2024-2025学年高中物理课时分层作业12电功率含解析粤教版选修3-1

PAGE7-电功率(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1.中国是全球最大的家用电器生产和消费国．家用电器拥有量的快速增长带来了巨大的能源消耗，同时也加重了对环境的污染．因此，我国通过制定和实施能效标准、推广能效标识制度来提高用能产品的能源效率，促进节能减排，削减对环境的污染．如图是某型号空调的能效标识．其中，能效等级是依据能效比来划分的，目前中国的能效等级依据能效比由高到低依次分为1、2、3三个等级．能效比是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量与输入功率之比．制冷量是指空调制冷时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和．若空调在额定工作条件下制冷，依据以上资料可以推断，下列说法中正确的是()A．在制冷量相同的状况下，能效比大的空调输入功率大B．在能效比相等的状况下，制冷量大的空调输入功率小C．在输入功率相同的状况下，能效比大的空调制冷量大D．在输入功率相同的状况下，制冷量大的空调能效比小C[由题意能效比是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量与输入功率之比，设能效比为k，制冷量功率为PQ，空调输入功率为P，则PQ＝kP.在制冷量相同的状况下，由PQ＝kP可知，能效比大的空调输入功率小．故A错误；由PQ＝kP可知，在能效比相等的状况下，制冷量大的空调输入功率大．故B错误；由PQ＝kP可知，在输入功率相同的状况下，能效比大的空调制冷量大．故C正确；由PQ＝kP可知，在输入功率相同的状况下，制冷量大的空调能效比大．故D错误．]2．把6个相同的电灯接成如图甲、乙所示两电路，通过调整供电电压与变阻器R1、R2的阻值，使两组电灯均能正常发光，并且两电路消耗的总电功率也相同，则R1、R2大小满意()A．R2＝9R1 B．R2＝6R1C．R2＝3R1 D．R1＝R2A[设正常发光时通过每个灯泡的电流均为I，则题图甲中总电流为3I，题图乙中总电流为I；要使两电路消耗的总电功率也相同，需使PR1＝PR2，即(3I)2R1＝I2R2，故R2＝9R1，所以选项A正确．]3．有一只电风扇，标有“220V50W”，电动机线圈的电阻为0.4Ω，把它接入220V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法，正确的是()A．Q＝eq\f(U2t,R) B．Q＝PtC．Q＝(eq\f(P,U))2Rt D．以上三种方法均正确C[对纯电阻电路电热的计算可用Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2t,R)，而电风扇工作时不能看成纯电阻电路，故电热计算要用Q＝I2Rt计算，而电流计算I＝eq\f(P,U)用于任何电路，所以C项正确．]4.粗细匀称的金属环上，A、B、C、D四点把其周长四等分，如图所示，当A、C点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D点接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)()A．eq\f(4P,3) B．eq\f(3P,4)C．P D．3PA[设电源的电动势为E，金属环每一等份的电阻为R，则当A、C点接入电路中时总电阻R1＝R.当A、D点接入电路中时总电阻R2＝eq\f(R×3R,R＋3R)＝eq\f(3R,4)，由功率公式P＝eq\f(U2,R)，U＝E，得到P2∶P1＝R1∶R2＝4∶3，又P1＝P，得到P2＝eq\f(4P,3).选项A正确．]5．灯泡L1、L2分别标有“24V12W”、“12V12W”的字样，将两个灯泡串联后接入电源电压为U的电路中，若要保证两个灯泡不损坏，则(不考虑灯丝电阻改变)()A．电源电压U的最大值为30VB．两灯泡的实际功率之比为P1∶P2＝1∶4C．灯泡L2两端电压与电源电压U之比为1∶3D．