12.1电路中的能量转化 课时作业word版含答案

2021年高中物理人教版（新教材）必修第三册第十二章1电路中的能量转化
1．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Q＝I2Rt可知，电炉的发热量减小
B．由Q＝UIt可知，电炉的发热量不变
C．由Q＝t可知，电炉的发热量增大
D．无法确定
2．室内有几种家庭常用电器：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，下列情况下不能同时使用的是(　　)
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
3.如图1所示为某两个电阻的U－I图像，则电阻之比R1∶R2和把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′分别是(　　)
图1
A．2∶1　2∶1　1∶2
B．2∶1　1∶2　2∶1
C．1∶2　1∶2　2∶1
D．1∶2　2∶1　1∶2
4．(多选)有两个灯泡L1、L2，额定电压皆为6
V，额定功率分别为6
W、3
W，将它们接在电路中，下列说法正确的是(　　)
A．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9
W
B．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5
W
C．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9
W
D．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5
W
5.如图2所示，直流电动机M的线圈电阻为r，接入电压恒为U的电源时，电动机正常工作，此时电动机中通过的电流为I、消耗的电功率为P、线圈电阻的发热功率为P热、输出的机械功率为P出．则下列关系式正确的是(　　)
图2
A．I＝
B．P＝UI＋I2r
C．P热＝
D．P出＝UI－I2r
6.如图3所示，有一内电阻为4.4
Ω的电解槽和一盏标有“110
V　60
W”的灯泡串联后接在电压为220
V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　)
图3
A．电解槽消耗的电功率为120
W
B．电解槽的发热功率为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
7．在如图4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＝0.5
Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(　　)
图4
A．电动机的输入电压是8
V
B．流过电动机的电流是10
A
C．电动机的效率是80%
D．整个电路消耗的电功率是10
W
8．(多选)一只电炉的电阻丝和一台直流电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内(　　)
A．电炉和电动机产生的热量相同
B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
C．电炉两端电压小于电动机两端电压
D．电炉和电动机两端电压相等
9．如图5所示为一台冬天取暖用的暖风机．其内部电路可简化为加热电阻丝与电动机串联，电动机带动风叶转动，将加热后的热空气吹出．设电动机的线圈电阻为R1，电阻丝的电阻为R2，将暖风机接到额定电压为U的交流电源上，正常工作时，电路中的电流为I，电动机、电阻丝、暖风机消耗的电功率分别为P1、P2、P，则下列关系式正确的是(　　)
图5
A．P1＝I2R1
B．P2>I2R2
C．P＝UI
D．P＝I2(R1＋R2)
10.如图6所示，一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220
V的交流电源上，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流为5.0
A，通过洗衣机电动机的电流是0.50
A，则下列说法正确的是(　　)
图6
A．电饭煲的电阻为44
Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440
Ω
B．电饭煲的电功率为1
555
W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5
W
C．1
min内，电饭煲消耗的电能为6.6×104
J，洗衣机消耗的电能为6.6×103
J
D．电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍
11.如图7所示，M为电动机，N为电炉，电炉的电阻R＝4
Ω，电动机的内阻r＝1
Ω，恒定电压U＝12
V．当S1闭合、S2断开时，理想电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，理想电流表A示数为I2＝5
A．求：
图7
(1)理想电流表的示数I1及电炉发热功率；
(2)电动机的输出功率．
12．一台小型电动机在6
V电压下正常工作，用此电动机提升重力为10
N的物体时，在10
s内使该物体在竖直方向匀速上升了1.1
m，上述过程中，通过电动机的电流为0.2
A．不计除电动机线圈发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．
参考答案及解析
1.答案：C
解析：将家用电炉的电热丝剪去一小段后，其电阻R变小，由于加在电炉两端的电压U不变，因此由公式Q＝t可知，在相同时间内，电炉的发热量增大，选项C正确．
2.答案：C
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，用电器就不可以同时使用，故C正确．
3.答案：A
4.答案：BC
解析：当两灯泡串联时，电流相等，L1的额定电流为I1＝＝1
A，电阻R1＝＝6
Ω，L2的额定电流为I2＝＝0.5
A，电阻R2＝＝12
Ω.要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5
A，两灯泡的最大功率为Pmax＝I22R1＋I22R2＝4.5
W，故A错误，B正确；当两灯泡并联时，电压相等，当电压为6
V时，两灯皆可正常发光，此时两灯泡最大功率为9
W，故C正确，D错误．
5.答案：D
解析：电动机为非纯电阻用电器，电动机中通过的电流为I<，它消耗的电能一部分转化成机械能，一部分自身发热，线圈电阻的发热功率P热＝I2r，消耗的电功率为P＝IU，所以根据能量守恒得P出＝UI－I2r.
