第二章 恒定电流 第一节电路中的能量专题练习 Word版含答案

文档属性

名称 第二章 恒定电流 第一节电路中的能量专题练习 Word版含答案
格式 docx
文件大小 145.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2021-04-22 22:22:45

图片预览

文档简介

高中物理电能与能源的可持续发展-第一节电路中的能量专题练习
一、单选题
1.一个电阻R和一个电动机M串联接在电动势为E,内电阻为r的直流电源上,电路中的电流为I,电动机正常转动,电阻R两端的电压为U1 , 电功率为P1 , 电动机两端的电压为U2 , 电功率为P2 , 则下列关系式正确的是(?? )
A.?U1=E-Ir???????????????????????????????B.?U2=IR???????????????????????????????C.?P1=EI???????????????????????????????D.?P2=U2I
2.某学习小组在探究闭合电路的电源的输出功率随电流变化时,得到如图所示电源输出功率随电流变化的关系图像,图像为开口向下抛物线的一部分,通过图像可以判断(?? )
A.?电源的内阻消耗的最大功率为9 W B.?输出功率最大时,外电路的总电阻为4 Ω
C.?电源的效率最大为50% D.?电源的电动势为12 V
3.华为P30 Pro手机,用自己新的吉尼斯世界纪录告诉全世界什么叫中国科技。其中4200毫安时超大电池+40W华为超级快充,极速充电每30秒充1%,30分钟70%,充电速度是苹果iPhone X的4倍,碾压苹果!现用40W华为快充为一手机电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是(?? )
A.?电能转化为化学能的功率为UI B.?充电器输出的电功率为UI+I2r
C.?充电器输出的电功率为UI-I2r D.?充电器的充电效率为 (1-IrU)×100%
4.微型吸尘器的直流电动机内阻一定,把它接入电压为U1=0.2V的电路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流是I1=0.4A;若把电动机接入电压为U2=2.0V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I2=1.0A,则(?? )
A.?电动机线圈的电阻为2Ω????????????????????????????B.?电动机正常工作时的输出功率为0.5W
C.?电动机的效率为75%????????????????????????????????? D.?电动机正常工作时线圈在1min内产生的焦耳热为120J
5.图为某型号的海尔电热水器铭牌,其正常工作时电流约为(?? )
A.?5A???????????????????????????????????????B.?7A???????????????????????????????????????C.?10A???????????????????????????????????????D.?15A
6.两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流,两电热器的实际电功率之比 P甲:P乙 为(?? )
A.?4:3???????????????????????????????????B.?4:9???????????????????????????????????C.?8:9???????????????????????????????????D.?16:9
7.一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3 h,待机时间100 h”,则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为(?? )
A.?1.8 W,5.4×10-2W B.?3.6 W,0.108 W
C.?0.6 W,1.8×10-2W D.?6.48×103 W,1.94×102W
8.一质量为m,电阻为R的长方形(长为a,宽为b)的金属线框,放在光滑的水平面上,磁感应强度为B的匀强磁场垂直水平面向下,磁场只存在虚线左侧,其俯视图如图所示。线框在水平恒力F的作用下,静止开始向右运动,直到完全出磁场区域,以下说法正确的是(?? )
A.?感应电流方向为逆时针??????????????????????????????? B.?线框可能匀加速出磁场
C.?若线框匀速出磁场,则产生的焦耳热为Fa???D.?若线框匀速出磁场,则拉力F的功率可能为P= F2RB2a
9.某同学采用如图所示的电路给一个小电动机供电,电动机线圈的电阻为r,电动机正常工作时,电压表的示数为U,电流表的示数为I。电流表和电压表均可视为理想电表,电动机的机械功率为(?? )
A.?U2r??????????????????????????????????????B.?I2r??????????????????????????????????????C.?UI-I2r??????????????????????????????????????D.?UI
10.下列用电器中,主要利用电流的热效应工作的是(?? )
A.?电风扇???????????????????????????????B.?电动机???????????????????????????????C.?抽油烟机???????????????????????????????D.?电热毯
11.电阻接一直流电,通过4A的电流时热功率为P,若换接一正弦交流电,它的热功率变为 P2 ,则该交流电电流的最大值为(?? )
A.?4A??????????????????????????????????????B.?6A??????????????????????????????????????C.?2A??????????????????????????????????????D.?42A
12.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是( ??)
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 I=UR 只适用于纯电阻电路
C.?在非纯电阻电路中, UI>I2R
D.?焦耳热 Q=I2Rt 适用于任何电路
二、填空题
13.如图所示,电源电动势E=14V.内阻r=1Ω,小灯泡标有“2V,4W”,电动机内阻r′=0.5Ω,当变阻器阻值为1Ω时,电灯和电动机均为正常工作,则:电动机两端的电压为________?V,电动机输出的机械功率为________?W.

