12.1-电路中的能量转化—人教版(2019)高中物理必修第三册课时训练

第1节电路中的能量转化1．关于电功W和电热Q的说法正确的是()A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于QC．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立解析：选BW＝UIt、Q＝I2Rt适用一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B对，A、C、D错。2．(多选)用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么()A．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2tsB．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4tsC．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4tsD．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要16ts解析：选BD由公式Q＝U2Rt，煮沸一壶水所需的热量为Q＝220V2RtJ。当电压变为原来的12时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4ts，选项B正确。当电压变为原来的14时，时间要变为原来的16倍，即16ts，选项D正确。3.图1为甲、乙两灯泡的I­U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220V的电路中时实际发光的功率约为()图1A．15W,30WB．30W,40WC．40W,60WD．60W,100W解析：选C从图像的横坐标(U)为220V的刻度可找出对应的纵坐标(I)的值分别为I甲＝0.18A，I乙＝0.27A。则P甲＝UI甲≈40W，P乙＝UI乙≈60W，C正确。4．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行。一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图2所示，此空调器运行1小时用电()图2A．1.0度B．1.5度C．2.0度D．2.5度解析：选B从题图可以看出，在1小时内，空调器以0.5kW工作的时间为20分钟，以2kW工作的时间为40分钟，故空调器1小时内用电为：P1t1＋P2t2＝(0.5×13＋23×2)kW·h＝1.5kW·h＝1.5度。5．如图3所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8V，乙电路两端的电压为16V。调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是()图3A．P甲P乙B．P甲P乙C．P1P2D．P1＝P2解析：选D由灯都正常发光可知，R1中电流是R2中电流二倍，R1两端电压是R2两端电压的二分之一，两变阻器消耗的功率相等，两电路中消耗的总功率相等，选项D正确，A、B、C错误。6.如图4所示，有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()图4A．电解槽消耗的电功率为120WB．电解槽的发热功率为60WC．电解槽消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为60W解析：选C灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流I＝I灯＝60W110V，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60W，C对A错；电解槽的发热功率P热＝I2R＝1.3W，B错；整个电路消耗的功率P总＝220V×60W110V＝120W，D错误。7．如图5所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是()图5A．P＝I2RB．P＝U2RC．P＝IUD．P＝I2R＋U2R解析：选C家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确。8．(多选)有两个灯泡L1、L2，额定电压皆为6V，额定功率分别为6W、3W，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9WB．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5WC．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9WD．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5W解析：选BC当两灯泡串联时，电流相等，L1的额定电流为I1＝P1U1＝1A，电阻R1＝U21P1＝6Ω，L2的额定电流为I2＝P2U2＝0.5A，电阻R2＝U22P2＝12Ω。要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5A，最大功率为Pmax＝I2R1＋I2R2＝4.5W，故A错，B正确；当两灯泡并联时，电压相等，当电压为6V时，两灯皆可正常发光，此时电路最大功率为9W，故C正确，D错误。9．(多选)如图6所示，电路两端电压U保持不变，滑动变阻器R的总阻值与R2的阻值均为20Ω，电阻R1的阻值为5Ω。在滑动变阻器R的滑片P由a向b滑动的过程中()图6A．干路中的电流不断增大B．R1上消耗的电功率不断增大C．R1上消耗的电功率不断减小D．R2上消耗的电功率不断减小解析：选ABD滑片P由a向b滑动时滑动变阻器接入电路的电阻变小，R并变小，R总变小，电路中的总电流变大，R1两端电压变大，R1消耗的电功率变大；并联部分电压变小，R2消耗的电功率变小。故选项A、B、D正确。10.粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图7所示，当A、B两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)()图7A．3PB.43PC．PD.34P解析：选B设金属环的总电阻为4R，则当A、B两点接入电路中时，等效电阻为R，圆环消耗的电功率为P＝E2R；当A、D两点接入电路中时，等效电阻为R1＝R·3R4R＝3R4，圆环消耗的电功率P1＝E2R1＝43P，选项B正确。11．一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如下表。质量M＝70kg的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重力的k倍，k＝0.02。取g＝10m/s2。求：规格后轮驱动直流永磁铁电动机车型26″电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流3.5A(1)此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率；(2)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速率；(3)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速v＝2.0m/s时，人骑车的加速度大小。解析：(1)由题表可知，电动机的额定电压为U0＝40V，额定电流为I0＝3.5A，所以电动机正常工作时的输入功率为P入＝U0I0＝140W又电动机的输出功率为P出＝120W所以电动机的效率为η＝P出P入×100%＝85.7%。(2)设车的质量为m，则车行驶时所受阻力为f＝k(M＋m)g当达到最大速度vm时，应有P出＝fvm所以最大速度vm＝P出f＝6.0m/s。(3)当车速为v＝2.0m/s时，牵引力F＝P出v＝60N设此时车的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得F－f＝(M＋m)a，解得a＝0.4m/s2。答案：(1)85.7%(2)6.0m/s(3)0.4m/s212.如图8所示，已知UAB＝6V，当滑动变阻器触头P位于正中位置时，额定电压为3V的灯泡L正常发光，当触头滑至最左端时，电灯实际功率为2W，求此灯泡的额定功率和变阻器的总电阻。图8解析：设滑动变阻器总电阻为Rm，灯泡电阻为RL，则根据P位于正中位置时灯泡正常发光，电压为3V，滑动变阻器的电压为3V，得RL＝Rm2。方法1：找电流，P位于最左端时变阻器的有效电阻为：R＝Rm＝2RL。由功率关系知此时滑动变阻器的功率P′＝2PL′＝4W，I＝PL′＋P′UAB＝2＋46A＝1A。滑动变阻器的总电阻：Rm＝P′I2＝412Ω＝4Ω。故：RL＝Rm2＝2Ω。灯泡的额定功率：P额＝U2额RL＝322W＝4.5W。方法2：找电压，P位于最左端时，变阻器有效电阻R′＝Rm＝2RL，则：UL＝2V。故：RL＝U2LPL＝222Ω＝2Ω。灯泡额定功率：P额＝U2额RL＝322W＝4.5W。变阻器总电阻：Rm＝2RL＝4Ω。答案：4.5W4Ω