6.答案：C
解析：灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110
V电压，且由于电解槽和灯泡串联，它们的电流相等，所以有I＝I灯＝
A，则电解槽消耗的电功率P＝P灯＝60
W，A错误，C正确；电解槽的发热功率P热＝I2R内≈1.3
W，B错误；整个电路消耗的总功率P总＝220×
W＝120
W，D错误．
7.答案：C
解析：电动机的输入电压U1＝U－UL＝8
V－3
V＝5
V，故A错误；整个电路中的电流I＝＝＝2
A，所以电动机消耗的电功率P电＝U1I＝5×2
W＝10
W，电动机发热的功率P热＝I2RM＝4×0.5
W＝2
W，则电动机输出的功率P出＝P电－P热＝10
W－2
W＝8
W，η＝×100%＝×100%＝80%，故B错误，C正确；整个电路消耗的电功率P总＝UI＝8×2
W＝16
W，故D错误．
8.答案：ABC
解析：电炉电路和电动机电路都适用焦耳定律．根据焦耳定律Q＝I2Rt得，电炉和电动机线圈的电阻相同，通过它们的电流相同，则在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等，A正确；电动机消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为机械能，电炉消耗的电能全部转化为内能，而相同时间内它们产生的热量相等，则在相同的时间内，电动机消耗的电能大于电炉消耗的电能，电动机消耗的电功率大于电炉消耗的电功率，B正确；设电流为I，则电炉两端电压U炉＝IR，电动机两端电压U机>IR，所以U机>U炉，即电动机两端电压大于电炉两端电压，C正确，D错误．
9.答案：C
解析：暖风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小为P＝IU，故C正确；电动机两端的电压U1＝U－IR2，电动机消耗的电功率为P1＝U1I＝UI－I2R2，故A错误；电阻丝为纯电阻，所以消耗的电功率P2＝I2R2，故B错误；因为电动机是非纯电阻，所以暖风机消耗的电功率P>I2(R1＋R2)，故D错误．
10.答案：C
解析：电饭煲为纯电阻元件，电阻R＝＝44
Ω，电功率P＝UI＝1
100
W，每分钟消耗的电能E＝UIt＝6.6×104
J；洗衣机电动机线圈电阻无法确定，也无法确定其发热功率，洗衣机电功率P′＝UI′＝110
W，每分钟消耗的电能E′＝UI′t＝6.6×103
J，故选项C正确，A、B、D错误．
11.答案：(1)3
A　36
W　(2)20
W
解析：(1)电炉为纯电阻元件，由欧姆定律得：
I1＝＝
A＝3
A
其发热功率为：PR＝I12R＝32×4
W＝36
W；
(2)当S1、S2同时闭合时，流过电动机的电流为：
I3＝I2－I1＝2
A，
电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：
UI3＝P出＋I32r，
代入数据解得：P出＝20
W.
12.答案：(1)1.1
W　(2)2.5
Ω
解析：(1)物体做匀速直线运动，则拉力F＝G＝10
N
物体上升的速度v＝＝
m/s＝0.11
m/s
电动机输出的机械功率P机＝Fv＝10×0.11
W＝1.1
W
(2)电动机的输入功率P入＝UI＝6×0.2
W＝1.2
W
根据能量守恒定律得P入＝P机＋P热，
则电动机发热的功率P热＝P入－P机＝1.2
W－1.1
W＝0.1
W
又P热＝I2r，得线圈电阻r＝2.5
Ω.