14.电源的电动势为4.5V,内电阻为1.5Ω,外电路接一个3.0Ω的电阻,这时流过电源的电流为________?A,路端的电压为________?V.
15.如图所示,电源的内阻r=2.0Ω,电阻R=8.0Ω,开关闭合后,电流表示数I=0.30A,则电源的电动势E=________V; 在t=10s时间内,电阻R产生的热量Q=________J.
16.如图所示的电路中,电源的电动势为6V,定值电阻为5Ω,电流表和电压表均是理想电表.开关S闭合后,电压表的示数为5V,则电流表的示数为________A,电源内阻为________Ω.
三、综合题
17.如图示电路中,电源提供的电压U=8V,D为直流电动机,其电枢线圈电阻R=3Ω,电阻R′=4Ω,当电动机正常工作时,电压表示数UV为0.8V。求:
(1)通过电动机的电流I是多大?
(2)电动机输入的电功率P入为多少?
(3)电动机的热功率P热和机械功率P出各是多少?
18.? (1)一个小型电动机,线圈电阻是 0.5Ω ,当它两端所加的电压为100V时,通过的电流为2A,这台电动机10秒钟所做的机械功的大小为________焦耳。
(2)求下图AB部分电路中总电阻的最大值是________ Ω 。
19.由小型直流电动机和小灯泡组成的电路,小灯泡L上标有“3V,4.5W”字样,电动机线圈电阻r=1Ω,将其接在20V的电路中,开关闭合时,小灯泡和电动机均恰好正常工作。求:
(1)电路中电流强度;
(2)电路的总功率;
(3)电动机的输出功率。
参考答案
1.【答案】 D
【解析】A.由闭合电路欧姆定律可知 U1+U2=E-Ir
A不符合题意;
B.电动机为非纯电阻,不能用欧姆定律求电流和电压的关系,B不符合题意;
C.EI求解的为电源的总功率,C不符合题意;
D.电动机的功率P2=U2I,D符合题意。
故答案为:D。
2.【答案】 D
【解析】D.由图可知,当电流为1.5A时电源的输出功率最大,这里内耗功率等于输出功率为9W,电源的效率为50%,这时电源总功率为18W,根据P=IE可得,电源的电动势: E=PI=181.5V=12V
D符合题意;
B.由P=I2r可知,电源的内阻为4Ω,由于不能明确外电路是否为纯电阻电路,故无法求得外电路的总电阻大小,B不符合题意;
A.由P=I2r可得,随着电流的增大,电源内阻消耗的最大功率增大,当电流I=3A时,输出功率为零,内阻消耗的功率:P=I2r=32×4W=36W
A不符合题意;
C.根据闭合电路欧姆定律可知,随着电流的减小,电源的外电阻增大,根据电源效率公式可知, η=RR+r×100%
外电阻增大,电源的效率增大,最大可以接近100%,C不符合题意;
故答案为:D。
3.【答案】 D
【解析】A.由于锂电池中存在内阻,故充电过程中电能转化为化学能和热能,由能量守恒定律得:UI=I2r+P,故转化为化学能的功率为:P=UI-I2r
A不符合题意;
BC.充电器输出的功率为:P=UI,B、C不符合题意;
D.充电的效率为: η=UI-I2rUI×100%=(1-IrU)×100% , D符合题意;
故答案为:D。
4.【答案】 C
【解析】A.电动机不转时,设线圈电阻为R,则 R=U1I1=0.20.4Ω=0.5Ω ,A不符合题意;
B.电动机正常工作时消耗的电功率为 P=U2I2=2.0×1.0W=2.0W
电动机正常工作时线圈电阻损耗的电功率为 P损=I22R=1.02×0.5W=0.5W
电动机正常工作时输出功率为 P出=P-P损=1.5W ,
B不符合题意;
C.电动机正常工作时效率为 η=1.52.0×100%=75% ,C符合题意 ;
D.电动机正常工作时线圈在1min内产生的焦耳热为 Q=I22Rt=12×0.5×60J=30J ,D不符合题意。
故答案为:C。
5.【答案】 B
【解析】该电热水器的额定功率为1500W,额定电压为220V,则正常工作时的电流为 I=PU=1500220A≈7A
故答案为:B。
6.【答案】 C
【解析】正弦交流电的有效值 I甲=Im2=0.42A=0.22A
根据功率公式P=I2R得到 P甲:P乙=I甲2:I乙2=(0.22)2:(0.3)2=8:9
故答案为:C。
7.【答案】 C
【解析】由图知 U=3.6V , Q=500mA?h .通话时 t=3h ,由 Q=It , P=UI 得 P=UQt=0.6W .同理待机时 t=100h , P'=UQt'=1.8×10-2W ,C对.
故答案为:C
8.【答案】 C
【解析】A.根据楞次定律可知,感应电流方向为顺时针方向,A不符合题意;
B.线框出离磁场时受到向左的安培力,由牛顿第二定律 F-BBbvRb=ma
则随着速度的增加,加速度逐渐减小,可知线框不可能匀加速出磁场,B不符合题意;
C.若线框匀速出磁场,则由能量关系可知,产生的焦耳热等于外力做功,即Q=Fa,C符合题意;???
D.若线框匀速出磁场,则拉力等于安培力,即 F=BBbvRb=B2b2vR
则 v=FRB2b2
则拉力的功率 P=Fv=F2RB2b2 , D不符合题意。
故答案为:C。
9.【答案】 C
