人教版必修第三册2020-2021学年高中物理课时分层作业13电路中的能量转化含解析

1、精选优质文档-倾情为你奉上课时分层作业(十三)电路中的能量转化(时间：40分钟分值：100分)合格基础练一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，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2t sB当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t sC当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t sD当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要8t sB由公式Qt，煮沸一壶水所需的热量为Qt J。当电压变为原来的时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t s，选项A错误，

2、B正确。当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16t s，选项C、D错误。2如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是()A导线有绝缘皮，隔热效果好B导线较长，散热比电烙铁快C导线的电阻远小于电烙铁的电阻D通过导线的电流小于通过电烙铁的电流C由QI2Rt可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故通电一段时间后电烙铁很烫而导线不怎么热，选项C正确。3如图所示，A、B两点间电压为18 V，R10.2 ，电动机M线圈的电阻也是0.2 ，电路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是()A72%B28%C

3、55.6%D44.4%D电路中总的电功率PUI450 W，电路中的热功率P热I2(R1r)250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为×100%44.4%，D正确。4电阻R和电动机串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有()AU1U2，Q1Q2BU1U2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2DW1W2，Q1Q2A电动机是非纯电阻，其两端电压U2IRU1，B错误；电流做的功W1IU1t，W2IU2t，因

4、此，W1W2，C错误；产生的热量由QI2Rt可判断Q1Q2，A正确，D错误。5现有一显示屏是由某种型号的LED灯组成的，每只灯在不同电压下发出不同颜色的光，发光时的工作电流均约为20 mA。当电压为1.4 V时发红光；当电压为1.8 V时发黄光；当电压为3.2 V时发蓝光。已知该显示屏面积为3 m2,1 m2灯的数量为1.0×104个，则当整个显示屏上所有LED灯都发光时，LED灯的总电功率最接近()A1×102 WB1×103 WC1×104 WD1×106 WB总LED灯的个数为3×104个，假设全部都发红光，则总功率为PnIU3

5、×104×0.02×1.4 W840 W，如果都发蓝光，则PnIU3×104×0.02×3.2 W1 920 W，因此答案应该为B。6如图所示为甲、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220 V的电路中时实际发光的功率分别约为()A15 W、30 WB30 W、40 WC40 W、60 WD60 W、100 WC由图像可知，当U220 V时，通过甲、乙两灯的电流分别为I甲0.18 A、I乙0.27 A，则P甲UI甲40 W，P乙UI乙60 W，C正确。二、非选择题(14分)7一台线圈电阻为2 的电动机

6、接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率。解析电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率PIU10×110 W1 100 W发热功率P热I2R102×2 W200 W转化成的机械功率PPP热1 100 W200 W900 W机械效率×100%×100%82%。答案1 100 W200 W900 W82%等级过关练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均

7、用10 W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近()A8×108 kW·hB8×1010 kW·hC8×1011 kW·hD8×1013 kW·hB因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W和10 W，则每户家庭每天节省的电能为(6010) × 103 ×2×6 kW·h0.6 kW·h，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365 kW·h8.76×1

8、010 kW·h，B正确，A、C、D错误。2如图所示，有一内电阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 V60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A电解槽消耗的电功率为120 WB电解槽的发热功率为60 WC电解槽消耗的电功率为60 WD电路消耗的总功率为60 WC灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流II灯，则电解槽消耗的功率PP灯60 W，选项C正确，A错误；电解槽的发热功率P热I2R1.3 W，B错误；整个电路消耗的功率P总220 V×120 W，D错误。3如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A

9、灯“10 V10 W”，B灯“60 V60 W”，C灯“20 V20 W”，D灯“20 V20 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是()APB>PD>PA>PCBPB>PA>PDPCCPB>PD>PC>PADPA>PC>PD>PBB由R可知，灯的电阻RA10 ，RB60 ，RCRD20 ，C、D并联部分的电阻为R并10 ，电路中RB>RAR并，由串联电路的功率关系知PB>PAP并，而PCPD，故PB>PA>PDPC，B正确。4.(多选)如图所示，L1、L

10、2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定电压，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是()AL1亮度不变，L2变暗BL1变暗，L2变亮C电路消耗的总功率减小D经过滑动变阻器的电流减小BCD当滑动变阻器的触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，R总变大，I总减小，由P1IR1知L1实际功率变小，即亮度变暗；U并UI总R1变大，由P2知L2的实际功率变大，L2变亮，P总UI总变小，I变I总I2 ，由于I2变大，所以I变变小。二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(12分)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速度向斜

