2.8焦耳定律 电路中的能量转化基础巩固（Word版含答案）

2.8焦耳定律 电路中的能量转化基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
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
2．一台电动机的线圈电阻为r，接在电压为U的电源上正常工作时，通过电动机的电流为I，则电动机转子的输出功率为( )
A．I2r B． C．UI D．UI－I2r
3．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%
4．如图所示为某装置的简化电路图，电源E、r恒定，R为定值电阻，光敏电阻RL的阻值随光照强度升高而减小，C为平行板电容器。闭合开关S，带电液滴刚好静止在C内。在光照强度降低的过程中，分别用、、和表示理想电流表、理想电压表V1、理想电压表V2和理想电压表V3示数变化量的绝对值。关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是（　　）
A．液滴可能不发生移动 B．电源的效率一定减小
C．、、一定不变 D．R的功率可能先增大后减小
5．如图所示，一直流电动机与阻值的电阻串联在电源上，电源电动势，内阻，用理想电压表测出电动机两端电压，已知电动机线圈电阻，则下列说法中不正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为
B．电动机的输入功率为
C．电动机的热功率为
D．电动机的输出功率为
6．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
7．为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，应（　　）
A．使电阻不变，电流强度减半 B．使电压不变，电炉电阻减半
C．使电压和电炉的电阻都减半 D．使电流强度加倍，电炉的电阻减半
8．取两根完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝并联，两次在电阻丝两端加相同的电压。若两次两电阻丝产生的热量均为Q，第一次用时t串，第二次用时t并，则先后两次所用时间之比为（　　）
A．4∶1 B．2∶1 C．1∶1 D．1∶4
9．一标有“12V 12W”的电动机正常工作，已知其线圈电阻为2Ω，则正常工作1分钟产生的焦耳热为（　　）
A．720J B．144J C．120J D．4320J
10．如图所示，电源的电动势保持不变，内阻，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为，则当滑动变阻器的阻值分别取多大时，分别可以使滑动变阻器消耗的功率最大、电源的输出功率最大（　　）
A．； B．； C．； D．；
11．某建筑使用某厂生产的不合格铜制电缆，存在严重安全隐患。据了解该厂生产的劣质电缆的铜丝直径只有国家合格电缆直径的。对于相同长度、相同材料制成的不合格电缆与合格电缆，下列说法正确的是（　　）
A．不合格电缆的电阻是合格电缆电阻的倍
B．不合格电缆的电阻是合格电缆电阻的倍
C．若两种电缆的工作电压相同，则通过不合格电缆的电流是通过合格电缆电流的倍
D．若两种电缆的工作电流相同，则不合格电缆的发热功率是合格电缆发热功率的倍
12．在如图所示的电路中，a、b两端电压U 恒为8V，灯泡L标有“”字样，电动机线圈的电阻，若灯泡恰能正常发光，则此时（　　）
A．电动机的热功率为 B．电动机的输入功率为
C．电动机的输出功率为 D．整个电路消耗的电功率为
13．如图所示的电路中，电表均为理想电表，R1、R2、R4为定值电阻，R3为滑动变阻器，当滑动变阻器滑片向右移动时（　　）
A．电流表A1的示数减小
B．电流表A2的示数减小
C．电压表V的示数减小
D．电阻R2消耗的功率增大
14．小明设计了一种酒精测试仪的电路，其电路如图甲所示，电源电动势恒定，内阻忽略不计，R为定值电阻，Q为气敏元件，其阻值RQ随被测酒精气体浓度的变化如图乙所示。闭合开关S，检测时，当人呼出的酒精气体浓度越大时（　　）
A．电流表示数越大
B．电路消耗的总功率越大
C．电压表与电流表的示数乘积越小
D．电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比越大
15．下列电器中利用电流热效应的是( )
A．电冰箱 B．电磁炉 C．洗衣机 D．电熨斗
二、填空题（共4题）
