12-1-电路中的能量转化(课后练习)-高中物理人教版(2019)必修第三册

12.1电路中的能量转化课后练1.某同学研究白炽灯得到某白炽灯的U－I曲线如图所示．图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则()A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβC.在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0D.在A点，白炽灯的电阻可表示为2.如图为某两个电阻的U-I图像，则R1：R2，把两电阻串联后接入电路，则消耗功率P1：P2，并联后接入电路，消耗功率之比，分别为（）A.2∶1、2∶1、1∶2 B.2∶1、1∶2、2∶1C.1∶2、1∶2、2∶1 D.1∶2、2∶1、1∶23.一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图甲所示，若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，则下列说法中正确的是()A.P1＝4P2 B.PD＝ C.PD＝P2 D.P1＜4P24.四盏灯泡接成如图所示的电路．a、c灯泡的规格为“220V40W”，b、d灯泡的规格为“220V100W”，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率．则下列选项正确的是（）A. B.C. D.5.关于电功W和电热Q的说法正确的是（）A.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于QC.W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立D.W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立6.如图所示，电动机M的线圈电阻为r，接入电压恒为U的电源时，电动机正常工作，此时电动机中通过的电流为I、消耗的电功率为P、线圈电阻的发热功率为P热、输出的机械功率为P出．则下列关系式正确的是A. B.P=IU+I2rC. D.P出=IU-I2r7.如图有一内电阻为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.电解槽消耗的电功率为60WC.电解槽的发热功率为60WD.电路消耗的总功率为60W8.一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是，则下列说法中正确的是（）A.电饭煲的电阻为，洗衣机电动机线圈的电阻为B.电饭煲消耗的电功率为，洗衣机电动机消耗的电功率为C.内电饭煲消耗的电能为，洗衣机电动机消耗的电能为D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍9.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成．当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W．关于该电吹风，下列说法正确的是()A.电热丝的电阻为55ΩB.电动机的电阻为ΩC.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000JD.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J10.长为L的均匀金属丝总电阻为R，弯成如图所示的圆形闭合导线环，A、B、C、D四点将圆环等分。将A、C两点接入电压恒为U的电源上时，圆环消耗的功率为P。若将A、B两点接入同样的电源上时，圆环消耗的功率为A. B. C. D.2P11.A、B为“220V100W”的两盏相同的灯泡，C、D为“220V40W”的两盏相同的灯泡.现将四盏灯泡接成3.如图所示的电路，并将两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD.则实际功率的大小关系为()A.PA＝PB，PC＝PDB.PA＝PD＞PB＝PCC.PD＞PA＞PB＞PCD.PB＞PC＞PD＞PA12.如图所示，用输出电压为1.4V、输出电流为100mA的充电器对内阻为2Ω的镍—氢电池充电．下列说法正确的是（）A.电能转化为化学能的功率为0.12WB.充电器输出的电功率为0.14WC.充电时，电池消耗的热功率为0.02WD.充电器把0.14W的功率储存在电池内13.如表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则（）自重40kg额定电压48V载重75kg额定电流12A最大行驶速度20km/h额定输出功率350WA.电动机的输入功率为576WB.电动机的内电阻为4ΩC.该车获得的牵引力为104ND.该车受到的阻力为63N14.如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升。已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()A.电源内阻B.电源内阻C.如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D.如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小15.如图所示，M为电动机，N为电炉子，电炉子的电阻R=4Ω，电动机的内阻r=1Ω，恒定电压U=12V。当S1闭合、S2断开时，电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，电流表A示数为I2=5A；求：(1)示数I1及电炉子发热功率各多大；(2)电动机的输出功率是多少？16.