2.8焦耳定律 电路中的能量转化 课时练（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
2.8焦耳定律电路中的能量转化 课时练（解析版）
1．LED灯可将电能高效转化为光能，在日常生活中得到普遍应用。某LED灯的额定电压为5.0V，额定功率为3.0W，其照明亮度与25W的白炽灯相当。该LED灯在额定电压下工作时的电流为（　　）
A．0.25A B．0.60A C．1.7A D．3.0A
2．如图所示是汽车蓄电池与车灯、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 Ω，电表可视为理想电表。只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V，再接通S2，启动电动机时，电流表示数变为8 A，则此时通过启动电动机的电流是（　　）
A．2 A B．8 A C．50 A D．58 A
3．在如图所示的电路中，输入电压恒为，灯泡标有“，”字样，电动机线圈的电阻，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
B．流过电动机的电流是
C．整个电路消耗的电功率是
D．电动机的效率是
4．如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为，电源电动势为，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为，下列说法错误的是（ ）
A．电动机消耗的总功率为
B．提升重物消耗的功率为
C．电动机线圈的电阻为
D．电动机效率约为
5．某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物m=50kg，电源的电动势E=110V，不计电源内阻及各处的摩擦．当电动机以v=0．80m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度为I=5A，（g=10m/s2），下列说法中正确的是（ ）
A．电动机线圈的电阻是4Ω
B．电动机的输出功率是400W
C．电动机的输入功率是500W
D．电动机线圈的发热功率是125W
6．一个直流电动机线圈内阻为R，当所加电压为U时，它恰好正常工作，通过的电流为 I，下述说法中正确的是（　　　）
A．电动机的输出功率为
B．电动机的发热功率为
C．电动机的输出功率为
D．电动机的功率可写作
7．1831年，法拉第发现了电磁感应现象，揭开了人类进入电气时代的序幕。如今在日常生活中我们使用着大量的电器，下列电器使用的过程中，主要工作原理是电磁感应的是（　　）
A．电磁炉 B．洗衣机 C．电风扇 D．电热水器
8．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成．当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)
A．电热丝的电阻为55 Ω
B．电动机的电阻为Ω
C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J
9．教学上用的吸尘器的电动机内阻是一定的，当加上0.3V的电压，电流为0.3A时，吸尘器上的直流电动机不转动；当加上2.0V的电压、电流为0.8A时，它正常工作，则吸尘器正常工作时输出功率与输入功率之比为（　　）
A．3∶5 B．5∶3 C．1∶2 D．1∶3
10．一只风扇，标有“、”，电动机线圈电阻为，把它接入电压为的电路中能正常工作，经过时间，下列说法正确的是（　　）
A．流过电风扇的电荷量为 B．电风扇输出机械能
C．电风扇的发热量为 D．电风扇的发热量为
11．如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L标有“2V、0.4W”，开关S接l，当变阻器调到R=4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则（　　）
A．电动机的内阻为4Ω
B．电动机正常工作电压为1V
C．电源内阻为1Ω
D．电源总功率0.4W
12．纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市空气质量．如图所示为纯电动汽车的电路示意简图，若汽车电池组的电动势为，内阻为，能量容量为．当汽车以匀速行驶时，受到的阻力约为，此时直流驱动电机的输入电压为，输入功率，则（　　）
A．当汽车以行驶，电流为
B．电池组的热功率为
C．直流驱动电机的内阻约为
D．当汽车以行驶，最大行驶里程约为
13．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（　　）
A．U1C．W1=W2，Q1>Q2 D．W114．有一电动机，额定电压为U，额定电流为I，内阻为r，当该电动机正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A．电动机的输入功率P＝UI
B．电动机内阻上的发热功率为P热＝I2r
C．电动机内阻上的发热功率P热＝
D．电动机的输入功率P＝
15．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=3×103kg，当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，蓄电池的输出电流I=50A，输出电压U=200V，在此行驶状态下，该环保汽车能够将蓄电池输出功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机。（g取10m/s2）
