12.1电路中的能量转化 课后训练（含答案）高中物理人教版（2019）必修第三册

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1、12.1电路中的能量转化课后训练提升一、选择题(第14题为单选题,第57题为多选题)1.下列器件中,利用电流的热效应工作的是()A.验电器B.电容器C.电热水器D.电感器答案：C解析：利用电流的热效应工作的是电热水器,故选C。2.某型号电磁炉的铭牌如图所示,它的额定功率是()A.220 VB.50 HzC.9.5 AD.2 100 W答案：D解析：由铭牌可知,电磁炉的额定功率是2 100 W,额定电压是220 V,额定频率为50 Hz,故选项D正确,A、B、C错误。3.下图是某一电器的铭牌。从铭牌上的信息可推断该铭牌对应的电器可能是()答案：A解析：根据铭牌读出用电器的功率为24 W,选项中电

2、饭煲、电熨斗、电热水壶都是大功率用电器,只有电风扇的功率较小,故选项A正确。4.如图所示,电动机与小灯泡串联接入电路,电动机正常工作,此时流过小灯泡的电流为I1,它两端的电压为U1,电阻为R1,消耗的功率为P1;流过电动机的电流为I2,它两端的电压为U2,电动机内阻为R2,消耗的功率为P2,则下列等式正确的是( )A.U1U2=R1R2B.I1I2=U1U2C.P1P2=U1U2D.P1P2=R1R2答案：C解析：串联电路中I1=I2,由于电动机不是纯电阻元件,欧姆定律不再适用,所以U1U2R1R2,U1U2与I1I2关系不确定,故选项A、B错误;由P=UI可知C正确;由于P1=I12R1,但

3、P2I22R2,故选项D错误。5.右图为某一电路的一部分,其中R1=10 ,R2=R3=20 ,下列关于R1、R2、R3消耗电功率P1、P2、P3,以及R1、R2、R3两端的电压U1、U2、U3的关系正确的是()A.U1U2 U3=122B.U1U2 U3=111C.P1P2P3=211D.P1P2P3=122答案：BC解析：分析清楚电路的串并联的关系,根据它们之间的电流和电压的关系,利用电压和功率的公式逐个计算可以求得它们的电压和功率的大小关系。R2和R3并联,并且它们的电阻也是相等的,设R2、R3的电流大小为I,那么R1的电流的大小为2I,所以R1的电压为U1=IR=2I10 ,R2、R3

4、的电压U2=U3=IR=I20 ,所以U1=U2 =U3,选项B正确,A错误;R1的功率为P1=(2I)2R1=(2I)210 ,R2、R3消耗电功率P2=P3=I2R2=I220 ,所以P1P2P3=211,选项C正确,D错误。6.一台标有“220 V66 W”字样的电风扇,内阻是20 ,则电风扇正常工作时,下列说法正确的是()A.通过电动机的电流是 11 AB.电动机消耗的热功率是 1.8 WC.电动机输出的机械能的功率为 66 WD.电动机的效率是 97.3%答案：BD解析：对于电功率的计算,一定要分析清楚是不是纯电阻电路,对于非纯电阻电路,总功率和发热功率的计算公式是不一样的。由P=U

5、I可得电流为I=PU=66220 A=0.3 A,故选项A错误;线圈电阻发热功率为PQ=I2r=0.3220 W=1.8 W,故选项B正确;机械功率为P机=P-PQ=66 W-1.8 W=64.2 W,故选项C错误;效率为机械功率与总功率之比=P机P=64.2W66W=97.3%,故选项D正确。7.如图所示的电路中,输入电压U恒为16 V,灯泡L标有“6 V6 W”字样,电动机线圈的电阻RM=1 。若灯泡恰能正常发光,则下列说法正确的是()A.电动机的输入功率为16 WB.电动机的输出功率为10 WC.电动机的热功率为1 WD.整个电路消耗的电功率为16 W答案：CD解析：电动机两端的电压U1