如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1Ω，电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，物体A重20N，不计摩擦力，求：（1）电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？（2）电动机的输入功率和输出功率各是多少？（3）10s内，可以把重物A匀速提升多高？（4）这台电动机的机械效率是多少？参考答案1.CD【详解】A.由图示图象可知，随电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻变大，故A错误；B.在A点，白炽灯的电阻：由于纵坐标与横坐标的标度可能不同，所以不能用计算电阻值，更不能用计算，故B错误C.在A点，白炽灯的电功率：故C正确；D.由欧姆定律可知，在A点，白炽灯的电阻：故D正确.2.A【详解】根据U-I图线，电压相等时，电流和电阻成反比，则串联电路的特点是：电流处处相等，电功率和电阻成正比，则把两电阻串联后接入电路，消耗功率之比为并联电路的特点是：各部分电压相等，电功率和电阻成反比，则并联后接入电路，消耗功率之比故选A。3.D【详解】AD.由欧姆定律可知，电流ID＜I2，又I1＝I2＋ID，故I1＜2I2，根据P＝I2R，则有P1＜4P2；A错误，D正确.B.由于电阻器D与电阻R2的并联电阻R＜R1，所以D两端的电压小于，且D阻值变大，则PD＜；B错误.C.由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相等．当三者按照题图乙所示的电路连接时，电阻器D两端的电压小于U，由题图甲可知，电阻器D的电阻增大，则有RD＞R1＝R2，而RD与R2并联，电压相等，根据P＝，则有PD＜P2；C错误.4.A【详解】由题意可知，故，由串联电路的特点可知根据,故，，，所以选A正确，BCD错误；故选A．5.B【分析】纯电阻电路，电功可用公式计算，也可用公式计算，非纯电阻电路，电功用公式计算，电热用公式计算【详解】非纯电阻中，用来求电功，用来求电热，但W>Q；只有在纯电阻电路，根据能量守恒电功和电热电相等，电功可用公式计算，也可用公式计算，可用于任何电路求总电功，而可以适用任何电路求热功，故B正确，A、C、D错误；故选B。6.D【详解】电动机为非纯电阻用电器，电动机中通过的电流为，它消耗的电能一部分转化成机械能一部分自身发热，线圈电阻的发热功率，消耗的电功率为，所以根据能量守恒得出故选D。7.B【详解】A,B项：由于灯泡正常发光，所以电解槽的电压应该和灯泡两端的电压是相等的，都是110V，由于电解槽和灯泡串联，它们的电流相等，所以,所以电解槽的输入功率为：，所以A错误．B项正确C项、电解槽的发热功率为：，所以C项错误D项、电路消耗总功率为为：,所以D错误．故选项B正确综上所述：本题答案为B8.C【详解】由于电饭煲是纯电阻元件，所以其在内消耗的电能洗衣机为非纯电阻元件，所以其在内消耗的电能其热功率所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。故选C。9.A【详解】A.电机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为P=P热-P冷=1000-120W=880W，由可知；故A正确.B.电机为非纯电阻电路故不能用求出阻值；故B错误.C.当电吹风吹冷风时，电热丝处于断路状态，没有电流通过，电热丝每秒钟消耗的电能为0；故C错误.D.当电吹风吹热风时，电动机M和电热丝R并联，电动机的功率为120W，所以每秒钟消耗的电能Q=Pt=120×1=120J；故D错误.10.A【详解】设金属环每一等分的电阻为R，则当A、C点接入电路中时总电阻：R1=R；当AB点接入电路中时总电阻由功率公式P=得到：P2：P1=R1：R2=4：3，又P1=P得到P2=P故选A。11.C【详解】根据得：RA＝RB＝=484Ω，RC＝RD＝=1210Ω；由电路图可知，BC并联，所以电压相等，根据P＝可知：PB＞PC；AD串联，电流相等，根据P=I2R可知，PD＞PA；AD的电流大于BC的电流，根据P=I2R可知：PA＞PB，PD＞PC；所以PD＞PA＞PB＞PC；故选C.12.ABC【详解】AD.转化为化学能的功率为P化＝P总－P热＝0.12W；则充电器把0.12W的功率储存在电池内，故A正确，D错误.C.电池充电时的热功率为P热＝I2r＝0.02W，选项C正确；B.充电器对电池的充电功率为P总＝UI＝0.14W，选项B正确；13.AD【详解】A．电动机的输入功率为P入=UI=48×12W=576W故A正确；B．电动机的发热功率为Q=I2r=P入-P出代入数据解得r≈1.6Ω故B错误；CD．由vmax=20km/h=m/s根据P出=Fv大解得F=63N且当该车速度最大时F=f=63N故C错误，D正确。故选AD。14.BC【详解】A．含有电动机的电路不是纯电阻电路，欧姆定律不再适用，A错误；B．由能量守恒定律可得EI＝I2r＋mgv＋I2R解得B正确；CD．如果电动机转轴被卡住，则E＝I′(R＋r)电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，较长时间的话，会出现烧坏电源和电动机的现象，C正确，D错误。故选BC。15.【答案】(1)3A；36W；(2)20W【详解】(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得其发热功率为PR=UI1=12×3=36W(2)当S1、S2同时闭合时，流过电动机的电流为I3=I2-I1=2A电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得UI3=P+I32r代入数据解得P=20W16.【答案】(1)1W(2)5W4W(3)2m(4)80%【详解】电动机工作时，其电路为非纯电