11、上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60 kg，g取10 m/s2)解析设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态。该状态下，扶梯自身移动所需功率为P1IU5×380 W1 900 W1.9 kW，n个人以恒定速度v0.4 m/s向上移动所需功率为P2P出P1(4.91.9)kW3.0 kW，所以n25(人)。答案25人6(14分)如图是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到稳压电源上，当开头接通“加热”挡时，电热丝以

12、额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的，电流为1.40 A，已知分压电阻的阻值是R100 。求：(1)保温时，电阻R两端的电压；(2)稳压电源输出的电压；(3)电热丝的额定功率。解析(1)电阻R两端的电压为URIR1.40×100 V140 V。(2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则r·解得：r50 。所以电源电压为UI(Rr)1.40×(10050) V210 V。(3)电热丝的额定功率为P W882 W。答案(1)140 V(2)210 V(3)882 W赠送：高中地理第五章 4抛体运动的规律A

13、组：合格性水平训练1(平抛运动的理解)关于平抛运动，下列说法正确的是()A平抛运动是非匀变速运动B平抛运动是匀速运动C平抛运动是匀变速曲线运动D平抛运动的物体落地时的速度可能是竖直向下的答案C解析做平抛运动的物体只受重力作用，产生恒定的加速度，是匀变速运动，其初速度与合外力不共线，是曲线运动，故平抛运动是匀变速曲线运动，A、B错误，C正确；平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，故落地时的速度是水平方向的分速度和竖直方向的分速度的合速度，其方向一定与竖直方向(或水平方向)有夹角，D错误。2(平抛运动的理解)从离地面h高处投出A、B、C三个小球，A球自由下落，B球以速度

14、v水平抛出，C球以速度2v水平抛出，则它们落地时间tA、tB、tC的关系是(不计空气阻力)()AtAtBtC BtAtBtCCtAtBtC DtAtBtC答案D解析平抛运动物体的飞行时间仅与高度有关，与水平方向的初速度大小无关，故tBtC，而平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以tAtBtC，D正确。3.(平抛运动规律的应用)(多选)两个物体做平抛运动的轨迹如图所示，设它们抛出的初速度分别为va、vb，从抛出至碰到台上的时间分别为ta、tb，则()Avavb BvavbCtatb Dtatb答案AD解析由题图知，hbha，因为hgt2，所以tatb，又因为xv0t，且xaxb，所以vavb，

15、A、D正确。4.(平抛运动规律的应用)如图所示，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是()Atatb，vavb Btatb，vavbCtatb，vavb Dtatb，vavb答案A解析由于小球b距地面的高度小，由hgt2可知tbta，而小球a、b运动的水平距离相等，由xv0t可知，vavb。由此可知A正确。5(平抛运动规律的应用)(多选)物体以初速度v0水平抛出，若不计空气阻力，重力加速度为g，则当其竖直分位移与水平分位移相等时，以下说法中正确的是()A竖直分速度

16、等于水平分速度B瞬时速度大小为v0C运动的时间为D运动的位移大小为答案BCD解析由位移相等可知v0tgt2，解得t，又由于vygt2v0，所以vv0，sv0t，故A错误，B、C、D正确。6.(平抛运动规律的应用)斜面上有P、R、S、T四个点，如图所示，PRRSST，从P点正上方的Q点以速度v水平抛出一个物体，物体落于R点，若从Q点以速度2v水平抛出一个物体，不计空气阻力，则物体落在斜面上的()AR与S间的某一点 BS点CS与T间某一点 DT点答案A解析平抛运动的时间由下落的高度决定，下落的高度越高，运动时间越长。如果没有斜面，从Q点以速度2v平抛，物体下落至与R等高时，其位置恰位于S点的正下方

17、的一点，但实际当中斜面阻碍了物体的下落，物体会落在R与S点之间斜面上的某个位置，A项正确。7.(与斜面结合的平抛运动问题)两个相同高度的斜面倾角分别为30°、60°，两小球分别由斜面顶端以相同水平速度v水平抛出，如图所示，不计空气阻力，假设两球都能落在斜面上，则分别向左、右两侧抛出的小球下落高度之比为()A12 B31C19 D91答案C解析根据平抛运动的规律以及落在斜面上的特点可知，xvt，ygt2，tan，分别将为30°、60°代入可得两球平抛所经历的时间之比为13，两球下落高度之比为19，C正确。8.(与斜面结合的平抛运动问题)跳台滑雪是勇敢者的运

