物理重点突破第16讲,纯电阻电路与非纯电阻电路比较

　 第 第 16 讲

　纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 【方法技巧】

　1. 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 （1）电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为内能的量度． 计算电功时用公式 W＝IUt，计算电热时用公式 Q＝I 2 Rt. （2）从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是 W≥Q、UIt≥I 2 Rt. ①纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有 W＝Q.计算时可任选一公式：W＝Q＝Pt＝I 2 Rt＝UIt＝ U2Rt. ②非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有 W>Q.电功只能用公式 W＝UIt 来计算，焦耳热只能用公式Q＝I 2 Rt 来计算．对于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用． 2. 电功和电热问题的处理方法 (1)P＝UI、W＝UIt、Q＝I 2 Rt 在任何电路中都能使用．在纯电阻电路中，W＝Q，UIt＝I 2 Rt，在非纯电阻电路中，W>Q，UIt>I 2 Rt. (2)在非纯电阻电路中，由于 UIt>I 2 Rt，即 U>IR，欧姆定律 R＝ UI不再成立． (3)处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解． 【对点题组】

　1.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 适用于任何电路，而 W＝I 2 Rt＝ U2Rt 只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中，UI>I 2 R D．焦耳热 Q＝I 2 Rt 适用于任何电路 2．电压都是 110 V，额定功率 P A ＝100 W，P B ＝40 W 的灯泡两盏，若接在电压为 220 V 的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是(

　)

　3.如图所示为一未知电路，现测得两个端点 a、b 之间的电阻为 R，若在 a、b 之间加上电压U，测得通过电路的电流为 I，则该未知电路的电功率一定为(

　)

　A．I 2 R

　 B. U2R

　 C．UI

　 D．UI－I 2 R 4．有一内阻为 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 的直流电路两端，灯泡正常发光，则(

　) A．电解槽消耗的电功率为 120 W B．电解槽消耗的电功率为 60 W C．电解槽的发热功率为 60 W D．电路消耗的总功率为 60 W 5．在如图所示的电路中，输入电压 U 恒为 8 V，灯泡 L 标有“3 V,6 W”字样，电动机线圈的电阻 R M ＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(

　)

　A．电动机的输入电压是 5 V B．流过电动机的电流是 2 A C．电动机的效率是 80% D．整个电路消耗的电功率是 10 W 6．如图所示，用输出电压为 1.4 V，输出电流为 100 mA 的充电器对内阻为 2 Ω 的镍－氢电池充电．下列说法正确的是(

　)

　A．电能转化为化学能的功率为 0.14 W B．充电器输出的电功率为 0.14 W C．充电时，电池消耗的热功率为 0.02 W D．充电器把 0.14 W 的功率储存在电池内 7．如图所示，一直流电动机与阻值 R＝9 Ω 的电阻串联在电源上，电源电动势 E＝30 V，内

　 阻 r＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压 U＝10 V，已知电动机线圈电阻 R M ＝1 Ω，则下列说法中正确的是(

　)

　A．通过电动机的电流为 10 A B．电动机的输入功率为 20 W C．电动机的热功率为 4 W D．电动机的输出功率为 24 W 【高考题组】

　8.（2012·上海）当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为 0.3C，消耗的电能为 0.9J.为在相同时间内使 0.6C 的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是（

　）

　A.3V，1.8J

　B.3V，3.6J

　C.6V，l.8J

　 D.6V，3.6J

　 答案精析 【对点题组】

　1.【答案】BCD 【解析】电功率公式 P＝ Wt，表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有 P＝IU，I＝ PU ，焦耳热 Q＝(PU )2 Rt，可见 Q 与 P、U、t 都有关，所以 P 越大，Q 不一定越大，A 错． W＝UIt 是电功的定义式，适用于任何电路，而 I＝ UR 只适用于纯电阻电路，B 对． 在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以 W>Q，即 UI>I 2 R，C 对． Q＝I 2 Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D 对． 2．【答案】C 【解析】判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有 P＝UI＝ U2R，可知 R A ＜R B . 对于 A 电路，由于 R A ＜R B ，所以 U B ＞U A ，且有 U B ＞110 V，B 灯被烧毁，U A ＜110 V，A灯不能正常发光． 对于 B 电路，由于 R B ＞R A ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于 R B ，所以 U B ＞U 并 ，B 灯烧毁． 对于 C 电路，B 灯与变阻器并联电阻可能等于 R A ，所以可能 U A ＝U B ＝110 V，两灯可以正常发光． 对于 D 电路，若变阻器的有效电阻等于 A、B 的并联电阻，则 U A ＝U B ＝110 V，两灯可以正常发光． 比较 C、D 两个电路，由于 C 电路中变阻器功率为(I A －I B )×110 V，而 D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V，所以 C 电路消耗电功率最小． 3.【答案】C 【解析】不管电路是否为纯电阻电路，电路的电功率一定为 P＝UI，选项 C 正确；只有电路为纯电阻电路时，才有 P＝UI＝I 2 R＝ U2R，故 A、B 错误；而 UI－I 2 R 为电能转化为除热能外其他形式能的功率，故 D 错误． 4．【答案】B 【解析】灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得 110 V 电压，且流过电解槽的电流 I＝I灯 ＝60110

　A＝611

　A，则电解槽消耗的电功率 P＝IU＝P灯 ＝60 W，A 选项错误，B 选项正确；电解槽的发热功率 P 热 ＝I 2 r＝1.3 W，C 选项错误；电路消耗的总功率 P 总 ＝IU 总 ＝611 ×220 W

　 ＝120 W，D 选项错误． 5．【答案】AB 【解析】根据灯泡恰能正常发光可知电路电流 I＝ PU ＝2 A．电动机的输入电压是 5 V，流过电动机的电流是 2 A，电动机输入功率 P＝UI＝10 W，整个电路消耗的电功率是 8×2 W＝16 W，选项 A、B 正确，D 错误．电动机线圈的电阻发热消耗功率 I 2 R M ＝4 W，电动机输出机械功率为 10 W－4 W＝6 W，电动机的效率是 η＝60%，选项 C 错误． 6．【答案】BC 【解析】充电器对电池的充电功率为 P 总 ＝UI＝0.14 W，电池充电时的热功率为 P 热 ＝I 2 r＝0.02 W，所以转化为化学能的功率为 P 化 ＝P 总 －P 热 ＝0.12 W，因此充电器把 0.12 W 的功率储存在电池内，故 B、C 正确，A、D 错误． 7．【答案】BC 【解析】由 E＝30 V，电动机两端电压为 10 V 可得 R 和电源内阻上分担的电压为 20 V，则I＝209＋1

　A＝2 A，故 A 错误；电动机输入功率 P＝UI＝10 V×2 A＝20 W，故 B 正确；P热 ＝I 2 R M ＝4×1 W＝4 W，故 C 正确；P 输出 ＝P－P 热 ＝20 W－4 W＝16 W，故 D 错误． 【高考题组】

　8.【答案】D 【解析】消耗的电能2Q I Rt qU   =0.9J，则电阻两端的电压为0.9V 3V0.3QUq   ，当相同时间内使 0.6C 的电荷量通过该电阻时，由 q=It 可知， " 2 I I  ，又 U=IR，则有" 2 2 3 6 U U V V    ，所以2" " 4 4 0.9 3.6 Q I Rt Q J J     ，故选项 D 正确.

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