16．如图，电源电动势为12V，内阻r为1Ω，电阻R为1Ω，小灯泡L标有“6V 12W”，电动机线圈电阻RM为0.5Ω。开关闭合后，小灯泡和电动机均能正常工作，则电源的总功率为_________W；电动机的输出功率为_________W。
17．微型玩具电风扇的直流电动机线圈电阻为，当加在电动机两端的电压为时，通过电动机的电流为，若通电时间为．电动机消耗的电能为__________，电流通过线圈产生的热量__________，这段时间电动机把__________电能转化为机械能．
18．一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过电动机的电流是0.2 A，在30 s内可将该物体匀速提升3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，则电动机的输入功率为________；线圈的电阻为________。
19．市场上有一种在蚊帐内使用的小型直流电动机电风扇。某物理研究型学习小组想测定电风扇正常运行时的机械功率，于是找到了一台这样的电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但其它字迹不清楚．该小组成员取出电池，并从电风扇连接电池的正、负两极各接出一条引线。提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器、备用电池若干节、电键、若干导线、固定电池的电池盒。
（1）测量时，选择的电路图比较合理的是 ___图（选填“甲”或“乙”）。
（2）该小组进行了如下的实验步骤：
A．按事先设计的电路连接各元件，并将变阻器的滑动片移动到最左端；
B．合上开关，将滑动片从最左端开始缓慢向右移动，使电压表和电流表都有明显的示数，但电风扇并未转动，读出此时电压表和电流表的读数分别为U0、I0；
C．移动滑动变阻器的滑动片，当电压表的读数达到U时，观察电风扇是否正常工作，若正常工作，记下此时电压表的读数U和电流表的读数I。
D．用测得的物理量表示电动机M正常运转时输出的机械功率P输出＝___。
（3）该小组同学找了甲、乙两个不同规格的电风扇继续进行测量，用伏安法分别测出甲、乙两个电风扇的伏安特性曲线如图丙所示．若他们将甲、乙两个电风扇串联接在6V的恒压电源两端，则甲的实际功率为__W，乙的实际功率为 ___W。（要求保留作图求解的痕迹）
三、综合题（共4题）
20．如图所示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，它用细绳拴在电动机的轴上，闭合开关S，重物P以速度匀速上升，这时理想电流表和理想电压表的示数分别是=5A和=110V，重物P上升的速度=0.7m/s。已知重物的质量m=45kg，g取10m/s2。求：
（1）电动机输入的电功率；
（2）细绳对重物做功的机械功率；
（3）电动机线圈的电阻R。
21．一玩具起重机的电路示意图如图所示。图中电源电动势E=6V、内阻r=0.5Ω，电阻R=2.5Ω，当玩具起重机以v0=0.5m/s的速度匀速向上提升一质量m=320g的物体时，标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光。不计摩擦阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，求：
（1）通过电源的电流I；
（2）起重机的效率。
22．如图所示，M为一线圈电阻RM=0.5Ω的电动机，R=8Ω，电源电动势E=10V，当S断开时，电流表的示数I1=1A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=3A。求：
（1）电源内阻r；
（2）开关S断开时，电阻R消耗的功率P；
（3）开关S闭合时，通过电动机M的电流大小IM。
23．我国大部分电器的额定电压是220V。
（1）一台电动机的线圈电阻，正常工作时通过的电流，求每秒电流所做的功以及线圈上每秒内产生的热量。
（2）电饭煲正常工作时的电流，其发热盘的电阻，其消耗的电能大部分转化为哪种能？
参考答案
1．B
2．D
3．C
4．C
5．A
6．A
7．C
8．A
9．C
10．C
11．D
12．C
13．C
14．C
15．D
16．36 5.5
17．16 6.4 9.6
18．0.6 W 5
19．甲 IU﹣I2 1.4 2.8
20．（1）；（2）；（3）
21．（1）1A；（2）
22．（1）2Ω ；（2） ；（3）
23．（1）4400J，80J；（2）大部分电能转化为电阻上的热量