第十二章第1节　课后达标检测（教师版）--《创新课堂》人教版必修三

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题组1　电功和电功率
1．如图所示，一个阻值为R的电阻和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1，电功率为P1；灯泡两端的电压为U2，电功率为P2，则下列关系式正确的是(　　)
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A．P1＝UI　　　　　　　　 B．U2＝U－IR
C．P2＝U2R D．U1＝U－IR
解析：选B。电阻的电功率P1＝U1I，故A错误；电阻两端的电压U1＝IR，灯泡两端的电压U2＝U－U1＝U－IR，故B正确，D错误；灯泡的电功率P2＝U2I，故C错误。
2．(2024·辽宁葫芦岛期中)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，两次在电路中加相同的电压。若两次两电阻丝产生的总热量相同，则先、后两次所用时间之比为(　　)
A．1∶2 B．4∶1
C．2∶1 D．1∶4
解析：选B。设每根电阻丝的电阻为R，在电路中加的电压为U，由焦耳定律可知Q＝t1＝t2，解得t1∶t2＝4∶1。
题组2　纯电阻电路和非纯电阻电路
3．用充电宝给手机电池充电时，充电宝输出的电能转化为手机电池的化学能和内能，等效电路如图乙所示。在充电开始后的时间t内，充电宝的输出电压U和输出电流I都可认为是恒定的，若手机电池的内阻为r，则t时间内(　　)
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A．充电宝输出的电流I＝
B．充电宝输出的电功率为UI＋I2r
C．手机电池产生的焦耳热为 t
D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
解析：选D。手机电池不是纯电阻，则输出电流I≠，故A错误；因为充电宝的输出电压为U和输出电流为I，故充电宝输出的电功率为UI，故B错误；手机电池产生的焦耳热Q＝I2rt≠t，故C错误；手机电池储存的化学能W＝UIt－I2rt ，故D正确。
4．(多选)(2024·四川阆中东风中学校考)如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V　12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.50 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(　　)
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A．电路电流为12 A
B．电动机的输入功率为12 W
C．用电动机匀速提升10 N重物时速率为1 m/s　
D．整个电路消耗的电功率84 W
解析：选BC。对灯泡，由P＝UI可得，电路电流I＝IL＝＝＝2 A，故A错误；电动机的输入功率P＝I(U－UL)＝12 W，故B正确；电动机的发热功率P热＝I2RM＝(2 A)2×0.5 Ω＝2 W，电动机的输出功率P输出＝P－P热＝12 W－2 W＝10 W，用电动机匀速提升10 N重物时电动机对重物的牵引力F＝G＝10 N，牵引力的功率即为电动机的输出功率，则P输出＝Fv，解得v＝1 m/s，故C正确；整个电路消耗的电功率P总＝IU＝24 W，故D错误。
题组3　电路中的能量转化
5．(2024·上海市延安中学期末)如图所示的是某品牌吊扇的相关参数，则下述判断正确的是(　　)
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A．吊扇的内电阻约为293 Ω
B．正常工作时吊扇的发热功率大于165 W
C．正常工作1 h吊扇的发热量等于5.94×105 J
D．正常工作1 h吊扇输出的机械能小于5.94×105 J
解析：选D。该吊扇的额定电压是220 V，额定功率是165 W，若按纯电阻计算，则R＝＝ Ω≈293.3 Ω，由于电机不是纯电阻元件，A错误；正常工作时吊扇的电功率为165 W，由于吊扇是非纯电阻用电器，其消耗的电能大部分要转化为机械能输出，所以其发热功率小于165 W，B错误；题图中给出的吊扇额定电功率为165 W，若不考虑电流热效应和机械损耗，则正常工作1 h吊扇输出的机械能E＝Pt＝5.94×105 J，但实际上存在电流热效应和机械损耗，故正常工作1 h吊扇输出的机械能和发热量都小于5.94×105 J，C错误，D正确。
6.(2024·安徽合肥统考期末)近年来，人工智能技术的快速发展给我们的生活带来了巨大变化，如图所示的是一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V，机器人的锂电池容量为20 A·h，则机器人(　　)
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A．额定工作电流为20 A
B．充满电后最长工作时间为2 h
C．电池充满电后总电量为7.2×104 C
