第5章 第一节电路中的能量（word版含答案）

2019粤教版必修第三册 第5 章 第一节 电路中的能量
一、解答题
1．一段阻值为4Ω的电阻丝连入电压为10 V的电路中，求：
(1)电阻丝的热功率．
(2)1分钟内该电阻丝产生的热量．
2．如图所示, ,电源内阻为1,当合上且为2时,电源的总功率为16,而电源的输出功率为12,且灯泡正常发光.求:
(1)灯泡的电阻和功率;
(2)断开时,为使灯泡正常发光,的阻值应调到多少
3．一台内阻为4Ω的直流电动机，接入电压为20V的电路中，通过的电流为0.5A ，求电动机消耗的电功率和机械功率.
4．如图所示，A、B两地相距40 km，从A到B两条输电线的总电阻为800 Ω．若A、B之间的某处E两条线路发生短路．为查明短路地点，在A处接上电源，测得电压表示数为10 V，电流表示数为40 mA．求短路处距A的距离．
5．在一根导线两端加上一定的电压，每秒内发出一定的热量，今将这根导线均匀地拉长为原来的n倍后，再加上同样的电压，则这根导线每秒所产生的热量是原来的多少倍？
6．如图所示，定值电阻R0=2Ω，电流表和电压表均为理想电表，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端时，发现电压表变化范围为0~3V，电流表的变化范围为0.75~1.0A．求电源的E和r．
7．南昌公交运输集团于今年10月20日起开通50路红谷滩配套中心到南昌西站纯电动公交车，这是我省首条全部采用纯电动公交车运营的公交线路．这辆有三十多个座位的客车的动力装置的一套电池能反复充电1 200多次；每次充电仅需三至五个小时，蓄电量可让客车一次性跑500 km，客车时速最高可达180 km/h．如果客车总质量为9×103 kg．当它在某城市快速公交路面上以v＝90 km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝150 A，电压U＝300 V．在此行驶状态下(取g＝10 m/s2)，求：
(1)驱动电机的输入功率P电；
(2)若驱动电机能够将输入功率的80%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力的大小；
(3)如果当它在某城市快速公交路面上以v＝90 km/h的速度匀速行驶一段时间后关闭电源(设汽车所受阻力不变)，客车滑行的时间是多少？
8．一只标有“6V，3W”字样的小灯泡L与一个阻值为8Ω的定值电阻R串联，接在电源电压恒定不变的电路中接通电路后，小灯泡L恰好正常发光。求：
（1）电路中的电流I；
（2）电源电压U；
（3）通电20s，整个电路消耗的电能W。
9．如图所示，电源电动势E＝20V，内电阻r＝1Ω，电灯规格为“2V　4W”，电动机线圈的电阻为R0＝1Ω，当可变电阻R＝3Ω时，电灯和电动机都正常工作，求：
（1）电动机的额定功率；
（2）电动机输出的机械功率和电动机的效率；
（3）整个闭合电路工作2min消耗的电能；
（4）整个闭合电路工作2min放出的焦耳热。
10．两根完全相同的金属裸导线A和B，如果把导线A均匀拉长到原来的3倍，电阻为，把导线B对折后合并起来，电阻为。求：
（1）它们的电阻之比；
（2）分别加上相同的电压，相同时间内通过导线横截面积的电荷量之比。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．（1）25W（2）1500J
【解析】
【详解】
（1）电阻丝的热功率
（2）1分钟内该电阻丝产生的热量：
2．(1) RL=4Ω, PL=4W (2) R2′=3Ω
【解析】
【分析】
(1)当S合上时，电阻R2与灯泡串联后电阻R3并联．根据电源的总功率为16W，电源的输出功率为12W，求出通过电源的电流．根据电源的输出功率，求出外电阻总电阻，得到灯泡的电阻，并求出灯泡的功率．
(2)由(1)问中电流和电源的总功率为16W，求出电动势．S断开时，电阻R2与灯泡串联，根据欧姆定律求出R2的阻值．
【详解】
(1)由Pr=P总-P出=I2r,即16-12=I2×1
得:I=2A
又P出=I2R外