电源电压U为36V时，灯泡L1、L2均能正常发光A[由P＝UI可得，两灯泡的额定电流：I1＝eq\f(12,24)A＝0.5A，I2＝eq\f(12,12)A＝1A；由I＝eq\f(U,R)可得，两灯泡的电阻：R1＝eq\f(24,0.5)Ω＝48Ω，R2＝eq\f(12,1)Ω＝12Ω；因要保证两个灯泡不损坏，所以电路中的最大电流I＝I1＝0.5A；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电源的最大电压U＝I(R1＋R2)＝0.5A×(48Ω＋12Ω)＝30V，故A正确；当电源电压U为36V时，灯泡L1、L2不能正常发光，故D错误；因串联电路各处的电流相等，所以由P＝I2R可知，两灯泡的实际功率之比eq\f(P1,P2)＝eq\f(R1,R2)＝eq\f(48,12)＝eq\f(4,1)，故B错误；由U＝IR可知，灯泡L2两端电压与电源电压之比：eq\f(U2,U)＝eq\f(IR2,I（R1＋R2）)＝eq\f(R2,R1＋R2)＝eq\f(12,12＋48)＝eq\f(1,5)，故C错误．故选A.]6．(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风可将头发吹干．设电动机线圈的电阻为R1，它与电阻为R2的电热丝相串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是()A．IU>P B．IU＝PC．P>I2(R1＋R2) D．P＝I2(R1＋R2)BC[依据题意可知，通过电吹风的电流为I，它两端的电压为U，所以它消耗的电功率P＝UI，B项正确，A项错误；电吹风内部有两部分电阻，一是电热丝的电阻，二是电动机线圈的电阻，所以热功率为I2(R1＋R2)，因为有一部分电能转化为电动机的机械能，所以P>I2(R1＋R2)，C项正确，D项错误．]二、非选择题(14分)7．如图所示，始终流电动机与阻值R＝9Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E＝30V，内阻r＝1Ω，用志向电压表测出电动机两端电压UM＝10V，已知电动机线圈电阻RM＝1Ω，求：(1)电源的总功率和电源的输出功率；(2)电动机消耗的电功率和电动机输出的机械功率．[解析](1)由E＝UM＋IR＋Ir得I＝eq\f(E－UM,R＋r)＝eq\f(30－10,9＋1)A＝2A电源的总功率P总＝EI＝30×2W＝60W电源的输出功率P出＝EI－I2r＝60W－22×1W＝56W.(2)电动机消耗的电功率P电＝UMI＝10×2W＝20W电动机输出的机械功率P机＝P电－I2RM＝20W－22×1W＝16W.[答案](1)60W56W(2)20W16W一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1．如图所示，直线A为某电源的U­I图线，曲线B为标识不清的小灯泡L1的U­I图线，将L1与该电源组成闭合电路时，L1恰好能正常发光．若将相同材料制成的标有“3V，20W”的灯泡L2与该电源组成闭合电路，下列说法中正确的是()A．电源的内阻eq\f(2,3)ΩB．把灯泡L1换成L2，L2可能正常发光C．把灯泡L1换成L2，电源的输出功率可能相等D．把灯泡L1换成L2，电源的输出功率肯定变小C[由图读出电源的电动势为E＝4V，图线A的斜率大小表示电源的内阻，则r＝eq\f(4－1,6)Ω＝0.5Ω，故A错误；灯泡与电源连接时，A、B两图线的交点表示灯泡的工作状态，则知其电压U＝3V，I＝2A，则灯泡L1的额定电压为3V，功率为P1＝UI＝6W．把灯泡L1换成“3V，20W”的灯泡L2，不能正常发光，而由P＝eq\f(U2,R)知：灯泡L2的正常工作时的电阻为R2＝eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)),P2)＝eq\f(32,20)＝0.45Ω，灯泡L1的电阻为R1＝eq\f(U,I)＝eq\f(3,2)Ω＝1.5Ω，则知正常发光时灯泡L2的电阻更接近电源的内阻，但是这里灯泡并没有达到正常发光，此时L2的电阻是不确定的；电源的输出功率可能变大，可能相等，也有可能变小，故B、D错误，C正确．]2．如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω，电流表和电压表均为志向电表．只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V；再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为9A，A．蓄电池的电动势为12VB．此时通过电动机的电流是34AC．此时通过电动机的电流是25AD．此时电动机的输入功率为500WC[只接通S1时，由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir＝12＋10×0.05＝12.5V，故A错误．