【例题】
一台电动机，线圈的电阻是0.4 Ω，当它两端所加的电压为220 V 时，通过的电流是5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？ 分析本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率P电、电动机发热的功率P热和对外做功转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律，即P电＝P机＋P热
解由焦耳定律可知，电动机发热的功率为
P热＝I2R ＝52×0.4 W ＝10 W
电动机消耗的电功率为
P电＝UI ＝220×5 W ＝1 100 W
根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为
P机＝P电－P热＝1 100 W －10 W ＝1 090 W
这台电动机发热的功率为10 W，对外做功的功率为1 090 W。
练习与应用
1. 试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系？
2. 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。图12.1-4是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2 是加热用的电阻丝。
（1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。
（2）要使电饭锅在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1 R2 应该是多少？
3. 四个定值电阻连成图12.1-5 所示的电路。R A、R C的规格为“10 V 4 W”，R B、R D 的规格为“10 V 2 W”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。
4. 如图12.1-6，输电线路两端的电压U为220 V，每条输电线的电阻R为5 Ω，电热水器A的电阻R A 为30 Ω。求电热水器A上的电压和它消耗的功率。如果再并联一个电阻R B 为40 Ω的电热水壶B，则电热水器和电
热水壶消耗的功率各是多少？
2.闭合电路的欧姆定律
练习与应用
1. 某个电动势为E的电源工作时，电流为I，乘积EI的单位是什么？从电动势的意义来考虑，EI 表示什么？ 2. 小张买了一只袖珍手电筒，里面有两节干电池。他取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“2.2 V 0.25 A”的字样。小张认为，产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光。由此，他推算出了每节干电池的内阻。如果小张的判断是正确的，那么内阻是多少？
提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，内阻等于各个电池的内阻之和。
3.许多人造地球卫星都用太阳电池供电（图12.2-7）。太阳电池由许多片电池板组成。某电池板不接负载时的电压是600 μV，短路电流是30 μA。这块电池板的内阻是多少？
4. 电源的电动势为4.5 V、外电阻为4.0 Ω时，路端电压为4.0 V。如果在外电路并联一个6.0 Ω的电阻，路端电压是多少？如果6.0 Ω的电阻串联在外电路中，路端电压又是多少？
5. 现有电动势为1.5 V、内阻为1.0 Ω的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一个工作电压为
6.0 V、工作电流为0.1 A的用电器供电。
6. 图12.2-8 是汽车蓄电池供电简化电路图。当汽车启动时，启动开关S闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关S断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。
7. 充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电。充电宝的铭牌通常标注的是“mA·h”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量。机场规定：严禁携带额定能量超过160 W·h的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“10 000 mA·h”和“3.7 V”，你认为能否把它带上飞机？
3.实验：电池电动势和内阻的测量
练习与应用
1.某同学按图1
2.3-1 的电路测量蓄电池的电动势和内阻。他调整滑动变阻器共测得5 组电流和电压的数
据，如表1。请作出蓄电池路端电压U 随电流I 变化的U-I 图像，根据U-I图像得出蓄电池的电动势和内阻的测量值。表1 蓄电池路端电压、电流的各组数据
2. 某同学按图12.3-1 的电路测定电池组的电动势和内阻。图12.3-6 已将实验器材进行了部分连接。（1）请根据实验原理，将图中的实物电路补充完整。
（2）实验时发现电流表坏了，于是移去电流表，同时用电阻箱替换滑动变阻器。重新连接电路，仍然通过U-I 图像处理实验数据，获得所测电动势和内阻的值。请画出相应的电路图，并说明怎样得到U-I 图像
中电流I 的数据。
3. 某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的橙子制作了橙汁电池，他们用如图12.3-7 所示的实验电路测量这种电池的电动势E 和内阻r。
在图12.3-8 所示的玻璃器皿中盛有橙汁，在橙汁中相隔一定距离插入铜片和锌片作为电池的正极和负极。图中电流表的内阻为100 Ω，量程为0 〜300 μA；电阻箱阻值的变化范围为0 〜9 999 Ω。
连接电路后，调节电阻箱R 的阻值，得到的测量数据如表2 所示。
表2 电阻箱R 和电流表I 的各组数据
请作出本实验的U-I 图像（U 为电阻箱两端的电压，I 为通过电阻箱的电流），根据图像得出该橙汁电池的电动势和内阻？
4.能源与可持续发展
练习与应用
1. 有人说：“既然能量不会凭空产生，也不会凭空消灭，能量在转化和转移的过程中，其总量是保持不变的，那么，我们为什么还要节约能源？”请你用能量转化和转移的方向性来论述节约能源的必要性。
2. 生活中的许多用品都可以看作能量转化器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式。请观察你家中的各种生活用品，分别指出它们工作时进行了哪些能量转化。
3. 图12.4-6 是某工程师的轻轨车站设计方案，与站台前后连接的轨道都有一个小坡度，列车进站时要上坡，出站时要下坡。假设站台高度比途中轨道高出2 m，列车在途中轨道进站前的速度为29.2 km/h。（1）此时切断电源，不考虑阻力，列车能否“冲”上站台？如果能，到达站台上的速度是多大？g 取10 m/s2。（2）你认为工程师这样设计的意图是什么？
4. 某地区的风速为14 m/s，空气的密度为1.3 kg/m3。若使风力发电机转动的风通过的截面积为400 m2 ，且风能的20% 可转化为电能，则发电功率是多少？
5. 图12.4-7 是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0 为7×103 J/（m2·s）。一台热水器的聚热面积为2 m2，若每天相当于太阳直射热水器4 h，太阳能的20% 可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
6. 三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库蓄水后，平均水位落差约为100 m，水的流量约为1.35×104m3/s。船只通航需要约3 500 m3/s 的流量，其余流量可全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有20% 转化为电能。
（1）按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？
（2）根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以
满足多少个百万人口城市的生活用电？
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