2.8焦耳定律 电路中的能量转化 课后作业（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 课后作业（解析版）
1．为了使电炉消耗的功率减半，应 （ ）
A．使电流减半 B．使电压减半
C．使电压和电炉的电阻各减半 D．使电炉的电阻减半
2．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
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
5．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
6．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)
7．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
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．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．W110．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
11．如图所示，已知电源电动势，内阻，定值电阻，通过小灯泡的电流为，已知小灯泡的电阻为，小型直流电动机的线圈电阻，则（　　）
A．电动机两端的电压 B．电动机两端的电压
C．电动机的输入功率 D．电动机的输出功率
12．酒驾、醉驾会给交通安全带来巨大隐患，便携式酒精测试仪给交警执法带来了极大的便利。如图1所示，是便携式酒精测试仪的原理图，电源电压恒为3V，Rp是酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图2所示，R0是报警器，其电阻值恒定为50Ω。问：
（1）当气体中酒精浓度为0时，电路中的电流是多少？通电10s电流产生的热量是多少？
（2）我国法律规定，当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾，大于或等于80mg为醉驾。在对某司机的检测中，电压表的示数为2V，通过计算分析该司b机属于酒驾还是醉驾。
13．在如图所示的电路中，定值电阻R为8Ω，电动机的额定电压为4V，线圈电阻为0.5Ω，当开关S闭合后，电动机恰好正常工作。已知电路稳定后在2s的时间，电源把2C的电荷从负极移送到正极，非静电力做了10J的功，求：
（1）电源的电动势和内阻；
（2）电动机正常工作时产生的机械功率。
参考答案
1．C
【详解】
电炉是纯电阻电路，，可知C正确。
故选C。
2．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．
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．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。
5．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。
6．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。
7．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。
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．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。
10．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，
11．CD
【详解】
AB．电动机两端的电压
故AB错误；
CD．电动机的输入功率
输出功率
故CD正确。
故选CD。
12．（1）0.01A；0.3J；（2）属于醉驾
【详解】
（1）当气体中酒精浓度为0时，由图知Rp=250Ω，又R0=50Ω，电路总电阻为
R=Rp+R0=250Ω+50Ω=300Ω
电源电压恒为3V，电路中电流为
通电10s电流产生的热量是
Q=I2Rt=（0.01A）2×300Ω×10s=0.3J
（2）当电压表的示数为2V时，通过报警器的电流为
由于传感器和报警器串联，传感器两端的电压为
U传=U-U报=3V-2V=1V
此时传感器的阻值为
由图像可知，100ml的气体中酒精浓度大于80mg，该司机属于醉驾。
13．（1）5V，；（2）
【详解】
（1）由电动势的定义式有
代入数据解得
由电流的定义式有
由闭合电路欧姆定律得
联立解得
（2）设通过电阻R的电流为I1，电动机的电流为I2，有
电动机正常工作时的机械功率
代入数据解得