高中物理新教材人教版必修第三册课后练习 12.1 电路中的能量转化 Word版含解析

一、单项选择题(每小题6分，共42分)
1．锰铜合金的电阻几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻．下图是两个标准电阻的伏安特性曲线，若把两个电阻串联接入电路中，在相同时间内产生的热量关系为(　C　)
A．Q1＝Q2
B．Q1>Q2
C．Q1D．无法确定
解析：由I－U图线的斜率表示电阻的倒数可知R12．室内有几种用电器：1.5
kW的电饭煲、200
W的电冰箱、750
W的取暖器、250
W的电视机和2
kW的空调器．如果进线处有13
A的保险丝，供电电压为220
V，下列情况下不可能同时使用的是(　C　)
A．电饭煲和电冰箱
B．取暖器和空调器
C．电饭煲和空调器
D．电冰箱、电视机和空调器
解析：电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2
860
W．用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可能同时使用，故选C.
3．功率为10
W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60
W的白炽灯相当．假设每户家庭有2只60
W的白炽灯，均用10
W的LED灯替代，全国大约有5.5亿户人家，每天亮灯时间大约4
h；估算出全国一年节省的电能最接近(　B　)
A．8×108
kW·h
B．8×1010
kW·h
C．8×1011
kW·h
D．8×1013
kW·h
解析：该题考查电能的估算问题．解题思路是一年按365天，全国按5.5亿用户，每天按4小时估算.2只节能灯比2只白炽灯节省的功率为100
W，即0.1
kW，所以一年节约的电能E＝0.1×4×365×5.5×108
kW·h≈8×1010
kW·h，B选项正确．
4．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10
W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为(　C　)
A．30
W
B．20
W
C．15
W
D．10
W
解析：连接后电路如图，其中L3两端电压最高，它消耗的电功率为10
W时，因L1与L2串联，且电阻相等，则分配在L1与L2两灯电压都是灯L3两端电压的一半．
所以P1＝P2＝＝＝＝
W＝2.5
W
则整个电路消耗的功率
P＝P1＋P2＋P3＝(2.5＋2.5＋10)
W＝15
W.
5．如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1∶R2∶R3为(　C　)
A．1∶1∶1
B．4∶1∶1
C．1∶4∶4
D．1∶2∶2
解析：R2、R3并联，电压相等，功率又相等，所以电流相等，电阻相等，因此通过R1的电流是通过R2电流的两倍；又因为功率相等，根据P＝I2R可知，R1是R2的.根据以上分析可知R1∶R2∶R3＝1∶4∶4.
6．一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36
W与36
V．若把此灯泡接到输出电压为18
V的电源两端，则灯泡消耗的电功率(　B　)
A．等于36
W
B．小于36
W，大于9
W
C．等于9
W
D．小于9
W
解析：白炽灯在正常工作时的电阻为R，由P＝U2/R得R＝36
Ω，当接入18
V电压时，假设灯泡的电阻也为36
Ω，则它消耗的功率为P＝U2/R＝
W＝9
W，但是当灯泡两端接入18
V电压时，它的发热功率小，灯丝的温度较正常工作时的温度低，其电阻率小，所以其电阻要小于36
Ω，其实际功率要大于9
W，故B项正确．
7．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是(　A　)
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路
C．在不是纯电阻的电路中，UI＞I2R
D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
解析：电功率公式为P＝，功率越大，表示电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU，I＝，焦耳热Q＝2Rt，可见Q与P、U、t都有关．所以，P越大，Q不一定越大，A错．W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路．而I＝只适用于纯电阻电路，B对．在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C正确．Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确．
二、多项选择题(每小题8分，共24分)
8．一个电阻接到某电路后，消耗的功率为110
W，通过3
C的电荷量时，有330
J的电能转化为内能，则(　BCD　)
A．电阻所加电压为330
V
B．通过电阻的电流为1
A
C．电阻通电时间为3
s
D．这个电阻的阻值为110
Ω
解析：由W＝qU得U＝＝＝110
V，故A错误．
由W＝Pt得t＝＝＝3
s，又由q＝It得I＝＝＝1
A，故B、C正确．
由W＝Q＝I2Rt得R＝＝110
Ω.故D正确．
9．如图所示，电路电压U保持不变，滑动变阻器R的总阻值与R2的阻值均为20
Ω，电阻R1的阻值为5
Ω.当滑动变阻器R的滑动端P由a向b滑动过程中(　ABD　)
A．干路中电流不断增大
B．R1上消耗电功率不断增大
C．R1上消耗电功率不断减小
D．R2上消耗电功率不断减小
解析：滑片由a向b滑动时，R变小，R并变小，R总变小，电路中的总电流变大，R1两端的电压变大，消耗的功率变大；并联部分电压变小，R2消耗的功率变小．
10．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内(　ABD　)
A．电炉放热与电动机放热相等
B．电炉两端电压小于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率大于电炉的功率
解析：电炉属于纯电阻用电器，电动机属于非纯电阻用电器．对于
电炉有：U＝IR，放热Q＝I2Rt，消耗功率P＝I2R；对于电动机有：U′>IR，放热Q′＝I2Rt，消耗功率P′＝U′I>I2R.
三、非选择题(共34分)
11．(16分)微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1
Ω，当加在它两端的电压为2.0
V时，电流为0.8
A，且能正常工作，求：
(1)它的额定输入功率多大？
(2)工作时由导线发热损失的功率多大？
(3)它的最大输出功率多大？
答案：(1)1.6
W　(2)0.64
W　(3)0.96
W
解析：(1)电动机的额定输入功率为：
P额＝UI＝2.0×0.8
W＝1.6
W.
(2)电动机的发热损失的功率为：
P热＝I2R＝(0.8)2×1
W＝0.64
W.
(3)根据能量的转化与守恒，电动机的最大输出功率为：
P出＝P额－P热＝0.96
W.
12.
(18分)在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5
A和1.0
V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0
A和15.0
V．求：
(1)这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻；
(2)电动机正常工作状态时匀速提升一个2
kg的物体，该物体竖直上升的速度多大？(g取10
m/s2)
答案：(1)22.0
W　2
Ω　(2)1.1
m/s
解析：(1)当电流表和电压表的示数为0.5
A和1.0
V时电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值r＝＝＝2
Ω.当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0
A和15.0
V，则电动机的总功率P总＝U2I2＝15.0×2.0
W＝30.0
W，线圈电阻的热功率P热＝Ir＝2.02×2
W＝8.0
W，所以P输出＝P总－P热＝30.0
W－8.0
W＝22.0
W.
(2)由P出＝mgv得
v＝＝
m/s＝1.1
m/s.