P。(忽略电动机启动瞬间灯光的电阻变化)3.(2021湖南邵阳期中)一电动机的线圈电阻r=1,工作电压为220V,现用该电动机竖直吊起一个20kg的重物,从静止开始匀加速上升100m,用时20s,不计摩擦,g取10m/s2。求:(1)吊绳的拉力大小;(2)20s时,电动机输出的机械功率;(3)20s时,电动机的工作电流和发热功率。(电动机安全工作)答案全解全析易混易错练1.CD家用电器中
6、有纯电阻用电器也有非纯电阻用电器(如排油烟机、洗衣机等),P=I2R计算的是电路的热功率,在非纯电阻电路中要比总功率小,选项A错误;在非纯电阻电路中P=U2R无意义,选项B错误;在所有电路中总电功率都能用P=IU或P=Wt来计算,选项C、D正确。错解分析不能区别纯电阻电路与非纯电阻电路或P=UI、P=I2R、P=U2R三个公式的适用条件相混淆而错选A、B。解题关键是分清各个公式的适用范围,不要乱套公式。2.BC由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为I2=P2U2=3W6V=0.5A,I1=P1U1=6W6V=1A,由I=UR可得,两灯泡的电阻分别为R2=U2I2=6V0.5A=12,R1=U1
7、I1=6V1A=6,因串联电路中各处的电流相等,所以两灯泡串联时,电路中的最大电流I=I2=0.5A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,串联电路两端的最大电压U=I(R1+R2)=0.5A(6+12)=9V,两灯泡的最大总功率P=UI=9V0.5A=4.5W,选项A错误,B正确;因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,L1、L2并联接入电路时,并联电路两端的最大电压U=U1=U2=6V,因额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,且电路的总功率等于各用电器功率之和,所以,两灯泡的最大总功率P=P2+P1=3W+6W=9W,选项C正确,D错误。错解分析简单地认为电路中两灯泡功率等于两灯泡的
8、额定功率之和而错选A;分不清串联电路和并联电路的不同特点而错选D。在计算电路中元件的最大功率时,要注意该元件能否达到额定电压或额定电流,在不能达到额定电压或额定电流时应计算其实际功率。3.答案(1)2A(2)7V(3)12W解析(1)灯泡L正常发光,电路中的电流为I=PLUL=63A=2A(2)由闭合电路欧姆定律可得,电动机的额定电压为UD=E-I(r+R)-UL=20V-2(1+4)V-3V=7V(3)电动机的总功率为P总=IUD=27W=14W,电动机的热功率为P热=I2RD=220.5W=2W,所以电动机的输出功率为P出=P总-P热=14W-2W=12W错解分析此电路是非纯电阻电路,公式
9、E=IR总不适用,所以电路中的电流不能用I=ER总求出,且电动机额定工作电压UIRD。解题时要从能量转化与守恒的角度来考虑,一个闭合电路中,电源将其他形式的能转化为电能,内、外电路又将电能转化为其他形式的能,有EIt=U内It+U外It。4.CD当外电路电阻(R0+R)与电源内阻越接近时,电源的输出功率越大,由题目已知R0=2、r=0.5,可知R0+Rr,所以当滑动变阻器R的阻值逐渐减小时,电源的输出功率逐渐增大,当调至电阻为零时,电源的输出功率最大,选项A错误,C正确;本题中灯泡的电阻值保持不变,根据P=I2R可得,当滑动变阻器阻值调至0时,电路中的电流最大,灯泡的功率最大,灯泡最亮,选项B
10、错误;把电源和灯泡R0看作等效电源,内阻为R0+r,当外电阻的阻值等于等效电源的内阻时,即R=R0+r=2.5时,等效电源的输出功率最大,即滑动变阻器的电功率最大,选项D正确。错解分析不分析电路结构而机械地认为在任何情况下只要R=r,电源的输出功率就最大而错选A;不看题目条件,分不清灯泡电阻不变,当电路中电流最大时其功率取最大值而错选B。解题时要抓住电路的特征,摸清输出功率的计算方法,结合数学知识才能得出正确答案,而不是一味地盲目记住结论,导致错解。思想方法练1.A电功率越大,表示电流做功越快,但是电流做的功不一定全部转化为焦耳热,而且电路中产生的焦耳热的多少还与做功时间的长短有关,选项A错误
11、;公式W=UIt计算电路中电流所做总功的大小,适用于任何的电路,当为纯电阻电路时,根据欧姆定律I=UR,可以推导出W=I2Rt、W=U2Rt,所以W=I2Rt、W=U2Rt只适用于纯电阻电路,选项B正确;在非纯电阻电路中,UI表示的是总功率的大小,而I2R只是电路中的发热功率,电路中还有电能转化为其他形式的能的功率,所以UII2R,选项C正确;焦耳定律Q=I2Rt适用于任何电路中焦耳热的计算,选项D正确。方法点津解题时要注意W=UIt、Q=I2Rt及W=U2Rt各个公式间的区别、联系以及适用范围。当几个概念、规律、公式比较接近时,采用比较法进行分析可少犯错误,巧得高分。2.答案(1)120W(
12、2)36.67W解析(1)电动机未启动时,I=10A,根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir=12V则车灯的功率为P=UI=120W(2)根据欧姆定律有灯泡电阻R=UI=1.2电动机启动的瞬间,I=50A,根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir=10V此时车灯的功率为P=U2R=2503W故车灯的功率减少量P=P-P=1103W=36.67W3.答案(1)210N(2)2100W(3)10A100W解析(1)由公式h=12at2得a=2ht2=2100202m/s2=0.5m/s2由牛顿第二定律得T-mg=ma则T=mg+ma=(2010+200.5)N=210N(2)20s时,电动机输出的机械功率P=Tv=Tat=2100.520W=2100W(3)对电动机,由能量守恒定律可得W总=Q+W输出,即UIt=I2rt+Pt,故有IU=I2r+P即220I=I2+2100解得I=10A发热功率为P热=I2r=100W方法点津解答本题时要知道电动机的总功率等于线圈发热功率和输出的机械功率之和。利用守恒思维法解题可以避免复杂的理论推导,不需要考虑具体的中间过程,利用能量关系列式即可,能大幅度提高解题效率。