车灯的电阻为R灯＝eq\f(U,I)＝eq\f(12,10)Ω＝1.2Ω，再接通S2后，流过电动机的电流为I电动机＝eq\f(E－I′R灯,r)－I′＝eq\f(12.5－9×1.2,0.05)A－9A＝25A，故B错误，C正确．此时电动机的输入功率为PM＝U′·I电动机＝I′R灯·I电动机＝9×1.2×25＝270W，故D错误．]3．如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列说法正确的是()A．电流表的读数肯定减小B．R0的功率肯定增大C．电源的输出功率可能先减小后增大D．电压表与电流表读数的比值eq\f(U,I)肯定先减小后增大C[由图可得电流表测量总电流，电压表测量路端电压；滑动变阻器的滑片P左右两侧的电阻并联后与R0串联；滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，并联电路的电阻先增大后减小，故并联电路和R0串联后的总电阻先增大后减小，由欧姆定律可得：电压表与电流表读数的比值eq\f(U,I)肯定先增大后减小，故D错误；并联电路和R0串联后的总电阻先增大后减小，即电路总电阻先增大后减小，那么，总电流I先减小后增大，故电流表的读数I先减小后增大，R0的功率I2R0先减小后增大，故A、B错误；设外电路的电阻为R，那么R先增大后减小；故电源的输出功率P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))eq\s\up10(2)R＝eq\f(R,（R＋r）2)E2＝eq\f(1,R＋\f(r2,R)＋2r)E2；由R先增大后减小可得：若R>r，则R＋eq\f(r2,R)先增大后减小，故P先减小后增大，故C正确．]4．如图所示是某品牌电动平衡车，其部分参数如表所示，其中标准里程是满电时在平坦路面以舒适速度行驶测试所得，则该电动平衡车()最大速度20km充电器输出电压63V舒适速度15km充电器输出电流1100mA标准里程22km电池组总容量3.75A·hA．充电器的输出功率为700WB．充溢电后以舒适速度能行驶3hC．以舒适速度行驶时百公里耗电能约1.1kW·hD．电池从完全没电到充溢电所需的时间约2hC[1100mA＝1.1A；充电器的输出功率P＝UI＝63×1.1＝69.3W．故A错误；满电时在平坦路面以舒适速度行驶的标准里程为22km，舒适速度为15km/h，则满电后以舒适速度能行驶t＝eq\f(22,15)h≈1.5h，故B错误；由表格内的数据可知，电池的容量是3.75A·h，充电的电压为63V，则充电消耗的电能E0＝qU＝3.75A·h×63V＝236.25W·h，满电时在平坦路面以舒适速度行驶的标准里程为22km，所以以舒适速度行驶时百公里耗电能约eq\f(100,22)×236.25≈1100W·h＝1.1kW·h，故C正确；由表格内的数据可知，电池的容量是3.75A·h，即q＝3.75A·3600s＝13500C，充电器输出电流为I充＝1100mA＝1.1A，所以充电的时间为t＝eq\f(q,I充)＝eq\f(13500,1.1)＝12273s≈3.4h，故D错误．]二、非选择题(26分)5．(12分)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，志向电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，志向电流表A示数为I2＝5A．求：(1)志向电流表的示数I1及电炉子发热功率；(2)电动机的输出功率．[解析](1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得I1＝eq\f(U,R)＝eq\f(12,4)A＝3A其发热功率为：PR＝Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))R＝32×4W＝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，输出功率为P出＝UI3－Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(3))r＝20W.[答案](1)3A36W(2)20W6．(14分)5月20日是“中国学生养分日”，学生的膳食结构越来越受到学校家庭和社会的重视．妈妈为了改善小红的早餐养分，买了一台全自动豆浆机．如图甲是