2.8焦耳定律 电路中的能量转化 达标作业（word版含解析）

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 达标作业（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
2．一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，下列说法中正确的是（　　）
A．电动机的输出功率为
B．电动机的输出功率为
C．电动机的输出功率为
D．电动机的输出功率为
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．图是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物，它被细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是5.0 A和100 V，重物P上升的速度为0.70 m/s。重物的质量为50 kg，g取10 m/s2。下列说法不正确的是（　　）
A．电动机消耗的电功率为500W
B．绳对重物做功的机械功率350W
C．电动机线圈的电阻20Ω
D．电动机的效率为70%
5．一台电动机的额定电压为U，额定电流为I，电动机线圈的电阻为R。则该电动机正常工作时，t时间内产生的热量是（　　）
A． B． C． D．
6．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污的环保性，而且它的能源利用率很高．下表为某品牌电动自行车规格及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则（ ）
①电动机的输入功率为576W ②电动机的内电阻为4Ω
③该车获得的牵引力为104N ④该车受到阻力为63N
A．①②
B．①④
C．①③
D．②④
7．小雷同学家里购买了一款扫地机器人，如图所示，小雷同学仔细检查了这个新扫地机器人，发现铭牌上标有如下表所示数据，则该扫地机器人（　　）
主机基本参数
产品尺寸 345mm*345mm*96mm
电池 14.4V/5200mA·h锂电池
产品质量 约3.8kg
无线连接 WiFi智能快连
额定电压 14.4V
额定功率 55W
A．额定工作电流为0.25A
B．充满电后正常工作的时间为2.5h
C．电池充满电后储存的总电荷量为18720C
D．以额定电流工作时每小时消耗能量为55J
8．关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的热效应
B．库仑提出了库仑定律，密立根最早实验测得元电荷e的数值
C．开普勒发现了行星运动的规律，并通过实验测出了万有引力常量
D．牛顿不仅发现了万有引力定律，而且提出了场的概念
9．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1 000 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．电动机线圈的电阻为 Ω
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J
10．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
11．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
12．如图所示为某电动摩托车的内部简化电路图。电路中M为电动机，电动机内部线圈电阻为。为摩托车内部指示灯的电阻阻值，A为摩托车内部所装的电流表，V为摩托车内部所装的电压表。电动机所用电池的电动势为、内阻为。开关S闭合后，电动机正常工作，摩托车正常行驶，此时电压表的读数为，电流表的读数为。设电压表和电流表均为理想电表，则下列结论正确的是（　　）。
A．指示灯消耗的功率为 B．电动机内部发热功率为
C．电动机的输出功率为 D．电池输出的总功率为
13．额定电压为4V的直流电动机的线圈电阻为1，正常工作时，电动机线圈每秒产生的热量为4J，下列计算结果正确的是（ ）
A．电动机正常工作时的输入功率为4W
B．电动机正常工作时的输出功率为8W
C．电动机每秒能将电能转化成4J的机械能
D．电动机正常工作时的电流强度为2A
14．如图所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电源上，电源的内阻r =2Ω，电炉的电阻R1=18Ω，电动机线圈的电阻R2=1Ω，当开关S断开时，电源内电路消耗的热功率P=72W；当S闭合时，干路中的电流I=15A。求：
（1）电源的电动势E；
（2）S闭合后电动机的机械功率。
15．如图所示，电源电动势，小灯泡标有“ ”，开关接1，当变阻器调到时，小灯泡正常发光。现将开关接2，小灯泡和电动机均正常工作，电动机的内阻。求：
（1）电动机正常工作时输出的机械功率。
（2）电动机正常工作的效率。（计算结果均保留两位小数）
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】
电动机消耗的总功率为IU；内阻消耗的功率为I2R；电动机的输出功率为。
故选C。
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．C
【详解】
A．根据电功率关系式有
故电动机消耗的功率为500W，故A正确，不符合题意；
B．以物体为研究对象，由于物体匀速上升，根据平衡条件有
根据
得
故细绳对对重物做功的机械功率为350W，故B正确，不符合题意；
C．根据功能关系有
联立解得
故C错误，符合题意；
D．电动机效率
故D正确，不符合题意；
故选C。
5．B
【详解】
电动机正常工作时，t时间内产生的热量是
故选B。
6．B
【详解】
根据电动机的额定电压和额定电流可知，电动机的输入功率为P=UI=48×12=576W，所以①正确；电动机的额定输出功率350W，所以电动机的发热的功率为576W-350W=226W，由P热=I2r可得，所以②错误；最大运行速度20km/h=5.56m/s，根据输出功率的公式P出=F牵v可得，以最大运行速度行驶时，，所以③错误；当电动车匀速行驶时，牵引力和受到的阻力的大小相等，所以该车受到阻力为63N，所以④正确．故选B．
【点睛】
对于电动机来说，不是纯电阻电路，对于功率的不同的计算公式代表的含义是不同的，P=UI计算的是总的消耗的功率，P热=I2r是计算电动机的发热的功率，当速度最大时牵引力和阻力相等．
7．C
【详解】
AD．由铭牌知，扫地机器人工作的额定电压为14.4V，额定功率为55W，则额定电流
I＝A≈3.82A
每秒钟消耗能量
W＝Pt＝55J
AD错误；
BC．根据电池容量5200mA·h知，电池充满电后储存的总电荷量
Q＝5.2A×3600s＝18720C
充满电后正常工作的时间
t＝≈1.36h
B错误，C正确。
故选C。
8．B
【详解】
试题分析：奥斯特发现了电流的磁效应，选项A错误；库仑提出了库仑定律，密立根最早实验测得元电荷e的数值，选项B正确；开普勒发现了行星运动的规律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，选项C错误；牛顿发现了万有引力定律，法拉第提出了场的概念，选项D错误；故选B.
考点：物理学史
【名师点睛】此题是对物理学史的考查；必须要掌握课本上提到的物理学家的名字以及他们对物理学发展的伟大贡献，同时要学习他们为科学献身的精神；平时还要多看资料，多积累知识；物理学史的考查历来是考试的热点.
9．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
R＝Ω＝55Ω
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．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880J，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120J，选项D错误。
故选A。
10．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。
11．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，
12．AD
【详解】
A．指示灯为纯电阻，故所消耗的功率为
A正确；
B．电动机内部发热功率为
B错误；
C．电动机的输出功率为
C错误；
D．电池输出的总功率为
D正确。
故选AD。
13．CD
【详解】
试题分析：为线圈产生的热量：故通过电动机的电流：，故D正确；电动机正常工作时的输入功率，故A错误；电动机的热功率；电动机的输出功率，故B错误；电动机每秒将电能转化成机械能：，故C正确；
考点：考查了电功率的计算
14．（1）E=120V；（2）P机械=800W
【详解】
(1) 当开关S断开时，电源内电路消耗的热功率P＝72 W，由热功率公式可得
解得
由闭合电路欧姆定律可得
(2) 当S闭合时，干路中的电流I＝15A，由闭合电路欧姆定律可得
解得
此时通过R1的电流为
由并联电路电流的规律可得，通过电动机的电流为
因此电动机的电功率为
电动机的热功率为
电动机的机械功率为
15．（1）；（2）
【详解】
（1）根据题意可得灯泡正常工作时其两端电压为
电流
设电源内阻为，开关接1时，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据
开关接2时，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
输入电动机的功率为
电动机的发热功率为
电动机输出的机械功率
（2）电动机的效率为