6、=U-UL=16 V-6 V=10 V,整个电路中的电流I=PLUL=66 A=1 A,所以电动机的输入功率P=U1I=101 W=10 W,故选项A错误;电动机的热功率P热=I2RM=11 W=1 W,则电动机的输出功率P2=P-I2RM=10 W-1 W=9 W,故选项B错误,C正确;整个电路消耗的功率P总=UI=161 W=16 W,故选项D正确。二、计算题8.微型吸尘器的直流电动机的内阻为1 ,当加在它两端的电压为2.0 V时,电流为0.8 A,且能正常工作。求:(1)它的输入功率多大?(2)工作时由发热损失的功率多大?答案：(1)1.6 W(2)0.64 W解析：(1)输入的电功率为

7、P入=IU=0.82.0 W=1.6 W;(2)吸尘器的热功率P热=I2r=0.821 W=0.64 W。等级考素养提升一、选择题(第14题为单选题,第57题为多选题)1.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡均正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论正确的是()A.P甲=3P乙B.P甲3P乙C.P乙=3P甲D.P乙3P甲答案：A解析：设灯泡正常发光时的电流为I,对于甲图,电路的总的电流为3I,此时甲的总功率的大小为P甲=U3I;对于乙图,电流的总电流的大小就为I,此时乙的总功率的大小为P乙=UI,所以P甲=3P乙。2.一台电动机的线圈电阻与一只

8、电炉的电阻相同,都通过相同的电流,在相同时间内()A.电炉两端电压等于电动机两端电压B.电炉两端电压大于电动机两端电压C.电炉放热与电动机放热相等D.电动机消耗的功率小于电炉的功率答案：C解析：设电动机线圈与电炉的电阻为R,通过的电流为I。对电炉,U1It=I2Rt,则U1=IR;对电动机,U2ItI2Rt,则U2IR;所以电炉两端电压小于电动机两端电压,选项A、B错误。据Q=I2Rt可得,在相同时间内电炉放热与电动机放热相等,选项C正确。电炉消耗的功率P1=U1I,电动机消耗的功率P2=U2I;据A项分析知,U2U1,所以电动机消耗的功率大于电炉的功率,选项D错误。3.如图所示,三个电阻R1

9、、R2、R3的阻值相同,允许消耗的最大功率分别为10 W、10 W、4 W,则此电路允许消耗的最大功率为()A.12 WB.15 WC.16 WD.24 W答案：B解析：由题意知R1=R2=R3=R,P1=10 W,P2=10 W,P3=4 W,因为R2与R3并联,则两端电压相等,所以由公式P=U2R知道R2与R3所消耗的功率一样,所以R2、R3在电路中允许最大功率只能是4 W,否则会超过R2的允许功率;把R2与R3看成一个并联电阻R,则电路就是R1与R串联,而串联电路所流过的电流一样,由P=I2R知道,R1与R所消耗功率之比等于P1P=RR=2,所以R1上消耗的功率是并联电阻R上的2倍,如果

10、R2、R3的功率都为4 W,则R的功率就是4 W+4 W=8 W,则R1的功率是28 W=16 W,这样就大于10 W,所以只能是R1功率为10 W,则R是R1功率的一半就是5 W,而R2与R3的消耗功率一样,所以R2与R3的消耗功率均是R的12,为2.5 W,最后计算R1功率为10 W,则R2为2.5 W,R3为2.5 W,所以总功率最大为10 W+2.5 W+2.5 W=15 W,选项B正确。4.如图所示,额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W的白炽灯,接在220 V电路上,使电灯能正常发光,且电路中消耗功率最小的是()答案：B解析：解答本题的关键是注意题目要同时

11、满足两个条件,即灯泡能够正常发光并且消耗的功率还要最小。由于A、B两个灯泡的电阻大小不同,所以直接把A、B串联接入电路的话,A、B的电压不会平分,A、B不会同时正常发光,选项A错误。由于额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W、PB=40 W,由此可知RBRA,把灯泡A与电阻并联的话,会使并联的部分的电阻更小,A、B的电压不会平分,A、B不会同时正常发光,选项C错误。由于额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W、PB=40 W,由此可知RBRA,把灯泡B与电阻并联的话,可以使并联部分的电阻减小,可能使A与并联部分的电阻相同,所以A、B能同时正常发光,并且并联电路消耗的功率与A灯

