2024年高中物理第十二章1電路中的能量轉(zhuǎn)化檢測新人教版必修第三冊

第十二章電能能量守恒定律1電路中的能量轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)過關(guān)練題組一電功和電功率1.(2024江蘇淮安漣水一中月考)LED燈可將電能高效轉(zhuǎn)化為光能,在日常生活中得到普遍應(yīng)用。某LED燈的額定電壓為5.0V,額定功率為3.0W,其照光明度與25W的白熾燈相當(dāng)。該LED燈在額定電壓下工作時的電流為()A.0.25AB.0.60AC.1.7AD.3.0A2.一臺1.5匹變頻空調(diào)預(yù)設(shè)為16℃時平均功率為1100W,預(yù)設(shè)26℃時平均功率為600W。學(xué)校寢室每晚有200臺該型號的空調(diào)工作,設(shè)定溫度都由原來的16℃改為26℃,則一個月內(nèi)學(xué)校夜間節(jié)約的電能最接近下列哪個數(shù)據(jù)()A.20kW·hB.3×102kW·hC.2×104kW·hD.3×106kW·h3.(2024廣西柳江中學(xué)期中)當(dāng)純電阻R兩端加上某一穩(wěn)定電壓時,在某段時間內(nèi)通過該電阻的電荷量為0.3C,消耗的電能為0.9J。在相同時間內(nèi)使0.6C的電荷通過該電阻,則其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是()A.3V1.8JB.3V3.6JC.6V1.8JD.6V3.6J4.甲、乙兩燈分別標(biāo)有“6V3W”和“6V6W”字樣,先將兩燈串聯(lián)后接在電壓為U的電路中,甲燈的功率為P1;再將兩燈并聯(lián)后接在同一電壓下,乙燈的功率為P2。兩次燈泡均平安,忽視溫度對燈絲電阻的影響,則P1∶P2為()A.9∶2B.2∶9C.4∶9D.1∶95.(2024江西南昌中學(xué)模擬)如圖所示,電路兩端的電壓U保持不變,電阻R1、R2、R3消耗的電功率一樣大,則電阻之比R1∶R2∶R3是()A.1∶1∶1B.4∶1∶1C.1∶4∶4D.1∶2∶26.A、B兩燈的額定電壓都是110V,A燈的額定功率PA=100W,B燈的額定功率PB=40W,若將兩燈同時接入電壓恒為220V的電路上,且使兩燈均能正常發(fā)光,同學(xué)們設(shè)計了如圖所示的甲、乙兩種電路,則甲、乙兩電路消耗的電功率之比為()A.2∶7B.2∶5C.5∶7D.3∶7題組二焦耳定律7.有一臺電風(fēng)扇額定電壓為U,額定功率為P,額定電流為I,線圈電阻為R,將電風(fēng)扇接入電壓為U的電路中,則t時間內(nèi)電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量為()A.Q=PtB.Q=I2RtC.Q=UItD.Q=U28.如圖所示為家用電阻絲電爐,現(xiàn)將甲、乙兩電阻絲電爐分別接入電路中,正常工作時,它們的電阻分別為R甲、R乙,R甲=45R乙,通過它們的電流分別為I甲、I乙,I甲=54I乙,則在相等的時間內(nèi),甲、乙兩電阻絲電爐產(chǎn)生的熱量之比為(A.25∶16B.16∶25C.5∶4D.4∶59.(2024福建漳州八校聯(lián)考)通過電阻R的電流為I時,在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。若電阻為2R,電流為I2,則在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為(A.4QB.2QC.Q2D.題組三電路中的能量轉(zhuǎn)化10.(2024湖北武漢武昌四校聯(lián)考)(多選)電動機(jī)線圈的電阻為R,電動機(jī)正常工作時,兩端的電壓為U,通過的電流為I,若工作的時間為t,則下列說法中正確的是()A.電動機(jī)消耗的電能為UItB.電動機(jī)消耗的電能為I2RtC.電動機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量為I2RtD.電動機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量為U211.(2024北京海淀期中)(多選)現(xiàn)有一臺排風(fēng)扇,如圖所示,排風(fēng)扇電動機(jī)的線圈電阻為0.2Ω,當(dāng)它兩端電壓為110V時,通過的電流為5A。則這臺排風(fēng)扇()A.每分鐘消耗的電能是33000JB.