2019_2020学年高中物理第二章6焦耳定律电路中的能量转化练习含解析教科版选修

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1、6.焦耳定律电路中的能量转化基础巩固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:W=UIt、Q=I2Rt适用于一切电路,但在纯电阻电路中W=Q,在非纯电阻电路中WQ,选项B正确,选项A、C、D错误.答案:B2.一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

2、.1.8 W,5.410-2 WB.3.6 W,0.108 WC.0.6 W,1.810-2 WD.6.48103 W,1.94102 W解析:题图中所提供的电池的容量为500mAh,则通话时消耗的功率P1=Uqt=3.65003mW=600mW=0.6W,同理待机时消耗的功率为P2=3.6500100mW=18mW=1.810-2W,选项C正确.答案:C3.室内有几种用电器: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.如果进线处配有13 A的保险丝,供电电压为220 V,下列情况下不可能同时使用的是()A.电饭煲和电冰箱B.取暖器和空调C

3、.电饭煲和空调D.电冰箱、电视机和空调解析:电路中允许的最大功率Pmax=UI=2860W,用电器的功率之和大于Pmax时,用电器就不可以同时使用,故选C.答案:C4.电阻R1和R2的伏安特性曲线如图所示,图线把第一象限分为了、三个区域,现把R1和R2并联在电路中,消耗的电功率分别用P1和P2表示;并联的总电阻设为R,下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域的描述正确的是()A.P1P2,特性曲线在区B.P1P2,特性曲线在区D.P1P2,特性曲线在区解析:由伏安特性曲线知R1P2.由电阻关系R1.5 AC.P=15 WD.PI22R2,故I21A;所以电流表的示数I1.5A

4、,电路消耗的电功率P=UI15W.答案:D7.如图所示,已知UAB=6 V,当滑动变阻器滑片P位于正中位置时,额定电压为3 V的灯泡L正常发光,当滑片滑至最左端时,电灯实际功率为2 W,求此灯泡的额定功率和滑动变阻器的总电阻.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.P位于最左端时滑动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=4WI=PL+PUAB=2+46A=1A滑动变阻器的总电阻Rm=PI2=412=4,故RL=Rm2=2灯泡的额定功率P额=U额2RL=322W

5、=4.5W.答案:4.5 W4 能力提升1.加在某台电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为R,则电动机的机械功率为()A.PB.U2RC.P2U2RD.P-P2U2R解析:由P=IU得,电路中的电流I=PU,电动机的发热功率Pr=P2U2R,故电动机的输出功率P机=P-P2RU2,选项D正确.答案:D2.下图中的路灯为太阳能路灯,每只路灯的光伏电池板的有效采光面积约为0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3106 J.如果每天等效日照时间约为6 h,光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h.光电池的光电转换效率约为()A.4.8%B.9

6、.6%C.16%D.44%解析:每天(6h)光电池吸收的太阳能W总=0.331066J=5.4106J,路灯工作8h消耗的电能W有用=Pt=3083600J=8.64105J,光电池的光电转换效率=W有用W总=8.641055.4106=16%,故选C.答案:C3.(多选)如图所示的电路中,L1、L2是两个不同的小灯泡,都正常发光,a、b间有恒定的电压.当滑动变阻器的滑片向右滑动时,发生的现象是()A.L1亮度不变,L2变暗B.L1变暗,L2变亮C.电路消耗的总功率变小D.流过滑动变阻器的电流变小解析:滑动变阻器滑片向右滑动时阻值增大,并联部分的电阻变大,分得的电压变大,所以L2两端电压增大,

7、L2变亮,L1分得电压变小,L1变暗,选项A错误,选项B正确;因为滑动变阻器电阻变大,总电阻变大,由P=U2R可知,U一定,P减小,即电路总功率减小,选项C正确;又因为总电阻增大,总电流减小,而L2电压变大,电流变大,所以流过滑动变阻器的电流减小,选项D正确.答案:BCD4.(多选)如图所示的电路中,电压UAB=9 V,电阻R1消耗的功率P1=15 W,R2的电流I2=2 A,R3=2 ,则可得 ()A.电阻R1=0.2 B.电阻R1=0.6 C.电阻R2=2 D.电阻R2=3 解析:根据题意可知I3+I2=I1,电阻R1消耗的功率 P1=I12R1,R2和R3并联,则U2=U3=I3R3,总

8、电压 UAB=U1+U2,代入数据解得R1=0.6,R2=3,故选项B、D正确.答案:BD5.(多选)马路上的“微公交”是用蓄电池对车上的电动机供电,电动机为车提供动力.若车上蓄电池输出电压为48 V,电池容量为120 Ah,电动机额定电压为48 V,额定功率为1.2 kW,则()A.电动机在额定电压下工作时,额定电流为25 AB.蓄电池充满电时能储存5 760 J的能量C.蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8 hD.电动机在额定电压下工作1 h,流过的电荷量为4.32105 C解析:由P=UI知,电动机在额定电压下的额定电流为I=PU=120048A=25A,选项A正确;蓄电池储存的电

9、能最多为E=UQ=481203600J2.07107J,选项B错误;最长工作时间t=EP=2.071071.2103s=17250s4.8h,选项C正确;电动机在额定电压下工作1h,流过的电荷量q=It=253600C=9104C,选项D错误.答案:AC6.电动机提升重物的装置如图所示,电动机线圈的电阻为r=1 ,电动机两端的电压为5 V,电路中的电流为1 A,物体A重20 N,不计摩擦力,求:(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少?(2)电动机输入功率和输出功率各是多少?(3)10 s内,可以把重物A匀速提升多高?(4)这台电动机的机械效率是多少?解析:本题考查的是电动机电路问题,关键是区

10、分电动机的各种功率,并注意它们之间的联系.(1)根据焦耳定律,热功率P热=I2r=121W=1W.(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积,P入=IU=15W=5W;输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率,P出=P入-P热=5W-1W=4W.(3)电动机的输出功率用来提升重物,转化为机械功率,在10s内,P出t=mgh,解得h=P出tmg=41020m=2m.(4)机械效率=P出P入100%=80%.答案:(1)1 W(2)5 W4 W(3) 2m(4)80%7.规格为“220 V 36 W”的排气扇,线圈电阻为40 ,求:(1)接上220 V的电压后,排气扇转化为机械能的功率和发热的功率;(2)如果接上电源后,扇叶被卡住不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率.解析:(1)排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为I=PU=36220A=0.16A发热功率为P热=I2R=(0.16)240W=1W转化为机械能的功率为P机=P-P热=36W-1W=35W.(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机成为纯电阻电器,电流做功全部转化为内能,此时电动机中电流为I=UR=22040A=5.5A电动机消耗的功率即电功率等于发热功率P电=P热=UI=2205.5W=1210W.答案:(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W8