人教版（2019）高二物理必修第三册同步课时作业 （18）电路中的能量转化

2020-2021学年高二物理人教版（2019）必修第三册同步课时作业
（18）电路中的能量转化
一，选择题
1.在验证焦耳定律的实验中,为了比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系,实验时应同时保持相同的物理量是(
)
A.通过它们的电流和加在它们两端的电压
B.通过它们的电流和它们的电阻
C.通过它们的电流和通电时间
D.通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间
2.灯可将电能高效转化为光能，在日常生活中得到普遍应用。某灯的额定功率为，它以额定功率工作消耗的电能为(
)
A．
B．
C．
D．
3.(多选)一台电动机线圈的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(　　)
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
4.如果家里的微波炉(1000
W)、
电视机(100
W)和洗衣机(400
W)平均每天都工作1
h，一个月(30天计)的用电量是(
)
A.10
kW·h
B.20
kW·h
C.45
kW·h
D.40
kW·h
5.如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40
W，在不损坏灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过(
)
A.40
W
B.60
W
C.80
W
D.120
W
6.把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内(
)
A.由可知，电炉的发热量减少
B.由可知，电炉的发热量不变
C.由可知，电炉的发热量增加
D.无法确定
7.一台额定电压为U的电动机，它的电阻为R，正常工作时通过的电流为I，则(
)
A.电动机t秒内产生的热量是
B.电动机t秒内产生的热量是
C.电动机的功率为
D.电动机的功率为
8.有一内阻为的电解槽和一盏标有“110
V
60
W”的灯泡串联后接在电压恒定为220
V的电路两端，灯泡正常发光，则(
)
A.电解槽消耗的电功率为12
W
B.电解槽的发热电功率为60
W
C.电解槽消耗的电功率为60
W
D.电路消耗的总功率为60
W
9.(多选)如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等。则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法，正确的是(　　)
A.U甲＞2U乙
B.U甲＝2U乙
C.R甲＝4R乙
D.R甲＝2R乙
10.家用电吹风中,有一个小电动机和与它串联的一段电热丝.电热丝加热空气,电动机带动风叶转动,送出热风.设电动机线圈的电阻为,电热丝的电阻为.将电吹风接到直流电源上,电源输出电压为U.输出电流为,电吹风消耗的电功率为P.以下表达式中正确的是(
)
A.
B.
C.
D.
11.如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成.已知电吹风的额定电压为，吹冷风时的功率为，吹热风时的功率为.关于该电吹风，下列说法正确的是（
）
A.若闭合，则电吹风吹冷风
B.电热丝的电阻为
C.电动机工作时输出的机械功率为
D.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
12.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；当重新调节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。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是(　　)
A.电动机的内阻为7.5
Ω
B.电动机的内电阻发热功率为8.0
W
C.电动机的输出功率为30
W
D.电动机的效率约为27%
二，简答题
13.如图所示，电源电压8
V(内阻不计)，闭合开关后，电流表的示数为0.2
A，电流表的示数为0.3
A。电流表均可视为理想电表。试求：
(1)R1的电功率；
(2)1
min内R2消耗的电能。
14.一台小型电动机在6V电压下正常工作,用此电动机提升重为10N的物体时,在10s内使该物体在竖直方向匀速上升了1.1m,上述过程中,通过电动机的电流为0.2A。不计除电动机线圈生热外的其他能量损失。求:
1.电动机输出的机械功率;
2.电动机线圈的电阻。
15.一台小型电动机在380
V电压下正常工作时，能将30
kg的货物在30
s内匀速提升30
m，通过它的电流是1
A。除电动机线圈生热外，其他能量损失不计，求在此过程中：(g取10
m/s2)。
(1)拉力对货物做功的功率；
(2)电动机的输出功率；
(3)电动机线圈所产生的热量。
答案以及解析
1.答案：C
解析：由可知,若保证电流和电压相同,则无法确定热量和电阻的关系,故A、D错误;
保持电阻相同,则无法确定热量和电阻的关系,故B错误;根据焦耳定律可知,要比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系,应保证它们的电流和通电时间相同,故C正确.
