2021-2022年人教版（2019）高中物理必修三电流重点难点易错点高频考点必刷经典题——纯电阻电路与非纯电阻电路

人教版必修三纯电阻电路与非纯电阻电路纯电阻电路就是在通电的状态下，只发热的电路，即通电状态下电能全部转化为电路电阻的内能，不对外做功。纯电阻电路中只有电阻、电源、导线，电能不能转化为热能以外的能量形式。例如：电灯，电烙铁，熨斗，等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。  非纯电阻电路像发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。非纯电阻电路中电能一部分转化为电阻的内能，一部分转化为其他形式的能，如发动机，电扇等，一部分电能就要转化为机械能。 一、电功与电热1.在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗、转子被卡住的电动机等电路)中，电功等于电热，即W＝Q＝Pt＝UIt＝I²Rt＝U² t /R 2.在非纯电阻电路(含有电动机、电风扇、电冰箱、电磁炉、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解槽)，即： 电动机：W＝E机械＋Q  (UIt＝E机械＋I²Rt) 电解槽：W＝E化学＋Q  (UIt＝E化学＋I²Rt) 此时：W>Q  (UIt>I²Rt) ，在非纯电阻电路中，U²t/R既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立． 二、电功率与热功率1.在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即P＝UI＝I²R＝U²/R  2.在非纯电阻电路中，电功率包含热功率，P＝UI为电功率，P′＝I²R为热功率，有P>P′特别提醒： 不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能．只有在电动机转动时为非纯电阻电路，U>IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能． 含电动机的电路部分必须利用能量守恒求解，对于电动机必须注意公式要运用的正确。纯电阻电路部分的一些公式的变形都不能使用，所以要求输入功率，必须求出电动机两端电压和工作电流；要求电动机消耗的电热功率，必须求出电动机的工作电流和内阻。  电动机正常工作时的输入功率（即电动机消耗的总功率）一部分转化为电热，一部分转化为机械能输出。根据能量守恒： P输入=P热+P输出 三、基本题型1． 求电动机两端的电压U 2． 求流过电动机的电流I 3． 求电动机的内阻r 4． 求电动机输入功率P输入，用电功率公式P=IU计算 5． 求电动机内阻消耗的电热功率P热，根据焦耳定律求出P热=I2r   专题练习1、“220V、5.5kW”的电动机，线圈电阻为0．4Ω，它在正常工作时的电流为_____A，1s钟内产生的热量是______J，1s内有____J的电能转化为机械能。 2、一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法中错误的是 （    ）   A 电动机的输出功率为U2／R     B 电动机的发热功率为I2R   C 电动机的输出功率为IU- I2R   D 电动机的功率可写作IU= I2R= U2／R 3、一台电阻为2Ω的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流为10A，则这台电动机消耗的电功率为______  ，发热功率为______ ，转化成机械功率为______ ，电动机的效率为______。  4、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为 R。设通过它们的电流相同（电动机正常运转），则在相同的时间内，下述说法中不正确的是（          ）：  A．电炉和电动机产生的电热相等      B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率     C．电炉两端电压小于电动机两端电压  D．电炉和电动机两端电压相等 5、一台电动机的输出功率是10kW，这表明该电动机工作时(       ).     A.每秒消耗10kw电能     B.每秒对外做10kw功       C.每秒消耗10kJ电能     D.每秒对外做10kJ功 6、一台电动机的电阻为4Ω，在220V的额定电压下运行时，发热消耗的电功率为400W.若电动机工作5min，则电流做功________J. 7、电动机的线圈阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是(    ).  (A)电动机消耗的电能为UIt  (B)电动机消耗的电能为I2Rt (C)电动机线圈产生的热量为I2Rt (D)电动机线圈产生的热量为U2t/R 8、某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50千克，电路的电压是110伏，不计各处磨擦，当电动机以V=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5安，由此可知，电动机线圈的电阻R=             欧（g取10m/s2） 9、如图所示电路，当开关闭合时，电压表V1、V2的示数分别为10V和4V，已知电动机M的线圈电阻为1Ω，R是阻值为4Ω的定值电阻.下列结论正确的是(  ). A.R两端的电压为6V             B.通过电动机的电流为6A C.电阻R消耗的电功率为144W   D.