2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律1電路中的能量轉(zhuǎn)化檢測(cè)含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGE7-電路中的能量轉(zhuǎn)化(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.下列用電器正常工作相同時(shí)間,產(chǎn)生熱量最多是 ()【解析】選C。電腦工作的過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能等,電風(fēng)扇工作過(guò)程中,電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電熨斗工作過(guò)程中,電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,少部分屬于能量損失,洗衣機(jī)正常工作時(shí),電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,少量的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以產(chǎn)生熱量最多的是電熨斗;故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。2.電功率的計(jì)算公式P=中,U是加在用電器上的電壓,R是用電器的電阻,此式可用于 ()A.計(jì)算電冰箱的功率B.計(jì)算空調(diào)的功率C.計(jì)算電烙鐵的功率 D.計(jì)算洗衣機(jī)的功率【解析】選C。公式P=是依據(jù)電功率公式P=UI和歐姆定律I=推導(dǎo)出來(lái)的,只能用于純電阻電路中,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。3.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓是220V,額定電流為5A,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是0.4Ω。當(dāng)該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),每秒產(chǎn)生的熱量是 ()A.1100JB.110JC.1210JD.10J【解析】選D。額定電流是5A,線圈電阻是0.4Ω,則電動(dòng)機(jī)每秒產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=52×0.4×1J=10J,故選D。4.電阻R1、R2的I-U圖線如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.R1∶R2=3∶1B.將R1與R2串聯(lián)后接于電源上,則電壓比U1∶U2=1∶3C.將R1與R2并聯(lián)后接于電源上,則電流比I1∶I2=1∶3D.將R1與R2并聯(lián)后接于電源上,則功率比P1∶P2=1∶3【解析】選B。由題圖可知,當(dāng)I=1A時(shí),U1=1V,U2=3V,所以R1==1Ω,R2==3Ω,則R1∶R2=1∶3,A錯(cuò)。R1與R2串聯(lián)時(shí),U1∶U2=R1∶R2=1∶3,B正確。R1與R2并聯(lián)時(shí),I1∶I2=R2∶R1=3∶1,P1∶P2=R2∶R1=3∶1,C、D均錯(cuò)。5.兩個(gè)分別標(biāo)有“6V6W”和“6V3.6W”的燈泡L1、L2按如圖所示的方式連接,閉合開(kāi)關(guān)后,下列結(jié)論正確的是 ()A.通過(guò)兩燈泡的電流I1∶I2=3∶5B.燈泡兩端的電壓U1∶U2=3∶5C.燈泡的電功率P1∶P2=5∶3D.燈泡L1比L2暗【解析】選C。由電路圖可知,兩燈泡并聯(lián),因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以,兩燈泡兩端的電壓之比U1∶U2=1∶1,故B錯(cuò)誤;由I=可得通過(guò)兩燈泡的電流之比:I1∶I2=∶=R2∶R1=5∶3,故A錯(cuò)誤;由P=UI可得L1與L2的消耗的功率之比:P1∶P2=UI1∶UI2=I1∶I2=5∶3,故C正確;由P1∶P2=5∶3可知L1的實(shí)際功率較大,因燈泡的亮暗取決于實(shí)際功率的大小,所以,燈泡L1比L2亮,故D錯(cuò)誤。6.如圖所示是一個(gè)電熱水壺的銘牌。某同學(xué)利用所學(xué)學(xué)問(wèn),結(jié)合從該銘牌上獲得的信息,得出該電熱水壺 ()A.只能在220V電壓下工作B.正常工作5min耗電約0.5kW·hC.正常工作時(shí)的電流約為6.8AD.在非工作狀態(tài)下電阻絲的電阻值為32Ω【解析】選C。該電熱水壺可以在低于220V的電壓下工作,故A錯(cuò)誤;正常工作5min,電熱水壺消耗的電能W=Pt=1.5kW×h=0.125kW·h,故B錯(cuò)誤;由銘牌信息可知,額定功率為1500W,額定電壓為220V,則該電熱水壺正常工作時(shí)的電流I===6.8A,故C正確;金屬絲的電阻率隨溫度的上升而增大,所以在非工作狀態(tài)下電熱水壺電阻絲的電阻比正常工作時(shí)小,正常工作時(shí)電阻絲的電阻R===32Ω,故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.(10分)一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在3V電壓下工作,用此電動(dòng)機(jī)提升重量為4N的物體時(shí),通過(guò)它的電流是0.2A。在30s內(nèi)可將該物體勻速提升3m。若不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱之外的能量損失,求:(1)電動(dòng)機(jī)的輸入總功率;(2)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率;(3)線圈的電阻?！窘馕觥?1)電動(dòng)機(jī)的輸入總功率P入=UI=3×0.2W=0.6W;(2)電動(dòng)機(jī)提升物體的速度v==0.1m/s,電動(dòng)機(jī)提升物體的機(jī)械功率P機(jī)=Fv=mgv=0.4W,由P入=P機(jī)+PQ,得發(fā)熱的功率PQ=P入-P機(jī)=(0.6-0.4)W=0.2W;(3)依據(jù)焦耳定律PQ=I2R,得線圈電阻R=5Ω。答案:(1)0.6W(2)0.2W(3)5Ω8.(14分)掃地機(jī)器人是智能家用電器的一種,正漸漸進(jìn)入我們的生活,如圖所示是一款集自動(dòng)清掃技術(shù)和人工智能設(shè)計(jì)于一體的地面清掃機(jī)器人,已知其質(zhì)量為3kg,它與地面的有效接觸面積為0.01m2。若該機(jī)器人工作時(shí)功率為75W,在10s內(nèi)沿直線勻速清掃的距離為5m(1)掃地機(jī)器人在工作時(shí),將能轉(zhuǎn)化為能。

