预测12 非纯电阻电路与电路中的能量问题-【临门一脚】 高考物理三轮冲刺过关

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1、纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
2、电源的功率和效率
1、非纯电阻电路的分析思路：处理非纯电阻电路问题时，要善于从能量转化的角度出发，围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”分析、求解。
2、电源的输出功率与外电阻的关系
由P出与外电阻R的关系图象可知：
（1）当R＝r时，电源的输出功率最大，最大值Pmax＝eq \f(E2,4r)。
（2）当R＞r时，随着R的增大，输出功率P出越来越小。
（3）当R＜r时，随着R的增大，输出功率P出越来越大。
（4）当P出＜Pmax且不为0时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。
1．（2020·江苏高考真题）某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（ ）
A．车灯的电流变小B．路端电压变小
C．电路的总电流变小D．电源的总功率变大
一、单选题
1．（2021·浙江绍兴市·高三二模）如图所示，横截面都是正方形的三段导体，它们的材料和长度都相同，导体B刚好能嵌入导体A，导体C刚好能嵌入导体B，现将三段导体串联接入到同一电路中，则（ ）
A．导体C的电阻最大
B．导体A两端的电压最大
C．导体B消耗的电功率最大
D．三段导体在相等时间内产生的热量相等
2．（2021·山东高三其他模拟）如图所示是某品牌吊扇的相关参数，取g=10m/s2，以下说法正确的是（ ）
A．吊扇正常工作时通过吊扇电机的电流为0.25A
B．天花板对吊杆的拉力大于等于50N
C．吊扇正常工作时消耗的电能用于对空气做功
D．吊扇边沿A点的最大线速度大小为896πm/s
3．（2020·北京朝阳区·高三一模）某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如表，电吹风在220V电压下工作。下列说法正确的是（ ）
A．开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风
B．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω
C．吹热风时通过电热丝的电流为4A
D．吹热风时电热丝的功率为990W
4．（2020·河南洛阳市·高三一模）如图所示，把电阻为R1的灯泡与直流电阻为R2的电动机串联接入电路，电动机正常工作，测得灯泡和电动机两端的电压分别为U1、U2，则（ ）
A．B．
C．D．与大小无法确定
二、多选题
5．（2021·六盘山高级中学高三一模）下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数。若该车在额定状态下以最大速度行驶，不计自行车自身的机械损耗，则（ ）
A．电动机的输入功率为432WB．电动机的内电阻约等于2Ω
C．该车获得的牵引力约为78ND．该车受到的阻力约为54N
6．（2021·山西高三其他模拟）家用灯暖型浴霸的电路如图所示，其中照明灯额定电压为、额定功率为；四只相同的取暖灯额定电压均为、额定功率均为；排气扇电机的内阻为。当将浴霸接入的交流电路中时，闭合全部开关后各用电器均正常工作，此时通过保险丝的电流为8.6A。以下判断中正确的是（ ）
A．交流电的频率为
B．排气扇电机的输出功率为
C．闭合全部开关，浴霸的总功率为
D．只闭合、，通过保险丝的电流为
三、解答题
7．（2018·上海杨浦区·高三一模）电动自行车已经成为人们日常出行的一种常用交通工具，以下是某型号电动自行车的相关参数：
该电动自行车采用后轮驱动直流电动机，其中额定转速是电动自行车在满载情况下在平直公路上以额定功率匀速行进时的车轮转速，求：
（1）电动自行车以额定转速行进时的速度v0；
（2）在额定工作状态时，损失的功率有80%是由于电动机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大；
（3）满载（车身质量+满载载重）情况下，该车以速度v=5m/s沿着坡度为θ=4.59°的长直坡道向上匀速行驶时，受到的摩擦阻力为车重（含载重）重量的0.02倍，求此状态下电动自行车实际运行机械功率（sin4.59°=0.08；重力加速度g=10m/s2）。
8．（2020·全国高三课时练习）某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=2×103kg，驱动电机的输入的最大电流I=400A，电压U=300V.在此行驶状态下，g=10m/s2.求：
(1)若该汽车所受阻力与车重的最大比值为0.15，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为P机，求该汽车可以达到的最大速度.
(2)设想改用纯太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需太阳能电池板的最小面积．（已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W,太阳到地球的距离r=1.5×1011m,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%，球体的表面积公式S=4πR2.)
(3)太阳能是清洁能源，为什么在马路上很少看到纯太阳能汽车？我们可以从哪些方面对纯太阳能汽车进行改进，达到既充分利用太阳能又切实可行的目标？
概率预测
☆☆☆☆☆
题型预测
选择题☆☆☆☆
计算题☆
考向预测
注意电功与电热的区别、理解闭合电路中的功率和效率问题，要特别注意电磁感应的电路问题。
纯电阻电路
非纯电阻电路
实例
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
工作中的电动机、电解槽、日光灯等
能量
转化
电路中消耗的电能全部转化为内能W＝Q
电路中消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能W>Q
电功的
计算
W＝UIt＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t
W＝UIt
电热的
计算
Q＝UIt＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t
Q＝I2Rt
电源总功率
任意电路：P总＝EI＝P出＋P内
纯电阻电路：P总＝I2（R＋r）＝eq \f(E2,R＋r)
电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝P总－P出
电源的输出功率
任意电路：P出＝UI＝P总－P内
纯电阻电路：P出＝I2R＝eq \f(E2R,（R＋r）2)
P出与外电阻R的关系
电源的效率
任意电路：η＝eq \f(P出,P总)×100%＝eq \f(U,E)×100%
纯电阻电路：η＝eq \f(R,R＋r)×100%
电吹风额定电压
220V
电吹风额定功率
热风时：990W
冷风时：110W
自重
40kg
额定电压
36V
载重
75kg
额定电流
12A
最大行驶速度
20km/h
额定输出功率
300W
名称
车身
质量
满载
载重
前后
车轮
直径
额定转速
电动机额定
电压
电动机额定
电流
额定机械
输出功率
参数
40kg
80kg
40cm
r/min
48V
20A
835W