即：12=22×R外
得:R外=3Ω
又：
代入数据得：RL=4Ω
又RL+R2=R3∴IL=I3=1A
PL=IL2RL=4W
(2)由上题P总=EI得，
S断开时时，E=IL(RL+R2′+r)=8V
解得：R2′=3Ω
【点睛】
从本题看出，对于电路问题，首先要搞清电路的连接方式，其次要弄清电源的三种功率关系．
3． ，
【解析】
【详解】
电动机的电功率：P电=UI=20×0.5=10W
线圈的热功率：P热=I2R=0.52×4=1W
电动机的机械功率：P机=P电-P热=10W-1W=9W
点睛：电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不适用，不能直接应用P=UI求机械功率，而要根据功率关系求解．
4．距A端12．5 km
【解析】
【详解】
设发生短路处到A处距离为x，据题意知，A、B两地间的距离L＝40 km，电压表的示数U＝10 V，电流表的示数I＝40 mA＝40×10－3 A，R总＝800 Ω．
根据欧姆定律I＝可得，A端到短路处的两根输电线的电阻Rx＝＝250 Ω
根据电阻定律可知：Rx＝
设A、B两地输电线的电阻为R总，R总＝
由后两式式得，解得x＝12．5km．
5．倍
【解析】
【分析】
由电阻定律可求得拉长之后的电阻值，由即可求出产生的热量．
【详解】
由于导线的体积不变，可知将这根导线均匀地拉长为原来的n倍后，横截面积是原来的
由电阻定律
故变化后的电阻：
开始时，每秒内发出的热量：
加上同样的电压，则这根导线每秒所产生的热量：
【点睛】
本题考查电阻定律和焦耳定律，要注意明确导线拉长时，其体积不变，所以截面积应减小．
6．E=12V，r=10Ω
【解析】
【详解】
据题意可知：Rx的最大值为
当Rx1=0时，Ux1=0，对应电流为I1=1A，由闭合电路欧姆定律得， E=I1（R0+r）
当Rx为最大值时，Ux2=3V，对应电流为I2=0.75A，有E=I2（R0+r）+Ux2
由两式代入数据得，E=12V，r=10Ω
点睛：本题首先要会分析变阻器电阻变化时，电压表和电流表的示数如何变化，然后结合闭合电路的欧姆定律列方程阻求解.
7．（1）4.5×104 W；（2）1 440 N；（3）156 s
【解析】
【详解】
试题分析：(1)驱动电机的输入功率 P电＝IU＝150×300 W＝4.5×104 W．
(2)在匀速行驶时P机＝0.8P电＝Fv＝Ffv Ff＝＝1 440 N．
(3)汽车所受阻力不变，可认为做匀减速运动，根据牛顿第二定律：
a＝＝ m/s2＝0.16 m/s2 又因为v＝at 所以t＝≈156 s．
考点：牛顿第二定律
【名师点睛】
8．（1）I = 0.5A；（2）U = 10V；（3）W = 100J
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题知接通电路后，小灯泡L恰好正常发光，则有
P = UI
计算得
I = 0.5A
（2）根据闭合电路的欧姆定律有
U = UL + IR
代入数据有
U = 10V
（3）通电20s，整个电路消耗的电能为
W = UIt = 10 × 0.5 × 20J = 100J
9．（1）；（2）P机＝16W；η＝80%；（3）；（4）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）电灯正常工作，回路电流
电动机两端电压
解得
UM＝10V
所以
（2）电动机热功率
P热＝I2R0＝4W
P机＝PM－P热＝16W
η＝×100%＝80%
（3）消耗电能
（4）电灯的电阻
电路放出焦耳热
10．（1）36︰1；（2）1︰36
【解析】
【详解】
（1）A导线均匀拉长为原来的3倍时，横截面积变为原来的；B导线对折，长度变为原来的一半，横截面积变为原来的2倍。
设两导线原来长为L，横截面积为S，电阻为R，则有
根据电阻定律可得
故
（2）根据
得
由于电压、时间均相等，则可得
答案第1页，共2页
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