2024年高中物理第十二章1电路中的能量转化检测新人教版必修第三册

第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化基础过关练题组一电功和电功率1.(2024江苏淮安涟水一中月考)LED灯可将电能高效转化为光能,在日常生活中得到普遍应用。某LED灯的额定电压为5.0V,额定功率为3.0W,其照光明度与25W的白炽灯相当。该LED灯在额定电压下工作时的电流为()A.0.25AB.0.60AC.1.7AD.3.0A2.一台1.5匹变频空调预设为16℃时平均功率为1100W,预设26℃时平均功率为600W。学校寝室每晚有200台该型号的空调工作,设定温度都由原来的16℃改为26℃,则一个月内学校夜间节约的电能最接近下列哪个数据()A.20kW·hB.3×102kW·hC.2×104kW·hD.3×106kW·h3.(2024广西柳江中学期中)当纯电阻R两端加上某一稳定电压时,在某段时间内通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J。在相同时间内使0.6C的电荷通过该电阻,则其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A.3V1.8JB.3V3.6JC.6V1.8JD.6V3.6J4.甲、乙两灯分别标有“6V3W”和“6V6W”字样,先将两灯串联后接在电压为U的电路中,甲灯的功率为P1;再将两灯并联后接在同一电压下,乙灯的功率为P2。两次灯泡均平安,忽视温度对灯丝电阻的影响,则P1∶P2为()A.9∶2B.2∶9C.4∶9D.1∶95.(2024江西南昌中学模拟)如图所示,电路两端的电压U保持不变,电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1∶R2∶R3是()A.1∶1∶1B.4∶1∶1C.1∶4∶4D.1∶2∶26.A、B两灯的额定电压都是110V,A灯的额定功率PA=100W,B灯的额定功率PB=40W,若将两灯同时接入电压恒为220V的电路上,且使两灯均能正常发光,同学们设计了如图所示的甲、乙两种电路,则甲、乙两电路消耗的电功率之比为()A.2∶7B.2∶5C.5∶7D.3∶7题组二焦耳定律7.有一台电风扇额定电压为U,额定功率为P,额定电流为I,线圈电阻为R,将电风扇接入电压为U的电路中,则t时间内电风扇产生的热量为()A.Q=PtB.Q=I2RtC.Q=UItD.Q=U28.如图所示为家用电阻丝电炉,现将甲、乙两电阻丝电炉分别接入电路中,正常工作时,它们的电阻分别为R甲、R乙,R甲=45R乙,通过它们的电流分别为I甲、I乙,I甲=54I乙,则在相等的时间内,甲、乙两电阻丝电炉产生的热量之比为(A.25∶16B.16∶25C.5∶4D.4∶59.(2024福建漳州八校联考)通过电阻R的电流为I时,在t时间内产生的热量为Q。若电阻为2R,电流为I2,则在t时间内产生的热量为(A.4QB.2QC.Q2D.题组三电路中的能量转化10.(2024湖北武汉武昌四校联考)(多选)电动机线圈的电阻为R,电动机正常工作时,两端的电压为U,通过的电流为I,若工作的时间为t,则下列说法中正确的是()A.电动机消耗的电能为UItB.电动机消耗的电能为I2RtC.电动机线圈产生的热量为I2RtD.电动机线圈产生的热量为U211.(2024北京海淀期中)(多选)现有一台排风扇,如图所示,排风扇电动机的线圈电阻为0.2Ω,当它两端电压为110V时,通过的电流为5A。则这台排风扇()A.每分钟消耗的电能是33000JB.每分钟产生的热量为300JC.输出功率是545WD.工作效率是82.5%12.(2024江苏苏州木渎高级中学月考)如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电起先后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,不考虑充电过程中手机待机时的耗电,则时间t内()A.充电宝输出的电功率为UI+I2rB.充电宝产生的热功率为I2rC.手机电池产生的焦耳热为U2D.手机电池储存的化学能为UIt-I2rt实力提升练题组一非纯电阻电路功率的计算1.(2024甘肃兰州一中期中)如图所示,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()A.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60W2.(2024湖北武汉钢城四中期中)如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,电流表为志向电流表,恒定电压U=24V,电解槽内阻rA=2Ω,S1闭合,S2、S3断开时,电流表示数为6A;S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为5A,且电动机输出功率为95W;S1、S2、S3都闭合时,电流表示数为16A。求:(1)电炉子的电阻及发热功率;(2)电动机的内阻;(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率。题组二含电动机电路的分析3.(2024黑龙江大庆铁人中学月考)(多选)在如图所示的电路中,定值电阻R的阻值为10Ω,电动机的线圈阻值为2Ω,a、b端加有44V的恒定电压,电压表(不计其电阻对电路的影响)的示数为24V,由此可知()A.通过电动机的电流为12AB.通过电动机的电流为2AC.电动机消耗的总功率为48WD.电动机输出的功率为8W4.(2024山东师范高校附中月考)如图是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物,它被细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S,重物P以速度v匀速上升,这时电流表和电压表的示数分别是5.0A和100V。已知v=0.7m/s,m=50kg,不计空气阻力,不计电动机内各部件间的摩擦,g取10m/s2。求:(1)绳对重物做功的机械功率P机;(2)电动机的机械效率;(3)电动机线圈的电阻R。

