12.1电路中的能量转化 同步练习（解析版）高中物理人教版（2019）必修第三册

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1、1.电路中的能量转化合格考达标练1.用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要时间t,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110 V时,煮沸一壶水需要时间2tB.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要时间t2C.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间4tD.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间16t答案D解析由公式Q=U2Rt,煮沸一壶水所需的热量为Q=(220V)2Rt。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4t,选项A、B错误。当电压变为原来的14时,时间要变为原来的16倍,即16t,选项C错误,选项

2、D正确。2.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯,各自在额定电压下正常工作了相同的时间。比较它们产生的热量,结果是()A.电风扇最多B.电烙铁最多C.日光灯最多D.一样多答案B解析在三种用电器中,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能,故选项B正确。3.(2020安徽合肥高二上学期期末)有一个电风扇,额定电压为U,额定功率为P,电动机线圈的电阻为R,把它接入电压为U的电路中,下列计算时间t内产生热量的方法中正确的是()A.Q=U2RtB.Q=PU2RtC.Q=PtD.Q=2PU2Rt答案B解析电风扇正常工作时产生的热量是由内阻发热产生的,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt

3、;由于是非纯电阻电路,故IUR,故QU2Rt,故A错误;由于I=PU,Q=I2Rt,故Q=PU2Rt,B正确、D错误;电风扇的功率为P,而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能,所以产生的热量Q3P甲答案B解析设每个灯泡正常工作时的电流为I,则题图甲中电路的总电流为3I,P甲=12V3I,题图乙中电路的总电流为I,P乙=12VI,故有P甲=3P乙,B正确。9.(多选)(2021上海华东师大附中高二上期中)如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线,图中PQ为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4 A时,下列说法正确的是()A.该元器件的阻值为250 B.该元器件的阻值为125 C.该元器件消耗的

4、电功率为20 WD.该元器件消耗的电功率无法求解答案BC解析由题图可知,当电流为0.4A时,电压为50V,则由欧姆定律可知,该元器件的阻值为R=UI=500.4=125,故B正确,A错误;由P=UI可知,该元器件消耗的电功率为20W,故C正确,D错误。10.(2021广西柳江中学高二期中)当纯电阻R两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A.3 V1.8 JB.3 V3.6 JC.6 V1.8 JD.6 V3.6 J答案D解析设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2,通

5、电的时间都为t。由W1=U1q1和W1=U12Rt,可得U1=3V,tR=0.1s/。再由W2=U2q2和W2=U22Rt,可求出U2=6V,W2=3.6J,故选项D正确。11.如图所示的电路中,纯电阻R=20 ,电动机线圈的电阻r=1 ,电路两端电压U=10 V,理想电流表的示数为2.5 A,则:(1)通过电动机的电流为多少?(2)通电1 min,电动机做的有用功为多少?答案(1)2 A(2)960 J解析(1)纯电阻R=20,电压U=10V,故电流IR=UR=0.5A通过电动机的电流I电=I-IR=2.5A-0.5A=2A(2)电动机的总功率P=UI电=102W=20W电动机的发热功率P热

6、=I电2r=221W=4W故电动机的机械功率是P出=P-P热=20W-4W=16W做的有用功W=P出t=1660J=960J12.电饭煲的电路图如图所示,S1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到103 时会自动断开;S2是一个自动温控开关,当温度低于60 时会自动闭合,温度高于80 时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,它在保温状态下是不亮的,黄灯是保温状态下的指示灯。限流电阻R1=R2=500 ,加热电阻丝R3=50 ,两灯的电阻不计。(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温的过程)。(2)简要回答,如果不闭合开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗?(3)计算加热和保温两种

7、状态下,电饭煲的消耗功率之比。答案见解析解析(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时把手动开关S1闭合,这时黄灯短路红灯亮,电饭煲处于加热状态。加热到80时,S2自动断开,S1仍闭合,待电饭煲中水烧干后,温度升高到103时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态。由于电饭煲散热,待温度下降至60时,S2自动闭合,电饭煲重新处于加热状态,待温度上升到80时,又自动断开,电饭煲再次处于保温状态。(2)不能,因为如果不闭合S1,则只能将食物加热至80。(3)设电饭煲处于加热状态时,功率为P1,P1=U2R23=22025050050+500W=1064.8W设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2,则P2=U2R1+R23=2202500+50050500+50W=88.7W所以P1P2=121。5