2.答案：C
解析：灯的额定功率为，它以额定功率工作内消耗的电能为：.故ABD错误，C正确
3.答案：ABD
解析　电炉属于纯电阻，电动机属于非纯电阻，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。
4.答案：C
解析：，则，故C项正确，ABD三项错误．
5.答案：B
解析：由电路图可知，
则消耗的功率最大，当消耗的功率是40
W时，根据可知，各消耗功率10
W，则电路消耗的总功率为60
W，故选B．
6.答案：C
解析：因电阻丝剪去一小段后，由电阻定律可知总电阻减小，而电路两端的电压U不变，故由电功的计算公式：，因时间、电压均保持不变，电阻减小，故电功变大，发热量就增大．
故选C．
7.答案：B
解析：由焦耳定律知，A错B对；电动机的功率，C、D错．
8.答案：C
解析：AC．由于灯泡正常发光，所以电解槽两端的电压为，由于电解槽和灯泡串联，它们的电流相等，所以有
所以电解槽消耗的电功率为
所以A错误，C正确．
B．电解槽的发热功率为
所以B错误．
D．电路消耗的总功率等于电动机的输入功率加上灯泡的功率，为，所以D错误．
故选C。
9.答案：BC
解析　设灯泡的电阻为R，正常发光时电流为I，电压为U，由于两个电路的总功率相等，P＝U甲I＝U乙·2I，得U甲＝2U乙；又由U甲＝2U＋IR甲，U乙＝U＋2IR乙，得R甲＝4R乙，故选项B、C正确。
10.答案：AD
解析：电吹风消耗的电功率P是总功率,总功率,故A正确,B错误;电吹风总的发热功率为,由于电吹风消耗的部分电能转化为机械能,所以电吹风的总功率大于发热功率,故C错误,D正确.
11.答案：BD
解析：若、闭合，电热丝接入，则此时电热丝发热，电吹风吹出的是热风；故A错误；电机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为，由，可知，故B正确；电动机工作时输出的功率为吹冷风时的功率，故只有120W，故C错误；当吹热风时，电动机消耗的电功率仍为120W；故每秒钟消耗的电能为120J；故D正确．故选：BD．
12.答案：B
解析　当电流表和电压表的示数分别为0.5
A和1.0
V时，电动机停止工作，可把其看作纯电阻，其阻值r＝＝
Ω＝2.0
Ω，选项A错误；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，则电动机的内电阻发热功率，P热＝Ir＝2.02×2
W＝8.0
W，选项B正确；电动机的总功率P总＝U2I2＝15.0
V×2.0
A＝30.0
W，所以电动机的输出功率P输出＝P总－P热＝30.0
W－8.0
W＝22.0
W，选项C错误；电动机的效率η＝＝×100%＝73.3%，选项D错误。
13.答案：(1)1.6
W　(2)48
J
解析　由电路图可知
I2＝I－I1＝0.3
A－0.2
A＝0.1
A
(1)P1＝UI1＝8×0.2
W＝1.6
W。
(2)Q＝W＝UI2t＝8×0.1×60
J＝48
J。
14.答案：1.1.1W
2.2.5Ω
解析：1.物体做匀速直线运动,则拉力,物体上升的速度;电动机输出的机械功率为.
2.电动机的输入功率为,根据能量关系得,则电动机的热功率为,又,得线圈的电阻为.
15.答案：(1)300
W　(2)300
W　(3)2
400
J
解析　(1)货物匀速上升，故牵引力等于重力，
故有F＝mg＝30×10
N＝300
N，
上升的速度为v＝1
m/s，
故牵引力的功率为P＝Fv＝300×1
W＝300
W。
(2)电动机的输出功率为300
W。
(3)由能量守恒定律可知
Q＝IUt－mgh＝(1×380×30－300×30)
J＝2
400
J。