(2)該機(jī)器人靜止在水平地面上時(shí),對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大?(3)該機(jī)器人在10s內(nèi)所做的功是多少?(4)該機(jī)器人在沿直線勻速清掃過(guò)程中受到的阻力為多少?【解析】(1)掃地機(jī)器人在工作時(shí),將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。(2)該機(jī)器人靜止在水平地面上時(shí),對(duì)地面的壓力:F壓=G=mg=3kg×10N/kg=30N,對(duì)地面的壓強(qiáng):p壓==Pa=3000Pa;(3)機(jī)器人在10s內(nèi)所做的功:W=Pt=75W×10s=750J;(4)由W=Fx可得,該機(jī)器人在沿直線勻速清掃過(guò)程中的牽引力:F==N=150N,因該機(jī)器人在沿直線勻速清掃過(guò)程中處于平衡狀態(tài),受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力,所以,在此過(guò)程中受到的阻力:f=F=150N。答案:(1)電機(jī)械(2)3000Pa(3)750J(4)150N(15分鐘40分)9.(7分)一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D,其電流I隨它兩端電壓U改變的關(guān)系圖像如圖甲所示,若將它與標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源兩端,3個(gè)用電器消耗的電功率均為P。現(xiàn)將它們連接成如圖乙所示的電路,接在電壓為U的電源兩端,設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別是PD、P1、P2,它們之間的關(guān)系為 ()A.P1=4P2B.PD=C.PD=P2D.P1<4P2【解析】選D。由于電阻器D與標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源兩端時(shí),三者功率相同,則此時(shí)三者電阻相同。當(dāng)三者依據(jù)題圖乙所示電路連接時(shí),電阻器D兩端的電壓小于U,由題圖甲可知,電阻器D的電阻增大,則有RD>R1=R2,而RD與R2并聯(lián),兩端電壓相等,依據(jù)P=,可知PD<P2,C錯(cuò)誤;按題圖乙方式連接后,由歐姆定律可知,電流ID<I2,又I1=I2+ID,故I1<2I2,依據(jù)P=I2R,可知P1<4P2,A錯(cuò)誤,D正確;由于電阻器D與電阻R2并聯(lián)的總電阻R并<R1,所以D兩端的電壓小于,且D阻值變大,則PD<,B錯(cuò)誤。10.(7分)(多選)如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖,它主要由電動(dòng)機(jī)和電熱絲R構(gòu)成。調(diào)整開(kāi)關(guān)S1、S2的通斷,可使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn),從進(jìn)風(fēng)口吸入冷空氣,從出風(fēng)口吹出冷風(fēng)或熱風(fēng)。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220V,吹冷風(fēng)時(shí)的功率為100W,吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1200W。關(guān)于該電吹風(fēng),下列說(shuō)法正確的是 ()A.當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合時(shí),電吹風(fēng)吹出冷風(fēng)B.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為484ΩC.電熱絲的電阻為44ΩD.電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能為6000J【解析】選C、D。當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合、S1閉合時(shí),電熱絲工作,產(chǎn)生熱量,所以此時(shí)電吹風(fēng)吹出熱風(fēng),故A錯(cuò)誤;當(dāng)吹冷風(fēng)時(shí),只有電動(dòng)機(jī)工作,但電動(dòng)機(jī)為非純電阻元件,其內(nèi)阻不能用R'==Ω=484Ω進(jìn)行求解,故B錯(cuò)誤;當(dāng)吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R并聯(lián),電熱絲消耗的功率為:P=P熱-P冷=1200W-100W=1100W,由P=,可得:R==Ω=44Ω,故C正確;當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R并聯(lián),電動(dòng)機(jī)的功率仍為100W,所以電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能為:Q=P冷t=100×60J=6000J,故D正確。11.(7分)(多選)如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為12V,電源內(nèi)阻為1.0Ω,電路中的電阻R0為1.5Ω,小型直流電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻為0.5Ω,閉合開(kāi)關(guān)S后,電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)為2.0A。則以下推斷中正確的是 ()A.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為12.0WB.電源輸出的電功率為20.0WC.電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱功率為4.0WD.電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為5.0V【解析】選A、B。電路中電流表的示數(shù)為2.0A,所以電動(dòng)機(jī)的電壓為:U=E-U內(nèi)-UR0=E-Ir-IR0=(12-2.0×1.0-2.0×1.5)V=7V,故D錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)的總功率為:P總=UI=(7×2.0)W=14W,電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為:P熱=I2R=(2.02×0.5)W=2W,所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率為:P機(jī)=14W-2W=12W,故A正確,C錯(cuò)誤;電源輸出的電功率為:P輸出=EI-I2r=(12×2.0-2.02×1)W=20W,故B正確。12.(19分)2019年10月1日國(guó)慶閱兵時(shí),游行隊(duì)伍中的國(guó)徽彩車,不僅氣概磅礴,而且還是一輛電動(dòng)車,充一次電可以行駛100千米左右。假設(shè)這輛電動(dòng)彩車的總質(zhì)量為6.75×103kg,它勻速通過(guò)天安門前500m的檢閱區(qū)域用時(shí)250s,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I=10A,電壓為300V,電動(dòng)彩車行駛時(shí)所受阻力為車重的。g取10m/s2(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率;(2)電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前時(shí),牽引電動(dòng)彩車前進(jìn)的機(jī)械功率;(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻和機(jī)械效率?！窘馕觥?1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P入=UI=300×10W=3000W。(2)電動(dòng)彩車通過(guò)