18、动，运动员在专用滑雪板上，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆，这项运动极为壮观。设一位运动员由a点沿水平方向跃起，到山坡b点着陆，如图所示。测得a、b间距离L40 m，山坡倾角30°，山坡可以看成一个斜面。试计算(不计空气阻力，g取10 m/s2)：(1)运动员起跳后在空中从a到b飞行的时间；(2)运动员在a点的起跳速度大小。答案(1)2 s(2)10 m/s解析(1)运动员做平抛运动，其位移为L，将位移分解，其竖直方向上的位移Lsingt2解得t s2 s。(2)水平方向上的位移Lcosv0t解得运动员在a点的起跳速度v010 m/s。B组：等级性水平训

19、练9(综合)如图所示，从一根内壁光滑的空心竖直钢管A的上端边缘，沿直径方向向管内水平抛入一钢球，球与管壁多次相碰后落地(球与管壁相碰时间不计)。若换一根等高但较粗的内壁光滑的空心竖直钢管B，用同样的方法抛入此钢球，则运动时间()A在A管中的球运动时间长B在B管中的球运动时间长C在两管中的球运动时间一样长D无法确定答案C解析小球被抛出后，做平抛运动，与管壁发生碰撞，水平方向速度反向，竖直方向速度不变，竖直方向仍然只受重力，做自由落体运动，小球的落地时间只取决于竖直高度，所以从同一高度水平抛出，小球在空中的运动时间不会改变。故选C。10.(与斜面结合的平抛运动问题)如图所示，从倾角为的斜面上的A点

20、，以水平速度v0抛出一个小球，不计空气阻力，它落在斜面上B点所用的时间为()A. B. C. D.答案B解析设小球落在B点时竖直速度为vy，速度与水平方向的夹角为，由推论知tan2tan，而且tan，所以vy2v0tan，故t，B正确。11.(与斜面结合的平抛运动问题)一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。则小球在竖直方向下落的距离与水平方向通过的距离之比为()Atan B2tan C. D.答案D解析设小球在竖直方向下落的距离y与水平方向通过的距离x之比等于tan，即tan，如图所示。又tan，tan2tan，所以tan，故D正确。12.(一般

21、抛体运动问题)(多选)如图所示，水平地面上不同位置的三个小球斜上抛，沿三条不同的路径运动最终落在同一点，三条路径的最高点是等高的，若忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是()A沿路径1抛出的小球落地的速率最大B沿路径3抛出的小球在空中运动的时间最长C三个小球抛出的初速度竖直分量相等D三个小球抛出的初速度水平分量相等答案AC解析根据运动的合成与分解，将初速度分解为竖直方向和水平方向的分速度，三个小球上升高度相同，根据h可知三个小球抛出的初速度竖直分量相等，故C正确；由t及对称性可知，三个小球在空中运动的时间相等，所以B错误；由于沿路径1抛出的小球水平位移最大，而运动时间相等，可知沿路径1抛出的小球

22、水平分速度最大，根据平行四边形定则可知沿路径1抛出的小球落地的速率最大，故A正确，D错误。13.(平抛运动规律的应用)如图所示，一小球从平台上水平抛出，恰好落在平台前一倾角为53°的斜面顶端并刚好沿斜面下滑，已知平台到斜面顶端的高度为h0.8 m，不计空气阻力，取g10 m/s2。(sin53°0.8，cos53°0.6)求：(1)小球水平抛出的初速度v0的大小；(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离x。答案(1)3 m/s(2)1.2 m解析(1)设小球到达斜面顶端时竖直方向分速度为vy，则2ghv，又tan，代入数据解得v03 m/s。(2)设从平台运动到斜面顶端

23、的时间为t，则hgt2，又xv0t，代入数据解得x1.2 m。14.(平抛运动规律的应用)如图所示，水平地面上有一个坑，其竖直截面为半圆，ab为沿水平方向的直径。若在a点以初速度v0沿ab方向抛出一小球，小球会击中坑壁上的c点。已知c点与水平地面的距离为圆半径的一半，求圆的半径。答案解析如图所示，h，则OdR，小球做平抛运动的水平位移xRR，竖直位移yh，根据ygt2，xv0t，联立以上各式解得R。赠送：高中地理第五章 4抛体运动的规律A组：合格性水平训练1(平抛运动的理解)关于平抛运动，下列说法正确的是()A平抛运动是非匀变速运动B平抛运动是匀速运动C平抛运动是匀变速曲线运动D平抛运动的物体

24、落地时的速度可能是竖直向下的答案C解析做平抛运动的物体只受重力作用，产生恒定的加速度，是匀变速运动，其初速度与合外力不共线，是曲线运动，故平抛运动是匀变速曲线运动，A、B错误，C正确；平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，故落地时的速度是水平方向的分速度和竖直方向的分速度的合速度，其方向一定与竖直方向(或水平方向)有夹角，D错误。2(平抛运动的理解)从离地面h高处投出A、B、C三个小球，A球自由下落，B球以速度v水平抛出，C球以速度2v水平抛出，则它们落地时间tA、tB、tC的关系是(不计空气阻力)()AtAtBtC BtAtBtCCtAtBtC DtAtBtC答案

