2022年高中物理第章直流电路焦耳定律电路中的能量转化学业分层测评教科版选修- .pdf

1 6 焦耳定律电路中的能量转化 ( 建议用时： 45 分钟) 学业达标 1下列关于电功的说法中错误的是( ) A导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功B电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程C电流做功消耗的能量，由电源供给D电功就是电能【解析】根据电功的定义及特点，可以判断A、B、C均正确电功是电能转化为其他形式的能的量度，功和能是两种不同的概念，D错误【答案】D 2( 多选 ) 关于计算电功率的三个公式PUI、PI2R、PU2R的适用范围，以下说法中正确的是 ( ) A这三个公式的适用范围相同B第一个公式普遍适用，后两个公式只适用于纯电阻电路C第一个公式适用于无电阻的电路，后两个公式适用于有电阻的电路D三个公式的适用范围与电路串、并联的方式无关【答案】BD 3有一只电风扇，标有“ 220 V50 W ”字样，电动机线圈的电阻为0.4 ，把它接入 220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中，正确的是( ) 【导学号：33410093】AQU2RtBQPtCQPU2RtD以上三种方法均正确【解析】由于电风扇是非纯电阻电路，故A、B错；由PUI得IPU，再由QI2Rt知 C正确【答案】C 4( 多选 ) 一台电动机的线圈的电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内 ( ) A电炉放热与电动机放热相等B电炉两端电压小于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 D电动机消耗的功率大于电炉的功率【解析】电炉属于纯电阻，电动机属于非纯电阻，对于电炉有：UIR，放热QI2Rt，消耗功率PI2R，对于电动机有：UIR，放热QI2Rt，消耗功率PUII2R. 【答案】ABD 5R1和R2分别标有“ 2 1.0 A ”和“4 0.5 A ”，将它们串联后接入电路中，如图 2-6-6 所示，则此电路中允许消耗的最大功率为( ) 图 2-6-6A1.5 W B3.0 W C5.0 W D6.0 W 【解析】R1和R2串联后的总电阻为RR1R26 ，电路中的电流不能超过R2的额定电流，即0.5 A 根据PIU和IUR得PI2R1.5 W，故 A正确【答案】A 6加在某电动机上的电压是U(V) ，电动机消耗的电功率为P(W)，电动机线圈的电阻为r( ) ，则电动机线圈上消耗的电热功率为( ) 【导学号： 33410094】APB.U2rC.P2rU2DPP2rU2【解析】因为PIU，IPU，所以P热(PU)2r，故 C正确【答案】C 7(2016 山东师大附中月考) 如图 2-6-7 所示，直线A为电源的路端电压与总电流关系的图线， 直线B为电阻R两端电压与通过该电阻电流关系的图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是( ) 图 2-6-7A2 瓦， 66.7% B2 瓦， 33.3% C4 瓦， 33.3% D4 瓦， 66.7% 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 【解析】由图可知，E3 V，r1 ，R2 ，故可得：P出(ERr)2R(321)22 W 2 W，RRr66.7 % ，故 A正确【答案】A 8在研究微型电动机的性能时，可采用如图2-6-8 所示的实验电路当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和 1.0 V ；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和 15.0 V 求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻图 2-6-8【解析】当电流表和电压表的示数为0.5 A和 1.0 V时，电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值rU1I11.00.52 . 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和 15.0 V ，则电动机的总功率P总U2I215.02.0 W 30.0 W，线圈电阻的热功率P热I22r2.022 W 8.0 W，所以P输出P总P热30.0 W 8.0 W 22.0 W. 【答案】22.0 W 2 能力提升 9电动势为E、内阻为r的电池与固定电阻R0、变阻器R串联，如图2-6-9 所示，设R0r，Rab2r，当变阻器的滑片自a端向b端滑动时， 下列各物理量中随之减小的是( ) 【导学号： 33410096】图 2-6-9A电池的输出功率B变阻器消耗的功率C固定电阻R0消耗的功率D电池内阻消耗的功率【解析】滑片自a向b滑动，R减小，R总减小，故总电流I变大，所以固定电阻R0名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 消耗功率及电池内阻消耗的功率均增大，故C、D错；滑动过程中，R外由 3r减为r，始终大于内阻r，由P输出与R外关系图像可知，电池输出功率逐渐增大，故A错将R0等效为内阻一部分，则总内阻为2r，在R由 2r减小到 0 的过程中，等效电源输出功率即变阻器消耗的功率逐渐减小，故B正确【答案】B 10给定两只标有“ 110 V40 W ”的灯泡L1和标有“ 110 V100 W ”的灯泡L2及一只最大阻值为500 的滑动变阻器R，将它们接在220 V 的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是A B C D 【解析】L1(110 V 40 W)和 L2(110 V 100 W)的额定电压相同，由PU2R可知R1R2，由串、并联电路电流、电压特点可知A、D中 L1、L2一定不会同时正常发光，虽然B 、C能使L1、L2同时正常发光，但B中P总2(P1P2) ，C中P总2P2，故 C正确【答案】C 11如图 2-6-10 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，实际发光的功率约为( ) 图 2-6-10A15 W 30 W B30 W 40 W C40 W 60 W D60 W 100 W 【解析】从图像的横坐标(U) 为 220 V 的刻度可找出对应的纵坐标(I) 的值分别为I甲0.18 A ，I乙0.28 A ，则P甲UI甲40 W，P乙UI乙60 W ，即 C项正确【答案】C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5 12在如图 2-6-11 所示的电路中，已知电源电动势E3 V，内电阻r1 ，电阻R12 ，滑动变阻器R的阻值可连续增大，问：【导学号： 33410097】图 2-6-11(1) 当R多大时，R消耗的功率最大？最大功率为多少？(2) 当R多大时，R1消耗的功率最大？最大功率为多少？(3) 电源的最大输出功率为多少？此时电源的效率为多少？【解析】(1) 把R1视为内电路的一部分，则当RR1r3 时，R消耗的功率最大，其最大值为：PmaxE24R0.75 W. (2) 对固定电阻R1，当电路的电流最大时其消耗的功率最大，此时R0，所以P1I2R1ER1r2R12 W. (3) 由P输出和R的变化关系图像可知R外r时，R外越大，P出越小，故R0 时电源输出功率最大PmaxI2R1ErR12R131222 W 2 W 此时 R1R1r100% 221100% 66.7%. 【答案】(1)3 0.75 W (2)0 2 W (3)2 W 66.7% 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -