2019-2020学年人教版（2019）必修第三册 12.1电路中的能量转化 达标作业（解析版)

12.1电路中的能量转化
达标作业（解析版)
1．下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是以下哪个图象 （ 　）
A． B． C． D．
2．电阻R和电动机M串联接到电路时，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Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（ ?）
A．U1B．U1=U2，Q1=Q2
C．W1=W2，Q1>Q2
D．W13．在如图所示的电路中，电源电压U恒定不变，当S闭合时电阻R1消耗的电功率为P1，当S断开时R1消耗的电功率为P2，P1：P2＝9：4，则下列判断正确的是
A．电阻R1与R2的比值是2：1
B．电阻R1与R2的比值是1：2
C．电阻R1与R2的比值是3：2
D．电阻R1与R2的比值是2：3
4．有一台标有“220 V　50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是(　　)
A．，Q＝UIt＝3 000 J B．Q＝Pt＝3 000 J
C．，Q＝I2Rt＝1.24 J D．
5．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55Ω
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
6．R1和R2分别标有“2Ω，1.0A”和“4Ω，0.5A”，将它们串联后接入电路中，如图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为（ ）
A．1.5W B．3.0W C．5.0W D．6.0W
7．如图所示的电路中，输入电压U恒为10V，灯泡L标有“5V，10W”字样，电动机线圈的电阻RM=0.5Ω，若灯泡恰好能正常发光，则下列说法中正确的是
A．电动机的电流是10A
B．电动机的热功率是2W
C．电动机的输出功率是10W
D．整个电路消耗的电功率是18W
8．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U变化的关系图象如图(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上，如图(b)所示，三个用电器消耗的电功率均为P。现将它们连接成如图(c)所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，它们之间的大小关系为(　　)
A．P1＝4P2 B．PD＝ C．P1<4P2 D．PD>P2
9．有三个电阻的阻值及额定功率分别为R1＝10Ω，P1＝10W，R2＝20Ω，P2＝80W，R3＝5Ω，P3＝20W，它们组成的电路如图(甲)、(乙)、(丙)所示。下列关于各图的说法正确的是
A．图(甲)两端允许加的最大电压为35V
B．图(乙)电路允许通过的最大电流为5.5A
C．图(丙)两端允许加的最大电压为17.5V
D．图(丙)电路允许消耗的最大功率为110W
10．在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V，6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1 Ω.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5 V B．流过电动机的电流是2 A
C．电动机的效率是80% D．整个电路消耗的电功率是10 W
11．小明观察到一个现象:当汽车的电动机启动时，车灯会瞬时变暗。汽车的蓄电池、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示。已知汽车电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω。当车灯接通、电动机未启动时，车灯正常发光，电流表的示数为10A:当电动机启动时，电流表的示数达到58A。不计电流表的内阻及车灯的电阻变化，试问：
（1）车灯变暗的原因是什么?
（2）车灯正常发光的功率及启动瞬间电动机消耗的功率分别是多大?
（3）为防止汽车蓄电池亏电（电池长时间不用而导致的慢慢自行放电现象），你对汽车蓄电池的保养能提出一条什么建议?
12．如图所示的电路中，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，电动机的电阻R0＝1.0 Ω，电阻R1＝1.5 Ω，电压表的示数U1＝3.0 V，电动机正常工作。求此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机两端的电压；
（3）电动机消耗的电功率；
（4）电动机损耗的热功率。
13．如图为“用电流表测电动机效率”的实验示意图，电源电动势为E，内阻为r，电动机线圈电阻为R0。调节变阻器，当其阻值为R时，电动机牵引质量为m的钩码匀速上升，测得钩码匀速上升高度H所需时间为t，电流表示数为I，则此过程中电动机的输入功率为_____，电动机损耗的能量为________。
14．电流所做的功叫做电功，从本质上讲是______对定向移动的电荷所做的功。若导体两端的电压为U，时间t内通过导体的电荷量为q，则时间t内电流做的功W=__________。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
试题分析：根据公式可得,故图像的斜率表示白炽灯电阻的倒数，我们知道家庭所用的白炽灯的电阻随着电压的增大而增大，所以在减小，即图像的斜率在减小，故选C