25、D解析平抛运动物体的飞行时间仅与高度有关，与水平方向的初速度大小无关，故tBtC，而平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以tAtBtC，D正确。3.(平抛运动规律的应用)(多选)两个物体做平抛运动的轨迹如图所示，设它们抛出的初速度分别为va、vb，从抛出至碰到台上的时间分别为ta、tb，则()Avavb BvavbCtatb Dtatb答案AD解析由题图知，hbha，因为hgt2，所以tatb，又因为xv0t，且xaxb，所以vavb，A、D正确。4.(平抛运动规律的应用)如图所示，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两

26、抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是()Atatb，vavb Btatb，vavbCtatb，vavb Dtatb，vavb答案A解析由于小球b距地面的高度小，由hgt2可知tbta，而小球a、b运动的水平距离相等，由xv0t可知，vavb。由此可知A正确。5(平抛运动规律的应用)(多选)物体以初速度v0水平抛出，若不计空气阻力，重力加速度为g，则当其竖直分位移与水平分位移相等时，以下说法中正确的是()A竖直分速度等于水平分速度B瞬时速度大小为v0C运动的时间为D运动的位移大小为答案BCD解析由位移相等可知v0tgt2，解得t，又由于vygt2v0，所以vv0，sv0t

27、，故A错误，B、C、D正确。6.(平抛运动规律的应用)斜面上有P、R、S、T四个点，如图所示，PRRSST，从P点正上方的Q点以速度v水平抛出一个物体，物体落于R点，若从Q点以速度2v水平抛出一个物体，不计空气阻力，则物体落在斜面上的()AR与S间的某一点 BS点CS与T间某一点 DT点答案A解析平抛运动的时间由下落的高度决定，下落的高度越高，运动时间越长。如果没有斜面，从Q点以速度2v平抛，物体下落至与R等高时，其位置恰位于S点的正下方的一点，但实际当中斜面阻碍了物体的下落，物体会落在R与S点之间斜面上的某个位置，A项正确。7.(与斜面结合的平抛运动问题)两个相同高度的斜面倾角分别为30&#

28、176;、60°，两小球分别由斜面顶端以相同水平速度v水平抛出，如图所示，不计空气阻力，假设两球都能落在斜面上，则分别向左、右两侧抛出的小球下落高度之比为()A12 B31C19 D91答案C解析根据平抛运动的规律以及落在斜面上的特点可知，xvt，ygt2，tan，分别将为30°、60°代入可得两球平抛所经历的时间之比为13，两球下落高度之比为19，C正确。8.(与斜面结合的平抛运动问题)跳台滑雪是勇敢者的运动，运动员在专用滑雪板上，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆，这项运动极为壮观。设一位运动员由a点沿水平方向跃起，到山坡b点着陆，

29、如图所示。测得a、b间距离L40 m，山坡倾角30°，山坡可以看成一个斜面。试计算(不计空气阻力，g取10 m/s2)：(1)运动员起跳后在空中从a到b飞行的时间；(2)运动员在a点的起跳速度大小。答案(1)2 s(2)10 m/s解析(1)运动员做平抛运动，其位移为L，将位移分解，其竖直方向上的位移Lsingt2解得t s2 s。(2)水平方向上的位移Lcosv0t解得运动员在a点的起跳速度v010 m/s。B组：等级性水平训练9(综合)如图所示，从一根内壁光滑的空心竖直钢管A的上端边缘，沿直径方向向管内水平抛入一钢球，球与管壁多次相碰后落地(球与管壁相碰时间不计)。若换一根等高但

30、较粗的内壁光滑的空心竖直钢管B，用同样的方法抛入此钢球，则运动时间()A在A管中的球运动时间长B在B管中的球运动时间长C在两管中的球运动时间一样长D无法确定答案C解析小球被抛出后，做平抛运动，与管壁发生碰撞，水平方向速度反向，竖直方向速度不变，竖直方向仍然只受重力，做自由落体运动，小球的落地时间只取决于竖直高度，所以从同一高度水平抛出，小球在空中的运动时间不会改变。故选C。10.(与斜面结合的平抛运动问题)如图所示，从倾角为的斜面上的A点，以水平速度v0抛出一个小球，不计空气阻力，它落在斜面上B点所用的时间为()A. B. C. D.答案B解析设小球落在B点时竖直速度为vy，速度与水平方向的夹角为，由推论知tan2tan，而且tan，所以vy2v