2.8焦耳定律 电路中的能量转化 课时作业（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 课时作业（解析版）
1．把一个标有“10V，3W”小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作，该电路工作10s定值电阻产生的热量是（　　）
A．6J B．30J C．36J D．60J
2．电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为(　　)
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热
C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
3．下列有关生产、生活中应用的分析或判断，错误的是
A．激光打印机是利用静电来实现“打印”的，而在传送带上镀银是为了防止静电产生的危害
B．制作标准电阻器时要选用温度系数很小的合金（如锰铜合金）材料
C．电热水器、电饭煲、电熨斗、电刻笔等都是利用电流的热效应来工作的
D．高压线路的检修人员在进行高压带电作业时，穿绝缘服比穿金属网状服更安全
4．如图所示，电源电动势，内阻，标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M的绕线的电阻，也处于额定状态，则（　　）
A．电源的总功率为40W B．电动机的额定电流为8A
C．电动机的额定功率为64W D．电动机的输出功率16W
5．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
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．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
8．如图所示是一种新型节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是（　　）
A．太阳能电池板将太阳能转化为电能
B．小风扇是用来给太阳能电池板散热的
C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
9．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，电源的电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为10 A
B．电动机线圈电阻上的发热功率为2 W
C．电源的输出功率为60 W
D．电动机的输出功率为16 W
10．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．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大
C．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
11．关于物理学史，下列说法中正确的是（　　）
A．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的
B．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了简洁的方法“电场线”描述电场，阐述了电场和电场线都客观存在
C．欧姆最初用实验直接得到电流通过导体产生热量的表达式
D．库仑通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律
12．下列说法中正确的是（ ）
A．电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功
B．电容器所带的电荷量与两极间的电势差成正比
C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低
D．焦耳发现了电流热效应的规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
13．如图所示的电路中，电源的输出电压恒为U，电动机M线圈电阻与电炉L的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是（　　）
A．电炉放出的热量与电动机放出的热量相等
B．电炉两端电压小于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率
14．一台电阻为r=2的电动机，接在U=110V电路中工作时，通过电动机的电流为I=10A，求：
（1）发热功率为多少？
（2）转化成机械功率为多少？
15．如图所示的电路，电源电动势E=10V，内阻不计，R1=0.5Ω。闭合开关后，标有“8 V，16 W”字样的灯泡恰好能正常发光，小型电动机M的线圈电阻R0=1 Ω，求：
（1）通过电源的电流I；
（2）电动机的发热功率P1；
（3）电动机的输出功率P2。
参考答案
1．A
【详解】
灯泡正常工作时的电流为
根据串联电路的分压原理，可得
该电路工作10s定值电阻产生的热量为
故选A。
2．D
【详解】
电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多．因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热。
故选D。
3．D
【详解】
试题分析：激光打印机是利用静电来实现“打印”的，而在传送带上镀银是为了防止静电产生的危害，选项A正确；制作标准电阻器时要选用温度系数很小的合金（如锰铜合金）材料，以免电阻的阻值受到温度的影响，选项B正确；电热水器、电饭煲、电熨斗、电刻笔等都是利用电流的热效应来工作的，选项C正确；高压线路的检修人员在进行高压带电作业时，穿金属网状服比穿绝缘服更安全，选项D错误；故选D.
考点：静电的防止和利用；电流的热效应；电阻.
4．A
【详解】
A．由灯泡的参数可知，路端电压为
解得干路电流为
故电源的总功率为
A正确；
BCD．流过灯泡的电流为
电动机与灯泡并联，可知电动机的额定电压为8V，额定电流为
电动机的额定功率为
热功率为
电动机的输出功率为
BCD错误。
故选A。
5．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．
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】
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。
8．A
【详解】
这种新型节能路灯，“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能；“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯也可以发电，填补了阴天和晚上不能发电的空白，可用于路灯晚上照明使用；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律有
解得
A错误；
B．电热机的热功率
B错误；
CD．电动机的输入功率
电动机的输出功率
C错误D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．对于一段电路，Q=Pt，即Q与P、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，故A错误；
B．由电流的微观表达式I=neSv，同一金属导体内电流不变，所以电子运动的速率不变，故B错误；
C．在电动机中，电流做的功=焦耳热+机械能，所以W>Q，即IU>I2R，故C错误；
D．Q=I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，故D正确。
故选D。
11．AD
【详解】
A．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，与物理学史相符，A正确；
B．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了简洁的方法——“电场线”描述电场，电场线是假想的曲线，与物理学史不相符，B错误；
C．焦耳最初用实验直接得到电流通过导体产生热量的表达式
C错误；
D．库仑在前人工作的基础上，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律
与物理学史相符，D正确。
故选AD。
12．ABD
【详解】
试题分析：电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，A正确；根据公式可得一个电容器的电容是恒定的，故Q与U成正比，B正确；电势是认为规定的，与电场强度无关，C错误；焦耳发现了电流热效应的规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D正确
考点：考查了电容，电流，电势，焦耳定律等
【名师点睛】在导体中，电荷无规则的运动不能形成电流，只有定向移动时才会形成电流；而电压是使电荷发生定向移动的原因，电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，
13．AB
【详解】
A．电动机M与电炉L串联，电流相等，电阻相等，根据
可知，电炉放出的热量与电动机放出的热量相等，A正确；
BC．设电动机M线圈电阻与电炉L的电阻均为R，电路中电流为I，根据欧姆定律得：电炉两端的电压
电动机是非纯电阻电路，其电压
则有
所以电炉两端电压小于电动机两端电压，C错误B正确；
D．电动机消耗的功率
电炉消耗的功率
则
即电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，D错误。
故选AB。
14．（1）200W；（2）900W
【详解】
（1）根据焦耳定律，可得该电动机的发热功率为
（2）依题意，可得该电动机将电能转化成机械功率的大小为
15．（1）4A；（2）4W；（3）12W
【详解】
（1）将定值电阻与电源看成一个新电源，由于灯泡恰好能正常发光，则路端电压为8V，故新电源的内电压为
通过电源的电流为
（2）通过小灯泡的电流为
通过电动机的电流为
电动机的发热功率为
（3）电动机的输出功率为