2．A
【解析】
【详解】
设开关接通后，电路中电流为I。对于电阻R，由欧姆定律得
U1=IR
对于电动机，U2＞IR，则
U1＜U2。
根据焦耳定律得
Q1=I2Rt，Q2=I2Rt，
则
Q1=Q2
因
W1=Q1
W2=Q2+E机械
则
W1A．U1B．U1=U2，Q1=Q2，与结论不相符，选项B错误；
C．W1=W2，Q1>Q2，与结论不相符，选项C错误；
D．W13．A
【解析】
【详解】
当S闭合时电阻R1消耗的电功率为P1，则有
当S断开时R1消耗的电功率为P2
P1：P2＝9：4
联立以上三式可得
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．C
【解析】
试题分析：电流：；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：Q=I2Rt=（）2×0．4×60J=1．24J；故选C．
考点：电功率
【名师点睛】本题考查了电动机正常工作时产生热量的计算，是一道基础题，关键是正确理解电功和电热的关系以及各自的求解方法．
5．A
【解析】
【详解】
A.电机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为P=P热-P冷=1000-120W=880W，由可知
；
故A正确.
B.电机为非纯电阻电路故不能用求出阻值；故B错误.
C.当电吹风吹冷风时，电热丝处于断路状态，没有电流通过，电热丝每秒钟消耗的电能为0；故C错误.
D.当电吹风吹热风时，电动机M和电热丝R并联，电动机的功率为120W，所以每秒钟消耗的电能Q=Pt=120×1=120J；故D错误.
6．A
【解析】
试题分析：串联电路中各用电器电流相同，允许最大电流应小于等于0.5A，由，可知R1和R2在最大允许电流时的功率分别为0.5 W、1W，故A项正确。
考点：本题考查了串联电路、电功率的概念
7．B
【解析】
电动机两端的电压为：U1=U-UL=10-5V=5V，整个电路中的电流等于灯泡的额定电流为：，电动机的电流是2A；电动机的热功率为：P热=I2RM=4×0.5W=2W，故A错误，B正确；电动机消耗功率为：P=U1I=5×2W=10W．则电动机的输出功率为：P出=P-P热=10W-2W=8W．故C错误．整个电路消耗的功率为：P总=UI=10×2W=20W．故D错误；故选B.
点睛：解决本题的关键知道电动机的能量转化关系，电动机的输出功率P出=P-I2RM，知道整个电路消耗的功率P总=UI．
8．C
【解析】
【详解】
从电阻器D的I—U图线可以得出，电阻器的阻值随所加电压的增大而减小，在题图(b)中，三个电阻消耗的功率相等，都为：
说明三个电阻的阻值相等，
R1＝R2＝RD
连接成图(c)所示的电路时，电阻器D两端的电压小于U，电阻器D的阻值
RD′>RD＝R2
根据串并联规律电阻器RD两端的电压
电阻R1两端的电压
电阻R2两端的电压
所以
U1<2U2
AC.由电功率计算式综合比较得出P1<4P2，故A错误，C正确；
B. 电阻器D电阻变大，两端电压，所以无法判断PD＝是否成立，故B错误；
D. 因曾RD′>RD＝R2，根据并联电路规律可知PD故选C。
9．AC
【解析】
【详解】
A．由公式可得：
同理可求得的额定电流，的额定电流，当三个电阻串联时最大电流为，两端允许加的最大电压为
故A正确；
B．由公式，可得
同理可求得电阻、的额定电压分别为、，当三个电阻串联时最大电压为，所以最大电流为
图(乙)电路允许通过的最大电流为3.5A，故B错误；
C．由前面分析可知、并联时最大电压为10v，并联后总电流为1.5A，流过时的电流最大小1.5A，两端电压大小为
所以两端允许加的最大电压为
故C正确；
D．图(丙)电路允许消耗的最大功率
故D错误；
故选AC。
10．AB
【解析】
【详解】
AB．灯泡恰能正常发光，说明灯泡电压为3 V，电流为2 A，电动机的输入电压是8 V-3 V＝5 V，流过电动机的电流是I＝2 A，选项AB正确；
CD．电动机内阻消耗功率I2RM＝4 W，电动机输入功率为5×2 W＝10 W，输出功率为6 W，效率为η＝60%，整个电路消耗的电功率是10 W＋6 W＝16 W，选项CD错误．
11．（1）见解析（2）120W，480W（3）见解析
【解析】
【详解】
（1）当电动机启动时，电流变大，内电阻电压增大，车灯两端的电压变小，车灯变暗。
（2）根据闭合电路欧姆定律，车灯正常发光时，两端的电压：
U=E-Ir=12.5-10×0.05=12V
车灯的功率：
P=UI=12×10W=120W；
当电动机启动时，车灯两端电压为
，
车灯的电阻为：
则此时流过车灯的电流为
，
可得流过电动机的电流为
I机=58A-8A=50A，
所以电动机的消耗的电功率为
；
（3）电池在电器中能缓慢的放电，所以较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放。
12．（1）2A （2）6V （3）12 W （4）4W
【解析】
【详解】
（1）通过电动机的电流

（2）电动机两端的电压:

（3）电动机消耗的电功率:
（4）电动机损耗的热功率:
13．IE-I2(R+r) IEt-I2(R+r)t-mgH
【解析】
【详解】
[1]．电路的总功率为EI；变阻器R和内阻r上消耗的功率I2(R+r)，则电动机的输入功率为：IE-I2(R+r).
[2] ．在时间t内电动机输入的能量：IEt-I2(R+r)t，其中转化的机械功为mgH，则电动机损耗的能量为IEt-I2(R+r)t-mgH.
14．电场力 qU
【解析】
【详解】
[1]．电流所做的功叫做电功，从本质上讲是电场力对定向移动的电荷所做的功。
[2]．若导体两端的电压为U，时间t内通过导体的电荷量为q，则时间t内电流做的功
W=IUt=qU