高中物理教科版 (2019)必修 第三册第二章 电路及其应用8 焦耳定律 电路中的能量转化巩固练习

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册

2.8焦耳定律电路中的能量转化 课时练习（解析版）

1．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，其照明亮度与25W的白炽灯相当。该LED灯在额定电压下工作时的电流为（　　）

A．0.25A B．0.60A C．1.7A D．3.0A

2．学习物理，更多的是要掌握物理的思想和方法，了解物理规律发现的过程，学会像科学家那样观察和思考，这往往比掌握知识本身更重要．以下有关电学的研究符合事实的是（ ）

A．欧姆发现了电流通过导体时产生热效应的规律

B．牛顿借助扭秤装置总结出了点电荷间相互作用的规律

C．安培通过油滴实验测定了元电荷的数值

D．法拉第提出电荷周围有电场，并用简洁方法──电场线描述了电场

3．如图所示，电源电动势，内阻，标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M的绕线的电阻，也处于额定状态，则（　　）

A．电源的总功率为40W B．电动机的额定电流为8A

C．电动机的额定功率为64W D．电动机的输出功率16W

4．一个直流电动机线圈内阻为R，当所加电压为U时，它恰好正常工作，通过的电流为 I，下述说法中正确的是（　　　）

A．电动机的输出功率为

B．电动机的发热功率为

C．电动机的输出功率为

D．电动机的功率可写作

5．下列关于物理知识的有关说法正确的是（　　）

A．瞬时速度、平均速度、加速度等物理概念最早是牛顿为描述运动建立起来的

B．在计算电动机正常工作状态下线圈中产生的电热时焦耳定律不适用

C．宁波双鹿牌1号电池的电动势为1.5V，它表示把1C的正电荷从负极移送到正极非静电力要做功1.5J

D．野外高压线在三条输电线的上方还有两根导线，它主要是为了防止高压线在高压状态下的放电现象

6．纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市空气质量．如图所示为纯电动汽车的电路示意简图，若汽车电池组的电动势为，内阻为，能量容量为．当汽车以匀速行驶时，受到的阻力约为，此时直流驱动电机的输入电压为，输入功率，则（　　）

A．当汽车以行驶，电流为

B．电池组的热功率为

C．直流驱动电机的内阻约为

D．当汽车以行驶，最大行驶里程约为

7．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220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）

A．电热丝的电阻为55 Ω

B．电动机线圈的电阻为 Ω

C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 J

D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J

8．如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法正确的是（　　）

A．通过电动机的电流为10 A

B．电动机线圈电阻上的发热功率为2 W

C．电源的输出功率为60 W

D．电动机的输出功率为16 W

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220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)

A．电热丝的电阻为55 Ω

B．电动机的电阻为Ω

C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 J

D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J

10．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）

A．64W B．96W C．80W D．88W

11．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（　　）

A．U1<U2，Q1=Q2 B．U1=U2，Q1=Q2

C．W1=W2，Q1>Q2 D．W1<W2，Q1=Q2

12．如图所示是用一个直流电动机提升重物的装置，重物质量m＝50kg，电源电压U＝100V，不计各处的摩擦，当电动机以v＝0.9m/s的恒定速度将重物向上提升1m时，电路中的电流I＝5A．由此可知（ ）

A．电动机线圈的电阻r＝1Ω

B．电动机线圈的电阻r＝2Ω

C．该装置的效率为90%

D．此过程中额外功为50J

13．如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导体、，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比。已知内有个自由电子通过导体的横截面，电子的电荷量。下列说法正确的是（　　）

A．流经导体、的电流均为

B．、的电阻之比

C．自由电子在导体和中的定向移动速率之比

D．相同时间内导体和产生的焦耳热之比

14．如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“4V，12 W”字样，电动机线圈的电阻RM=0.5Ω。若灯泡恰能正常发光，则：