每分鐘產(chǎn)生的熱量為300JC.輸出功率是545WD.工作效率是82.5%12.(2024江蘇蘇州木瀆高級中學(xué)月考)如圖1所示,用充電寶為一手機(jī)電池充電,其等效電路如圖2所示。在充電起先后的一段時間t內(nèi),充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的,設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為r,不考慮充電過程中手機(jī)待機(jī)時的耗電,則時間t內(nèi)()A.充電寶輸出的電功率為UI+I2rB.充電寶產(chǎn)生的熱功率為I2rC.手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為U2D.手機(jī)電池儲存的化學(xué)能為UIt-I2rt實力提升練題組一非純電阻電路功率的計算1.(2024甘肅蘭州一中期中)如圖所示,有一內(nèi)電阻為4.4Ω的電解槽和一盞標(biāo)有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端,燈泡正常發(fā)光,則()A.電解槽消耗的電功率為120WB.電解槽的發(fā)熱功率為60WC.電解槽消耗的電功率為60WD.電路消耗的總功率為60W2.(2024湖北武漢鋼城四中期中)如圖所示,A為電解槽,M為電動機(jī),N為電爐子,電流表為志向電流表,恒定電壓U=24V,電解槽內(nèi)阻rA=2Ω,S1閉合,S2、S3斷開時,電流表示數(shù)為6A;S2閉合,S1、S3斷開時,電流表示數(shù)為5A,且電動機(jī)輸出功率為95W;S1、S2、S3都閉合時,電流表示數(shù)為16A。求:(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率;(2)電動機(jī)的內(nèi)阻;(3)在電解槽工作時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率。題組二含電動機(jī)電路的分析3.(2024黑龍江大慶鐵人中學(xué)月考)(多選)在如圖所示的電路中,定值電阻R的阻值為10Ω,電動機(jī)的線圈阻值為2Ω,a、b端加有44V的恒定電壓,電壓表(不計其電阻對電路的影響)的示數(shù)為24V,由此可知()A.通過電動機(jī)的電流為12AB.通過電動機(jī)的電流為2AC.電動機(jī)消耗的總功率為48WD.電動機(jī)輸出的功率為8W4.(2024山東師范高校附中月考)如圖是利用電動機(jī)提升重物的示意圖,其中D是直流電動機(jī)。P是一個質(zhì)量為m的重物,它被細(xì)繩拴在電動機(jī)的軸上。閉合開關(guān)S,重物P以速度v勻速上升,這時電流表和電壓表的示數(shù)分別是5.0A和100V。已知v=0.7m/s,m=50kg,不計空氣阻力,不計電動機(jī)內(nèi)各部件間的摩擦,g取10m/s2。求:(1)繩對重物做功的機(jī)械功率P機(jī);(2)電動機(jī)的機(jī)械效率;(3)電動機(jī)線圈的電阻R。

答案全解全析第十二章電能能量守恒定律1電路中的能量轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)過關(guān)練1.B已知LED燈的額定電壓為5.0V,額定功率為3.0W,則LED燈在額定電壓下工作時的電流I=PU=3.052.C由題意知,200臺該型號的空調(diào)在t0=1h的時間內(nèi)節(jié)約的電能為E0=0.5×200kW·h=100kW·h,一個月內(nèi)學(xué)校夜間運(yùn)用空調(diào)時間約為t=7×30h=210h,所以一個月內(nèi)學(xué)校夜間節(jié)約的電能E=E0×tt0=100×210kW·h=2.1×104kW·h。與C項的數(shù)據(jù)接近,故選3.D設(shè)兩次加在電阻R兩端的電壓分別為U1和U2,通電的時間都為t。由W1=U1q1和W1=U12Rt,可得U1=3V,tR=0.1s/Ω。