【解析】电动机消耗的总功率P=IU
电动机的热功率:Pr=I2r
则输出的机械功率P输出=P-Pr=IU- I2r
故答案为:C。
10.【答案】 D
【解析】A.电风扇用电动机带动工作,利用了电流的磁效应,主要将电能转化为机械能,A不符合题意。
B.电动机是根据通电导线在磁场中受到磁场力作用而工作的,电动机工作时主要把电能转化为机械能,B不符合题意。
C.抽油烟机利用电动机带动工作,利用了电流的磁效应,C不符合题意。
D.电热毯利用了电流的热效应,D符合题意。
故答案为:D.
11.【答案】 A
【解析】先根据直流电通过电阻的功率和交流电通过时功率之比。求解出交流电的有效值,再根据有效值求最大值。根据有效值的物理意义, 12 I2R=( Im2 )2R,
所以Im=4A
故答案为:A.
12.【答案】 A
【解析】电功率越大,表示电流做功越快,但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关,A错误,符合题意;公式 W=UIt 是计算电路的总功的大小,适用于任何的电路,当为纯电阻电路时,根据欧姆定律 I=UR ,可以推到出 W=I2Rt,W=U2Rt ,所以 W=I2Rt,W=U2Rt 只能适用于纯电阻电路,B不符合题意;在不是纯电阻的电路中,UI表示的是总的功率的大小,而 I2R 只是电路中发热的功率,还有对外做功的功率的大小,所以 UI>I2R ,所以C不符合题意;焦耳热 Q=I2Rt 适用于任何电路中的焦耳热量的计算,D不符合题意.
故答案为:A
13.【答案】 8;14
【解析】解:(1)灯泡正常工作,电路电流I=IL= PLUL = 42A =2A,
电动机两端电压UM=E﹣Ir﹣IR﹣UL=14﹣2×1﹣2×1﹣2=8V;(2)电动机的输入功率PM=UMI=8×2=16W,
热功率PQ=I2r′=22×0.5=2W,
电动机的机械功率P机=PM﹣PQ=16﹣2=14W;故答案为:8,14.
14.【答案】1;3
【解析】解:根据闭合电路欧姆定律得:
I= ER+r = 4.51.5+3A=1A
路端的电压为:
U=IR=1×3V=3V
故答案为:1,3
15.【答案】3.0;7.2
【解析】解:开关闭合后,根据闭合电路欧姆定律得:
电源的电动势 E=I(R+r)=0.30×(8.0+2.0)V=3.0V,
在t=10s时间内,电阻R产生的焦耳热 Q=I2Rt=0.302×8.0×10J=7.2J
故答案为:3.0,7.2.
16.【答案】1;1
【解析】电路电流 I=UR=55A=1A 根据闭合电路的欧姆定律,有:E=U+Ir
即:6=5+1r解得:r=1Ω
故答案为:1?????? 1
17.【答案】 (1)解:通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同,则 I=UVR'=0.84=0.2A
(2)解:电动机两端电压 UD=U-UV=8-0.8V=7.2V
电动机输入的电功率 P入=UDI=7.2×0.2W=1.44W
(3)解:电动机的发热功率 P热=I2R=0.22×3W=0.12W
电动机的机械功率,也就是电动机的输出功率 P出=P入-P热=1.44-0.12W=1.32W
【解析】1.串联电路, 电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同 , I=UVR';
2.根据串联电路电压关系, UD=U-UV ,所以 P入=UDI;
3.热功率计算式,?P热=I2R , 机械功率=总功率-热功率,即 P出=P入-P热。
18.【答案】 (1)1980
(2)6
【解析】(1)电动机消耗的的总功率 p=UI=100V×2A=200W
线圈消耗的热功率 p1=I2R=(2A)2×0.5Ω=2W 所以,电动机对外做功的功率 p2=p-p1=198W
则10秒钟所做的机械功 W=p2t=1980J (2)设滑片以上部分的电阻为x,则滑片以下部分的电阻为(6-x),其中 0≤????x????≤6 ,则总电阻 R=(7+x)×(11+6-x)(7+x)+(11+6-x)=-x2+10x+11924
当x=5时,R取最大值: Rmax=-52+10×5+11924Ω=6Ω
19.【答案】 (1)解:小灯泡恰好正常发光,所以电路中的电流为 I=PLUL=4.53A=1.5A
(2)解:电路的总功率为 P总=EI=20×1.5W=30W
(3)解:电动机消耗的电功率为 PM=P总-PL=25.5W
电动机的热功率为 Pr=I2r=1.52×1W=2.25W
故电动机的输出功率为 P输出=PM-Pr=23.25W
【解析】(1)灯泡恰好正常发光,利用额定功率和额定电压可以求出灯泡的电流大小;
(2)由于知道电路中的电压和电流,利用功率的表达式可以求出电路总功率的大小;
(3)由于电路中的总功率等于灯泡的功率和发电机的电功率之和,利用总功率减去灯泡的功率可以求出发动机的电功率;利用热功率的表达式可以求出发动机热功率的大小,利用发动机的电功率和热功率之差可以求出机械功率的大小。