D．以额定电流工作时每分钟消耗能量为48 J
解析：选C。根据P＝UI可知，额定电流I＝＝ A＝2 A，故A错误；机器人的锂电池容量为20 A·h，当以额定电流2 A正常工作时，能够工作的最长时间为10 h，故B错误；电池充满电后总电量q＝It＝20×3 600 C＝7.2×104 C，故C正确；以额定电流工作时，机器人的额定功率为48 W，则每分钟消耗的能量W＝Pt＝48×60 J＝2 880 J，故D错误。
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7．(多选)(2024·黑龙江哈尔滨联考)一台电动机，线圈的电阻是0.4 Ω，当它两端所加的电压为220 V时，通过的电流是5 A。下列说法正确的是(　　)
A．这台电动机发热的功率121 kW
B．这台电动机发热的功率10 W
C．这台电动机对外做功的功率1 100 W
D．这台电动机对外做功的功率1 090 W
解析：选BD。这台电动机发热的功率P热＝I2r＝52×0.4 W＝10 W，故A错误，B正确；这台电动机的电功率P电＝UI＝220×5 W＝1 100 W，这台电动机对外做功的功率P出＝P电－P热＝1 090 W，故C错误，D正确。
8．(2024·山东高二联考期中)某一直流电动机提升重物的示意图如图所示，电源提供给电动机两端的电压U＝220 V，当电动机以0.9 m/s的恒定速率向上提升质量为100 kg的重物时，电动机消耗的功率为1 100 W，重力加速度大小g取10 m/s2，不计各种摩擦，则(　　)
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A．电动机的热功率为900 W
B．电动机提升重物的功率为200 W
C．电动机线圈的电阻是8 Ω
D．电动机的输入电流为4 A
解析：选C。电动机匀速提升重物时输出的功率P机＝mgv＝900 W，故B错误；电动机的热功率P热＝1 100 W－900 W＝200 W，故A错误；流经电动机的电流I＝＝5 A，故D错误；根据P热＝I2r可得r＝8 Ω，故C正确。
9.如图所示的是一直流电动机竖直向上匀速提升质量m＝26 kg的重物时的电路图。已知电动机内电阻r＝1 Ω，定值电阻R＝9 Ω，直流电压U＝180 V，理想电压表示数UV＝135 V，g取10 m/s2，则电动机的输出功率是(　　)
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A．25 W B．650 W
C．675 W D．700 W
解析：选B。通过R的电流I＝＝ A＝5 A，电动机的输入功率P1＝UVI＝135×5 W＝675 W，电动机内电阻的发热功率P2＝I2r＝52×1 W＝25 W，电动机输出的机械功率P3＝P1－P2＝(675－25) W＝650 W。
10．某手机的部分说明书如表所示，其中电池的容量是指电池全部放电时输出的总电荷量。说明书还标明该手机电池的额定电压为3.7 V，充满电后播放视频的最长时间约10小时。下列判断正确的是(　　)
手机类型 智能手机、4G手机
屏幕分辨率 1 920×1 080像素
电池容量 4 000 mA·h
待机时间 10天
A.该手机电池放电时输出的总电荷量约为4 000 C
B．该手机播放视频时电池的平均输出功率约为0.4 W
C．该手机播放视频时的电流大约为待机时电流的24倍
D．该手机电池充满电储存的电能大约为4 000 J
解析：选C。该手机电池放电时输出的总电荷量约为q＝4 000×10－3×3 600 C＝1.44×104 C，故A错误；该手机播放视频的电流I＝＝＝400 mA＝0.4 A，播放视频时电池的平均输出功率约为P＝UI＝1.48 W，故B错误；待机时电流I′＝＝＝ mA，则手机播放视频时的电流与待机时电流的比值大约为
＝＝24∶1，故C正确；该手机电池充满电储存的电能大约为W＝qU＝53 280 J，故D错误。
11．规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω。
(1)接220 V的电源后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率。
(2)如果接上(1)中电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。
解析：(1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流I＝＝ A≈0.16 A
发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W
转化为机械能的功率
P机＝P－P热＝(36－1) W＝35 W。
(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流I′＝＝ A＝5.5 A
电动机消耗的功率即电功率等于发热功率
P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5 W＝1 210 W。
答案：(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W