再由W2=U2q2和W2=U22Rt,可求出U4.B由題可知,甲、乙兩燈的額定電壓相同,額定功率之比為1∶2,由P=U2R可得兩燈的電阻之比為2∶1,串聯(lián)電路中電流到處相等,所以兩燈兩端電壓之比是2∶1,由串聯(lián)電路電壓特點知U甲=23U,由并聯(lián)電路電壓特點知U乙=U,由P=U2R可得P1∶P5.C三個電阻消耗的功率一樣大,則有U232R2=U232R3,得R2=R3,所以通過R1的電流是通過R2電流的2倍,則有(2I)2R1=I2R2,得R1=R26.CA燈泡的額定電流為IA=PAUA=1011A,B燈泡的額定電流為IB=PBUB=411A,甲圖電路的功率為P甲=IAU=200W,乙圖電路的功率為P乙=(I甲+I乙)U=280W,甲、乙兩電路消耗的電功率之比7.B電風(fēng)扇正常工作時產(chǎn)生的熱量是由電阻發(fā)熱產(chǎn)生的,所以t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt,B正確。由于是非純電阻電路,歐姆定律不適用,故A、C、D錯誤。8.C依據(jù)Q=I2Rt可得Q甲Q乙=I甲2R甲tI乙9.C依據(jù)Q=I2Rt,若電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,電流變?yōu)樵瓉淼?2,時間不變,則產(chǎn)生的熱量變?yōu)樵瓉淼?210.AC電動機(jī)正常工作時,兩端的電壓為U,通過的電流為I,工作的時間為t,所以電動機(jī)消耗的電能為UIt,A正確。電動機(jī)為非純電阻用電器,其線圈產(chǎn)生的熱量為I2Rt,由于U>IR,則UIt>I2Rt,且I2Rt<U2Rt,C正確,B、11.ABC排風(fēng)扇的電功率P=UI=110×5W=550W,每分鐘消耗的電能E=Pt=550×60J=33000J,選項A正確;每分鐘產(chǎn)生的熱量為Q=I2rt=52×0.2×60J=300J,選項B正確;排風(fēng)扇的輸出功率P出=UI-I2r=545W,選項C正確;排風(fēng)扇的工作效率是η=P出P×100%=99%,選項12.D充電寶的輸出電壓為U、輸出電流為I,所以充電寶輸出的電功率為UI,選項A錯誤;充電寶內(nèi)的電流也是I,但其內(nèi)阻未知,所以無法推斷充電寶產(chǎn)生的熱功率,選項B錯誤;充電寶給手機(jī)電池充電時,充電寶輸出的電能一部分轉(zhuǎn)化為手機(jī)電池儲存的化學(xué)能,一部分轉(zhuǎn)化為手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱,手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)為I2rt,不是U2rt,依據(jù)能量守恒定律可知手機(jī)電池儲存的化學(xué)能為UIt-I2rt,選項實力提升練1.C燈泡正常發(fā)光,說明電解槽和燈泡兩端電壓均為110V,且電流I=I燈=P燈U燈=60W110V,則電解槽消耗的功率P=P燈=60W,C正確,A錯誤;電解槽的發(fā)熱功率P熱=I2R=1.3W,B錯誤;整個電路消耗的功率P總=220V×易錯警示求電功、電熱須要留意:(1)所求的電路中是否含有非純電阻用電器;(2)若電路是純電阻電路,如白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋,電烙鐵等構(gòu)成的電路,電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱,即W=Q或IUt=I2Rt,在計算電熱和電功時,可采納公式W=Q=UIt=Pt=I2Rt=U2R(3)若電路是非純電阻電路,如電路中含有電動機(jī)、電解槽、日光燈等,或給蓄電池充電的電路,電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等,此時有W>Q,即IUt>I2Rt,此種狀況下,電功只能用公式W=IUt進(jìn)行計算,電熱只能用公式Q=I2Rt計算。2.答案(1)4Ω144W(2)1Ω(3)70W解析(1)電爐子為純電阻元件,由歐姆定律得RN=UIN=其發(fā)熱功率為PN=UIN=24×6W=144W(2)電動機(jī)為非純電阻元件,由能量守恒定律得UIM=IM2rM代入數(shù)據(jù)解得rM=1Ω(3)當(dāng)S1、S2、S3都閉合時,三個用電器的電壓都為24V,故流過N的電流為6A,流過電動機(jī)M的電流為5A,設(shè)流過電解槽A的電流為IA,則IA=16A-6A-5A=5A故在電解槽工作時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為P化=UIA-IA2r3.BC電動機(jī)和定值電阻串聯(lián),可得IR=U-UM,代入數(shù)據(jù)可得I=2A,選項A錯誤,B