（1）工作时通过电动机的电流是多少？

（2）电动机工作时转化为机械能的功率？

（3） 整个电路消耗的电功率？

15．如图所示，电源的电动势，电阻，电动机线圈的电阻，当电键断开时，电阻的电功率是，当闭合时，电阻的电功率是，求：

（1）电源的内阻；

（2）当闭合时流过电源的电流；

（3）当闭合时电动机消耗的功率。

参考答案

1．B

【详解】

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，由电功率公式可得

故选B。
 

2．D

【详解】

A．焦耳发现了电流通过导体时产生热效应的规律，故A错误；

B．库仑借助扭秤装置总结出了点电荷间相互作用的规律，故B错误；

C．密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故C错误；

D．法拉第提出电荷周围有电场，并用简洁方法描述了电场──电场线，故D正确；

3．A

【详解】

A．由灯泡的参数可知，路端电压为

解得干路电流为

故电源的总功率为

A正确；

BCD．流过灯泡的电流为

电动机与灯泡并联，可知电动机的额定电压为8V，额定电流为

电动机的额定功率为

热功率为

电动机的输出功率为

BCD错误。

故选A。

4．B

【详解】

试题分析：电动机的总功率为

电动机的热功率为

所以电动机的输出功率为

因为电动机是非纯电阻电路，所以总功率和热功率不同，所以B正确；ACD错误；

故选B。

5．C

【详解】

A． 瞬时速度、平均速度、加速度等物理概念最早是伽利略为描述运动建立起来的，故A错误；

B． 在计算电动机正常工作状态下线圈中产生的电热时焦耳定律同样适用，故B错误；

C．电动势表示非静电力做功的能力，电动势为1.5V，它表示把1C的正电荷从负极移送到正极非静电力要做功1.5J，故C正确；

D． 野外高压线在三条输电线的上方还有两根导线，它们与大地相连，可形成一个“稀疏”的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故D错误。

故选C。

6．D

【详解】

A．汽车以行驶，电流为

故A错误；

B．电池组的热功率为

故B错误；

C．直流驱动电机的输出功率

内阻消耗的功率

直流驱动电机的内阻

故C错误；

D．汽车用电器的功率电池能量容量为

电池组总功率为

电池所用的时间

当汽车以行驶，最大行驶里程约为，故D正确。

故选D。

7．A

【详解】

A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为

P＝1 000 W－120 W＝880 W

对电热丝，由P＝可得电热丝的电阻为

R＝Ω＝55Ω

选项A正确；

B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；

C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880J，选项C错误；

D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J，选项D错误。

故选A。

8．D

【详解】

A．根据闭合电路欧姆定律有

解得

A错误；

B．电热机的热功率

B错误；

CD．电动机的输入功率

电动机的输出功率

C错误D正确。

故选D。

9．A

【详解】

A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为

P=1 000 W－120 W=880 W

对电热丝，由P=可得电热丝的电阻为

Ω=55 Ω

选项A正确；

B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；

C．当电吹风吹冷风时，电热丝没有工作，选项C错误；

D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为

W=P电t=120 J

选项D错误。

故选A。

10．A

【详解】

电动机停止转动时，电动机为一纯电阻，根据欧姆定律得

正常运转后，其输出功率为

故选A。

11．AD

【详解】

电阻R和电动机M串联接到电路中，则通过它们的电流I相同，对于电阻R，由欧姆定律得

U1=IR

对于电动机

U2>IR

则可得

U1<U2

根据焦耳定律得

Q1=I2Rt=Q2

电流通过电阻R做功为

W1= U1It

电流通过电动机做功为

W2= U2It

则

W2> W1

故选AD。

12．BC

【详解】

试题分析：电机输出功率提供牵引力，所以P出=mgv 即P出=450W，电机总功率P=UI=500W ，所以内阻消耗功率为Pr=I2r，所以内阻r为2欧姆．A错误、B正确，电动机的效率η=P出/P=90%，C正确．内阻消耗功率为50J，D错误．

考点：非纯电阻的能量转化

13．AD

【详解】

A．根据电流强度的定义式，流过的电流为

A正确；

B．由电阻定律

可得

B错误；

C．因两段导体串联，通过的电流相等，根据电流强度的微观表达式

可得自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比为

C错误；

D．根据焦耳定律

相同时间内导体和产生的焦耳热之比为

D正确。

故选AD。

14．（1）3 A；（2）19.5W；（3）36W

【详解】

（1）由

可得，灯泡正常工作时通过的电流为

由于电动机与灯泡串联，则通过电动机的电流为

（2）由串联电路电压规律可得

电动机工作时的电功率为

电动机工作时热功率为

电动机工作时转化为机械能的功率为

（3）整个电路消耗的功率为

15．(1)；(2)；(3)

【详解】

(1) S断开时，设通过电源的电流为I，则对R1有

所以有

对闭合回路

所以

(2) S闭合时，设通过R1的电流为I1，则对R1有

解得

R1两端电压为

对闭合回路，设通过电源的电流为，则有

解得

(3)电动机中的电流为

则电动机消耗的功率为