2.8焦耳定律 电路中的能量转化 同步作业（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 同步作业（解析版）
1．下列关于物理知识的有关说法正确的是（　　）
A．瞬时速度、平均速度、加速度等物理概念最早是牛顿为描述运动建立起来的
B．在计算电动机正常工作状态下线圈中产生的电热时焦耳定律不适用
C．宁波双鹿牌1号电池的电动势为1.5V，它表示把1C的正电荷从负极移送到正极非静电力要做功1.5J
D．野外高压线在三条输电线的上方还有两根导线，它主要是为了防止高压线在高压状态下的放电现象
2．一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
3．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
4．一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
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
7．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
8．电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系正确的是(　　)
A．P>UI B．P＝I2(R1＋R2) C．U＝I(R1＋R2) D．P>I2(R1＋R2)
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．如图所示，电源的电动势为24V，内阻为1，一个标有“6V12W”的电灯与一个绕线电阻为3的电动机串联。开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为（　　）
A．20W B．24W C．32W D．36W
11．下列说法正确的是
A．电流通过导体的热功率与电流大小成正比
B．力对物体所做的功与力的作用时间成正比
C．弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比
D．电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比
12．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．64W B．96W C．80W D．88W
13．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
14．如图所示的电路中，定值电阻R的阻值为10Ω，电动机M的线圈电阻值为2Ω，a、b两端加有44V的恒定电压，理想电压表的示数为24伏，由此可知（ ）
A．通过电动机的电流为12A
B．电动机的输出功率为40W
C．电动机的线圈在1min内产生的热量为480J
D．电动机的效率为83.3%
15．某同学观察到一款国产纯电动汽车的铭牌上有这些信息∶
最高车速 180km/h 整备质量 2240kg
电机最大输出功率 480kW 电机的工作电压 640V
电机额定输出功率 120kW 电机的峰值扭矩 420Nm
（1）某次测试时，若汽车以电机的最大输出功率，在平直路面上以最高车速匀速行驶，则所受阻力为多大？
（2）某次测试时，若汽车以电机的额定输出功率工作时，电机的工作电流为200A，求电机的内阻为多大？
16．如图所示为某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源的电动势E=110V．不计电源电阻及各处的摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=5A，试求：
（1）电动机的输出功率；
（2）电动机的输入功率；
（3）电动机线圈的电阻．
参考答案
1．C
【详解】
A． 瞬时速度、平均速度、加速度等物理概念最早是伽利略为描述运动建立起来的，故A错误；
B． 在计算电动机正常工作状态下线圈中产生的电热时焦耳定律同样适用，故B错误；
C．电动势表示非静电力做功的能力，电动势为1.5V，它表示把1C的正电荷从负极移送到正极非静电力要做功1.5J，故C正确；
D． 野外高压线在三条输电线的上方还有两根导线，它们与大地相连，可形成一个“稀疏”的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故D错误。
故选C。
2．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。
3．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．
4．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。
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．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。
7．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。
8．D
【详解】
A．电吹风机中有电动机，而电动机为非纯电阻用电器，电动机消耗的功率
P＝UI
对纯电阻电路和非纯电阻电路都成立，A错误；
BCD．由于整个电路属于非纯电阻性电路，因此满足
可得出
，
BC错误，D正确。
故选D。
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．A
【详解】
流过电动机的电流为
电动机两端电压为
电动机输出的机械功率为
故选A。
11．D
【详解】
A．根据公式
可知电流通过导体的热功率与电流的平方成正比，A错误；
B．根据功的定义，即
与作用时间无关，B错误；
C．弹簧的劲度系数只和弹簧本身的性质有关，与弹簧的伸长量无关，C错误；
D．根据公式
可知电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比，D正确；
故选D。
考点：考查了焦耳定律，功，电容器，劲度系数
【名师点睛】
本题考查基本公式的掌握，要注意各物理量的决定因素，特别注意一些比值定义法的意义。
12．A
【详解】
电动机停止转动时，电动机为一纯电阻，根据欧姆定律得
正常运转后，其输出功率为
故选A。
13．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，
14．BCD
【详解】
试题分析:通过电动机的电流I=，所以A错；电动机输出的功率P=UI-I2r=24×2-2×2×2W=40W．故B正确；电动机线圈在1分钟内产生的热量Q=I2rt=4×2×60J=480J．故C正确．电动机的效率η==83.3%，所以D对．
考点：电功、电功率；闭合电路的欧姆定律
15．（1）；（2）；
【详解】
（1）由铭牌可知，，，则有
由于汽车做匀速直线运动，则有
联立解得：；
（2）电动机消耗的电能为
电动机产生的热量为
又因为
解得：；
16．（1）电动机的输出功率为450W．
（2）电动机的输入功率为550W．
（3）线圈的内阻为4Ω．
【详解】
试题分析：（1）电动机的输出功率等于牵引力的功率，根据牵引力的功率求出电动机的输出功率．
（2）根据P=EI求出电动机的输入功率．
（3）电动机的输入功率等于输出功率和线圈电阻产生的热功率之和．根据能量守恒，结合焦耳定律求出电动机线圈的电阻．
解：（1）电动机的输出功率P2=mgv=500×0.9W=450W．
（2）电动机的输入功率P1=EI=110×5W=550W．
（3）根据能量守恒定律得，
则线圈内阻r=．
答：（1）电动机的输出功率为450W．
（2）电动机的输入功率为550W．
（3）线圈的内阻为4Ω．
【点评】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．