2024-2025学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化作业含解析新人教版必修3

PAGEPAGE4第1节电路中的能量转化A组·基础达标1．如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8V，乙电路两端的电压为16V．调整变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是()A．P甲<P乙 B．P甲>P乙C．P1>P2 D．P1＝P2【答案】D【解析】由灯都正常发光可知，R1中电流是R2中电流二倍，R1两端电压是R2两端电压的二分之一，两变阻器消耗的功率相等，两电路中消耗的总功率相等，D正确，A、B、C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，其主要缘由是()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【答案】C【解析】由热功率P＝I2R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，故电烙铁很烫而导线不怎么热，C正确．3．如图所示，A、B两点间电压为18V，R1＝0.2Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2Ω，电路中的电流是25A，则此电路中电能转化为机械能的效率是()A．72% B．28%C．55.6% D．44.4%【答案】D【解析】电路中总的电功率P＝UI＝450W，电路中的热功率P热＝I2(R1＋r)＝250W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝eq\f(P－P热,P)×100%≈44.4%，D正确．4．两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压UA>UB，则下列说法正确的是()A．两灯正常发光时，灯泡的电流强度IA>IBB．两灯电阻RA<RBC．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PA<PBD．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PA′<PB′【答案】D【解析】由P＝eq\f(U2,R)可知RA>RB，由P＝UI可知额定电流IA<IB．两灯串联后，由串联电路的功率安排关系可知P∝R，所以PA>PB；两灯并联后，由并联电路的功率安排关系可知P∝eq\f(1,R)，所以PA′<PB′．5．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10V10W”，B灯“60V60W”，C灯“20V20W”，D灯“20V20W”．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()A．PB>PD>PA>PC B．PB>PA>PD＝PCC．PB>PD>PC>PA D．PA>PC>PD>PB【答案】B【解析】由R＝eq\f(U2,P)可知，灯的电阻RA＝10Ω，RB＝60Ω，RC＝RD＝20Ω，C、D并联部分的电阻为R并＝10Ω，电路中RB>RA＝R并，由串联电路的功率关系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝eq\f(P并,2)，故PB>PA>PD＝PC，B正确．6．功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当．假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W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，估算出全国一年节约的电能最接近()A．8×108kW·h B．8×1010kW·hC．8×1011kW·h D．8×1013kW·h【答案】B【解析】因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60W和10W，则每户家庭每天节约的电能为(60－10)×10－3×2×6kW·h＝0.6kW·h，所以全国一年节约的电能为0.6×4×108×365kW·h＝8.76×1010kW·h，B正确，A、C、D错误．7．如图所示为甲、乙两灯泡的I－U图像，依据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220V的电路中时实际发光的功率分别约为()A．15W、30W B．30W、40WC．40W、60W D．60W、100W【答案】C【解析】由图像可知，当U＝220V时，通过甲、乙两灯的电流分别为I甲＝0.18A、I乙＝0.27A，则P甲＝UI甲≈40W，P乙＝UI乙≈60W，C正确．8．下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热1min产生的热量为()电热水壶型号SP—356A额定电压220V额定功率1800W额定频率50Hz额定容量1.5LA．1.80×103J B．1.10×104JC．1.32×104J D．1.08×105J【答案】D【解析】由铭牌可知，电热水壶的功率为1800W，所以正常加热1分钟产生的热量为Q＝Pt＝1800×60J＝1.08×105J．9．一台线圈电阻为2Ω的电动机接在110V的电路中工作时，通过电动机的电流为10A，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．【答案】1100W200W900W82%【解析】电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率P′＝IU＝10×110W＝1100W发热功率P热＝I2R＝102×2W＝200W转化成的机械功率P＝P′－P热＝1100W－200W＝900W机械效率η＝eq\f(P,P1)×100%＝eq\f(900,1100)×100%≈82%．B组·实力提升10．(多选)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1.3WC．电解槽消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为60W【答案】BC【解析】灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流I＝I灯＝eq\f(60W,110V)，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正确；整个电路消耗的功率P总＝220V×eq\f(60W,110V)＝120W，D错误．11．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW．不载人时测得电动机中的电流为5A，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60kg，g取10m/s2)【答案】25人【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P1＝IU＝5×380W＝1900W＝1.9kWn个人以恒定速度v＝0.4m/s向上移动所需功率为P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0kW所以n＝eq\f(P2,mgvsinθ)＝eq\f(3.0×103,60×10×0.4×\f(1,2))＝25(人)．12．一台小型电动机在3V的电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A．在30s内可使该物体被匀速提升3m．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻．【答案】(1)0.6W(2)6J(3)5Ω【解析】(1)电动机的输入功率P入＝UI＝3×0.2W＝0.6W．(2)电动机提升