12、泡的功率相同,所以总功率的大小为200 W;把A、B并联之后与电阻串联接入电路的话,当电阻的阻值与A、B并联的总的电阻相等时,A、B就可以正常发光,此时电阻消耗的功率为A、B灯泡功率的和,所以电路消耗的总的功率的大小为280 W;由B、D的分析可知,正常发光并且消耗的功率最小的为B,选项B正确,D错误。5.在如图所示的电路中,定值电阻R的阻值为20 ,电动机M的线圈电阻为6 ,a、b两端加44 V的恒定电压,电动机恰好正常工作,理想电压表的示数为24 V。下列说法正确的是()A.通过电动机的电流为4 AB.电动机的输入功率为96 WC.电动机线圈在1 min内产生的焦耳热为360 JD.电动机

13、的输出功率为18 W答案：CD解析：解决本题的关键是会灵活运用欧姆定律,以及知道电动机的输出功率等于输入功率减去电动机内部消耗的功率。通过电动机的电流为I=Uab-UR=44-2420 A=1 A,选项A错误;对电动机,电动机的输入功率P=UI=241 W=24 W,发热功率Pr=I2r=126 W=6 W,输出功率P出=P-Pr=18 W,电动机1 min内产生的热量Q=Prt=660 J=360 J,选项B错误,C、D正确。6.如图所示的电路中,输入电压U恒为12 V,灯泡L标有“6 V12 W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.5 。若灯泡恰好能正常发光,则下列说法正确的是()A.电动机的

14、热功率是1 WB.电动机的总功率是12 WC.电动机的输出功率是10 WD.整个电路消耗的电功率是22 W答案：BC解析：电动机两端的电压U1=U-UL=12 V-6 V=6 V,整个电路中的电流I=PLUL=126 A=2 A,所以电动机的总功率P=U1I=62 W=12 W。电动机的热功率P热=I2RM=40.5 W=2 W,则电动机的输出功率P2=P-I2RM=12 W-2 W=10 W,选项A错误,B、C正确。整个电路消耗的功率P总=UI=122 W=24 W,选项D错误。7.有两段同种材料的电阻丝,长度相同,横截面的直径之比为dAdB=12,把它们串联在电路中,则下列说法正确的是()

15、A.它们的电阻之比RARB=41B.通过它们的电流之比IAIB=14C.电子在两段电阻丝中定向移动速度大小之比vAvB=41D.两段电阻丝发热功率之比PAPB=14答案：AC解析：已知A和B是由同种材料制成的且长度相同,A、B的直径之比为12,则横截面积之比为14,根据欧姆定律R=lS,电阻之比RARB=41,选项A正确;因导体A和B串联,所以此时IA=IB,则通过R1与R2的电流之比为11,选项B错误;根据电流的微观表达式I=neSv,A、B材料相同,则n相同,横截面积之比为14,则电子在两段电阻丝中定向移动速度大小之比vAvB=41,选项C正确;由热功率P=I2R可知,两段电阻丝发热功率之

16、比PAPB=41,选项D错误。二、计算题8.某直流电动机提升重物的装置如图所示,重物质量为m=50 kg,电源电压恒为U=220 V,不计各处摩擦,当电动机以v=2 m/s的速率匀速提升重物时,电路中的电流为I=5 A。求:(1)电动机消耗的总功率;(2)电动机输出的机械功率P机;(3)电动机线圈的电阻r。答案：(1)1 100 W(2)1 000 W(3)4 解析：(1)电动机功率P电=UI=2205 W=1 100 W。(2)电动机输出的机械功率P机=mgv=50102 W=1 000 W。(3)内阻消耗的功率P内=P电-P机=1 100 W-1 000 W=100 W由P内=I2r,得电动机线圈的电阻r=10025 =4 。