答案全解全析第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化基础过关练1.B已知LED灯的额定电压为5.0V,额定功率为3.0W,则LED灯在额定电压下工作时的电流I=PU=3.052.C由题意知,200台该型号的空调在t0=1h的时间内节约的电能为E0=0.5×200kW·h=100kW·h,一个月内学校夜间运用空调时间约为t=7×30h=210h,所以一个月内学校夜间节约的电能E=E0×tt0=100×210kW·h=2.1×104kW·h。与C项的数据接近,故选3.D设两次加在电阻R两端的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t。由W1=U1q1和W1=U12Rt,可得U1=3V,tR=0.1s/Ω。再由W2=U2q2和W2=U22Rt,可求出U4.B由题可知,甲、乙两灯的额定电压相同,额定功率之比为1∶2,由P=U2R可得两灯的电阻之比为2∶1,串联电路中电流到处相等,所以两灯两端电压之比是2∶1,由串联电路电压特点知U甲=23U,由并联电路电压特点知U乙=U,由P=U2R可得P1∶P5.C三个电阻消耗的功率一样大,则有U232R2=U232R3,得R2=R3,所以通过R1的电流是通过R2电流的2倍,则有(2I)2R1=I2R2,得R1=R26.CA灯泡的额定电流为IA=PAUA=1011A,B灯泡的额定电流为IB=PBUB=411A,甲图电路的功率为P甲=IAU=200W,乙图电路的功率为P乙=(I甲+I乙)U=280W,甲、乙两电路消耗的电功率之比7.B电风扇正常工作时产生的热量是由电阻发热产生的,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt,B正确。由于是非纯电阻电路,欧姆定律不适用,故A、C、D错误。8.C依据Q=I2Rt可得Q甲Q乙=I甲2R甲tI乙9.C依据Q=I2Rt,若电阻变为原来的2倍,电流变为原来的12,时间不变,则产生的热量变为原来的1210.AC电动机正常工作时,两端的电压为U,通过的电流为I,工作的时间为t,所以电动机消耗的电能为UIt,A正确。电动机为非纯电阻用电器,其线圈产生的热量为I2Rt,由于U>IR,则UIt>I2Rt,且I2Rt<U2Rt,C正确,B、11.ABC排风扇的电功率P=UI=110×5W=550W,每分钟消耗的电能E=Pt=550×60J=33000J,选项A正确;每分钟产生的热量为Q=I2rt=52×0.2×60J=300J,选项B正确;排风扇的输出功率P出=UI-I2r=545W,选项C正确;排风扇的工作效率是η=P出P×100%=99%,选项12.D充电宝的输出电压为U、输出电流为I,所以充电宝输出的电功率为UI,选项A错误;充电宝内的电流也是I,但其内阻未知,所以无法推断充电宝产生的热功率,选项B错误;充电宝给手机电池充电时,充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能,一部分转化为手机电池产生的焦耳热,手机电池产生的焦耳热应为I2rt,不是U2rt,依据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为UIt-I2rt,选项实力提升练1.C灯泡正常发光,说明电解槽和灯泡两端电压均为110V,且电流I=I灯=P灯U灯=60W110V,则电解槽消耗的功率P=P灯=60W,C正确,A错误;电解槽的发热功率P热=I2R=1.3W,B错误;整个电路消耗的功率P总=220V×易错警示求电功、电热须要留意:(1)所求的电路中是否含有非纯电阻用电器;(2)若电路是纯电阻电路,如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅,电烙铁等构成的电路,电流做功全部转化为内能,电功等于电热,即W=Q或IUt=I2Rt,在计算电热和电功时,可采纳公式W=Q=UIt=Pt=I2Rt=U2R(3)若电路是非纯电阻电路,如电路中含有电动机、电解槽、日光灯等,或给蓄电池充电的电路,电流做功除转化为内能外,还转化为机械能、化学能等,此时有W>Q,即IUt>I2Rt,此种状况下,电功只能用公式W=IUt进行计算,电热只能用公式Q=I2Rt计算。2.答案(1)4Ω144W(2)1Ω(3)70W解析(1)电炉子为纯电阻元件,由欧姆定律得RN=UIN=其发热功率为PN=UIN=24×6W=144W(2)电动机为非纯电阻元件,由能量守恒定律得UIM=IM2rM代入数据解得rM=1Ω(3)当S1、S2、S3都闭合时,三个用电器的电压都为24V,故流过N的电流为6A,流过电动机M的电流为5A,设流过电解槽A的电流为IA,则IA=16A-6A-5A=5A故在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为P化=UIA-IA2r3.BC电动机和定值电阻串联,可得IR=U-UM,代入数据可得I=2A,选项A错误,B