12.1 电路中的能量转化—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册作业（含答案）

第十二章
电能
能量守恒定律
第1节
电路中的能量转化
一、单项选择题
1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　）
A．电流做功越快，电功率越大，电路中产生的焦耳热一定越多
B．在非纯电阻电路中，
C．电功W=UIt只在纯电阻电路中适用
D．电热只在纯电阻电路中适用
2．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1，电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，物体重20N，不计摩擦力，则（　　）
A．电动机的机械功率为5W
B．电动机的电功率为1W
C．物体匀速上升时的速度为0.2m/s
D．电动机的热功率为4W
3．能源问题是当今社会重要的一个难题。关于节约能源已经深入到我们的家庭生活中。现有两盏节能灯A和B，其额定功率相同，额定电压A灯大于B灯，则（　　）
A．两灯正常发光时，IA
>
IB
B．两灯电阻RA
<
RB
C．将两灯串联后接入电路中，灯的功率PA
>
PB
D．将两灯并联后接入电路中，灯的功率
4．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
5．电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则（　　）
A．I1B．U1=R1I1
C．
D．U2=R2I2
6．电饭锅工作时有两种状态：一种是煮饭时的加热状态，另一种是锅内饭煮熟后的保温状态。如图所示是电饭锅电路的示意图，S是用感温材料制造的开关，则（　　）
A．其中R2是供加热用的电阻丝
B．开关S断开时，电饭锅处于加热状态
C．开关S闭合时，电饭锅处于保温状态
D．开关S闭合时，R1被断路
7．一台直流电动机，其线圈的电阻值为0.5Ω。当电动机两端所加电压为8V时，电动机正常工作，通过线圈的电流是2A。由此可知（　　）
A．电动机消耗的电功率为72W
B．电动机输出的机械功率为12W
C．电动机线圈的发热功率为2W
D．电动机的工作效率为50%
8．扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是（　　）
A．
B．经过时间t，电动机消耗的电能
C．经过时间t，电动机产生的热量
D．经过时间t，电动机输出的机械功
9．电吹风中的电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，生成的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I。下列说法正确的是（　　）
A．电吹风两端的电压U=I（R1+R2）
B．电吹风消耗的电功率为I2（R1+R2）
C．电吹风消耗的电功率为UI+I2（R1+R2）
D．电吹风输出的机械功率为UI－I2（R1+R2）
10．如图，电路中8个电阻r相同，r=1Ω，另3个电阻阻值均为R=4Ω，还有一个电阻阻值R0=2Ω，将a，b与电源相连，电路中总电流为2A，则电路消耗的总功率为P，其中R0上消耗的功率为P0，则（　　）
A．P=24W，P0=W
B．P=12W，P0=W
C．P=16W，P0=W
D．P=16W，P0=W
二、多项选择题
11．如图所示电路，电源电动势为E，内电阻为零，外接电路中的电阻R1
=
10
Ω，电动机的内阻R2
=
10
Ω，当开关打开时，电流表的示数是1
A，当开关合上后，电动机转动起来，电流表A的示数I和外电路消耗的电功率P应是（　　）
A．I
=
2
A
B．I
<
2
A
C．P
=
20
W
D．P
<
20
W
12．某集装箱吊车的交流电动机输入电压为380
V，当吊车以0．1
m/s的速度匀速吊起总质量为5．7×103kg的集装箱时，测得电动机的电流为20
A，g取10
m/s2．则下列说法正确的是（
）
A．电动机的内阻为19
Ω
B．电动机的内阻为4．75
Ω
C．电动机的输出功率为7．6×103W
D．电动机的工作效率为75%
13．如图所示的电路，电源电动势，内阻不计，、、为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的特性曲线如图所示。当开关闭合后，下列关于电路中的灯泡的说法中，正确的是（　　）
A．灯泡消耗的电功率为0.30W
B．灯泡的电阻为75Ω
C．灯泡的电阻为12Ω
D．三灯泡消耗的总电功率为0.90W
14．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．电动机的电阻为
C．当电吹风热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为
D．当电吹风热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
15．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
三、填空题
16．一个阻值为R=4Ω的电阻，在2s内通过某导线横截面的电荷量Q=10C，则通过该导线的电流强度I=________A，2s内电阻R上产生的焦耳热为_______J。
17．一台小型扫地机器人的直流电动机的额定电压为12V，额定电流为5A，线圈电阻为0.2Ω，将它接在直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则电动机消耗的总功率为_____，转化为机械能的功率为____．
18．如图所示，和都是“”的电阻，是“”的电阻，A、B两端允许消耗的最大电功率是______W。
四、解答题
19．有一小型直流电动机，把它接入U1
=
0.3
V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流为I1
=
0.6
A；若把电动机接入U2
=
3.0
V的电路中时，电动机正常工作，工作电流是I2
=
1.0
A，求：
（1）电动机正常工作时的输出功率是多少；
（2）如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大。
20．如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机的内阻r=0.8
Ω，电路中另一电阻R=10
Ω，直流电压U=160
V，电压表示数UV=110
V．试求：
（1）通过电动机的电流；
（2）输入电动机的电功率；
（3）若电动机以v=10
m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量．(g取10
m/s2)．
21．如图，是一个电热毯示意电路图．R0是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯与电阻丝串联的电阻．电热毯上标有“220V
100W”字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关．
（1）用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态？
（2）若要求在保温时电流通过电阻丝R0每分钟有60J的电能转化为内能，电阻R的阻值是多大？
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
C
C
A
B
A
C
A
D
C
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BD
BD
AC
AD
AC
三、填空题
16．5
200
17．60W
55W
18．1.5
四、解答题
19．【答案】（1）2.5
W；（2）18
W
【解析】
（1）当U1
=
0.3
V，I1
=
0.6
A时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机的内电阻为
当U2
=
3.0
V，I2
=
1.0
A时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻，则电动机的输出功率为
（2）当电动机正常工作被卡住时，电动机又为纯电阻，其热功率为
20．【答案】（1）5A（2）550W（3）53kg
【解析】
（1）通过R的电流：；
（2）电动机的输入功率：，
（3）电动机内电阻的发热功率：，
输出的机械功率：
而
解得：
21．【答案】（1）电热毯处于保温状态（2）4356Ω
【解析】
（1）根据公式：
R0一定，t一定时，电热毯功率大时，处于加热状态
S闭合时，R0发热功率：①
S断开时，R0发热功率：②
比较①②两式得
所以当S闭合，电热毯处于加热状态．S断开，电热毯处于保温状态．
（2）根据“220V?
100W”可得Ω
保温时：电阻R0两端电压为U0
已知：Q0=60J，t=1min=60s
则有：V
所以R上分到的电压为220-22=198V
根据
解得：R=4356Ω