（1）求汽车所受阻力；
（2）若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示，其中R1＝0.1Ω，R2＝1950Ω，求电动机M的热功率。
16．如图所示，电源的电动势，电阻，电动机线圈的电阻，当电键断开时，电阻的电功率是，当闭合时，电阻的电功率是，求：
（1）电源的内阻；
（2）当闭合时流过电源的电流；
（3）当闭合时电动机消耗的功率。
参考答案
1．B
【详解】
已知LED灯的额定电压为5.0V，额定功率为3.0W，则LED灯在额定电压下工作时的电流，由电功率公式可得
故选B。
2．C
【详解】
只接通S1时，根据闭合电路欧姆定律，有
车灯电阻为
再接通S2，流过电动机的电流为
故选C。
3．D
【详解】
A．输入电压恒为，灯泡两端电压3V，由串联电路分压规律可知，电动机的输入电压为，A错误；
B．流过灯泡的电流为
串联电路电流相等，故流过电动机的电流是，B错误；
C．整个电路消耗的电功率为
C错误；
D．电动机的电功率为
热功率为
电动机的机械功率为
电动机的效率为
D正确。
故选D。
4．C
【详解】
试题分析：重物被提升的功率，选项B正确；此时电路中的电流为,则电源的总功率，选项A正确；所以线圈电阻消耗的功率为,由殴姆定律可得：，选项C错误，则电动机效率约为，故选项D正确．
考点：电功、电功率
【名师点睛】当电动机以恒定速度向上提升重物时，同时电动机因线圈电阻消耗功率．则电源产生的总功率等于提升物体消耗的功率加上线圈电阻消耗的功率．
5．B
【详解】
试题分析：电动机的输出功率，电动机的输入功率，根据能量守恒定律得，发热功率，则线圈内阻，故B正确，
考点：考查了电功率的计算
【名师点睛】解决本题的关键知道输入功率和输出功率以及线圈发热功率的区别和联系，注意对于电动机电路，在电动机正常工作的情况下，不能运用闭合电路欧姆定律进行求解．
6．B
【详解】
试题分析：电动机的总功率为
电动机的热功率为
所以电动机的输出功率为
因为电动机是非纯电阻电路，所以总功率和热功率不同，所以B正确；ACD错误；
故选B。
7．A
【详解】
电磁炉是利用电磁感应将电能转化为热能；洗衣机和电风扇都是利用电动机将电能转化为机械能；电热水器是利用电阻丝将电能转化为热能，故主要工作原理是电磁感应的是电磁炉，故选A。
8．A
【详解】
A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为
P=1 000 W－120 W=880 W
对电热丝，由P=可得电热丝的电阻为
Ω=55 Ω
选项A正确；
B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；
C．当电吹风吹冷风时，电热丝没有工作，选项C错误；
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
W=P电t=120 J
选项D错误。
故选A。
9．A
【详解】
电动机不转时，可视为纯电阻，由欧姆定律可知其内阻为；当正常工作时
所以
所以输出功率与输入功率之比为3∶5。
故选A。
10．D
【详解】
A．由于是非纯电阻电路，故
所以产生的电荷量不是，A错误；
B．电风扇的功率为P，故消耗的电量为
不是电风扇输出机械能，B错误；
CD．由于
电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为
C错误D正确。
故选D。
11．C
【详解】
C．小灯泡的额定电流为
电阻为
当接1时，由闭合电路欧姆定律可知
E=I（RL+R+r）
代入数据解得
r=1Ω
选项C正确；
AB．当接2时灯泡正常发光，流过的电流为
I=0.2A
电源内阻分的电压为
U=Ir=0.2×1V=0.2V
故电动机分得电压为
U动=E﹣UL﹣U=3V﹣2V﹣0.2V=0.8V
所以电阻
选项AB错误；
D．电源总功率为
P=EI=3×0.2W=0.6W
选项D错误。
故选C。
12．D
【详解】
A．汽车以行驶，电流为
故A错误；
B．电池组的热功率为
故B错误；
C．直流驱动电机的输出功率
内阻消耗的功率
直流驱动电机的内阻
故C错误；
D．汽车用电器的功率电池能量容量为
电池组总功率为
电池所用的时间
当汽车以行驶，最大行驶里程约为，故D正确。
故选D。
13．AD
【详解】
电阻R和电动机M串联接到电路中，则通过它们的电流I相同，对于电阻R，由欧姆定律得
U1=IR
对于电动机
U2>IR
则可得
U1根据焦耳定律得
Q1=I2Rt=Q2
电流通过电阻R做功为
W1= U1It
电流通过电动机做功为
W2= U2It
则
W2> W1
故选AD。
14．AB
【详解】
A．电动机的输入功率为电路中电流做功的总功率
故A正确；
B．由焦耳定律可知内阻上的发热功率
故B正确；
CD．电动机正常工作时为非纯电阻电路，不满足欧姆定律
此时无任何意义，故CD错误。
故选AB。
15．（1）900N；（2）730.5W
【详解】
（1）驱动电机的输入功率
机械功率
匀速行驶时，牵引力等于阻力，有
所以
（2）电动机两端的电压
电阻R2的电流
电动机的电流
故电动机的发热功率为
【名师点睛】
本题关键是明确能量转化情况，能够结合串并联电路的电压、电流关系、欧姆定律、电功率公式和平衡条件列式求解，注意结果中要求的时M的热功率。
16．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1) S断开时，设通过电源的电流为I，则对R1有
所以有
对闭合回路
所以
(2) S闭合时，设通过R1的电流为I1，则对R1有
解得
R1两端电压为
对闭合回路，设通过电源的电流为，则有
解得
(3)电动机中的电流为
则电动机消耗的功率为