电动机消耗的电功率为6W   10、一个电动机的线圈电阻是4.4Ω，当把它接在220V电压下工作10min。已知通过线圈的电流是5A,这时电动机做功____J， 线圈产生的热量是_____J。 11、某电动机线圈电阻为1Ω，接在220V的直流电压下，工作电流为1A，则电动机消耗的电功率为_____W；发热损耗的电功率为____ W ；转化为机械能的功率为____ W。 12、小华准备参加玩具赛车比赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。请问：(1)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？(2)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？        13.有一个直流电动机，把它接入0.2伏电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4安；若把电动机接入2.0伏电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0安，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率多大？          14、如图所示，有一台提升重物用的直流电动机M，线圈的内阻为r=0.60Ω，与电动机串联的定值电阻阻值为R=10Ω，电路的路端为U=160V．图中理想电压表的示数为110V．求：⑴通过电动机的电流I是多大？⑵电动机的输入功率P是多大？⑶电动机的机械功率P /是多大？               15、小莹组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U＝3V，并保持不变，线圈电阻R＝1.5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I＝0.8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b）所示，摩擦不计，求： （1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q；   （2）电动机输出的机械功率P；   （3）电动机能量转换效率η．      16、有一台“220 V，100W’的洗衣机，由于使用不当，造成电动机卡死，电动机由于温度升高而被烧坏，已知这台电动机内的线圈阻值为2 欧，则这台洗衣机正常工作2 min消耗多少电能?电动机被卡死时，2 min产生多少热量?       17、一台接在220V电压的电路中正常工作的电风扇，通过风扇电动机的电流为0.455A，测得风扇电动机线圈电阻为5Ω，试求 （1）电风扇的输入功率多大？ （2）电风扇每分钟消耗电能多少？ （3）风扇的电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？    18、如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少， （2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少? （3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少?         19、有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电机不转,测得流过电动机的电流是0.4A,若把电动机接入2.0V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0A,求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？     20、一台小型电动机,电枢电阻为20欧,接在电压为120V的电源上,求:当输入电动机的电强度为多大时 ,电动机可得到最大的输出功率?最大输出功率为多少?              参考答案 1.25,250,5250,;   2.AD;   3.1100W,200W,900W,82%;4.250W,150W;5.D;6.D;7.6.6 ×105 8.AC;9.4;14.1.5W,8W.  15.5A; 550W; 535W.  16、（1）消耗的电能W＝UIt＝144J  线圈产生的热量Q＝I2Rt（1分）＝57.6J （2）机械能E＝W－Q＝86.4J    机械功率P＝(W-Q)/t＝1.44W （3）能量转化效率η＝×100%＝60％ 17、 由于电动机正常工作功率P=100 W， 所以电流2 min做的功 ：W=Pt=100 W×120 s=1. 2 ×104 J. 电动机卡死后，电能全部转化为机械能，电路中的电流：I=U/R=220V/2Ω=110A 所以可产生热量Q=I2Rt=(110A)2 ×2 Ω × 120 s=2.9 ×106 J. 答案 ： 1.2 ×104 J；2.9 ×106 J 19、  （1）6.6 ×105 J.（2）6.0 ×104J.（3）6.0 ×105 J. 20、不转时，对外不做功，纯内阻消耗R=U/I=0.2/0.4=0.5Ω正常时，总功率P=UI=2.0×1.0=2W发热功率=I×I×R=0.5WP输=2-0.5=1.5W（2）卡住时U不变，纯内阻消耗P=U×U/R=2×2/0.5=8W也即为发热功率8W 21、IU=I2R+P出                       P出=-I2R+IU               当  I=U/2R＝3(A)时  电动机有最大的输出功率  电动机有最大的输出功率  P出＝180(W)