物理必修 第三册1 电路中的能量转化课时作业

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12.1电路中的能量转化 课中练一、电功和电热【课堂引入】1. 电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？【例题】2. 如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上点的切线．当通过该元器件的电流为时（ ）A. 该元器件的阻值为 B. 该元器件的阻值为C. 该元器件消耗的电功率为 D. 该元器件消耗的电功率无法求解3. 额定电压都是110V，额定功率PA=100W，PB=40W的灯泡两盏，若接在电压为220V的电路上，两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是（　　）A. B. C. D. 【课堂练习】4. 一个电热器电阻为，当它两端电压为，通过时间消耗电能为，若使它消耗的电能为，下列方法正确的是（　　）A. 电阻不变，电压不变，通电时间变为原来的2倍B. 电阻减半，电压增大1倍，通电时间减半C. 电阻不变，电压增大1倍，通过时间不变D. 电阻减半，电压不变，通电时间不变5. 如图所示的电路中，、都是“、”的电阻，是“、”的电阻，则间允许消耗的最大功率是（　　）A. B. C. 8W D. 9W二、电路中的能量转化【课堂引入】纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体内能。非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。例如电动机P总＝P出＋P热。【例题】6. 一辆电动车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动车以速度v在水平路面上匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，受到的阻力是车重的k倍，忽略电动车内部的摩擦，则（ ）A. 电动机的内阻为r＝E/IB. 电动机的内阻为C. 如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变小D. 如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变大【课堂练习】7. 下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　）A. 电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B. W=UIt适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路C. 在非纯电阻电路中，UI>I2RD. 焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路【例题】8. 如图所示，电源电动势E＝3V，小灯泡L标有“2V，0.4W”，开关S接1，当变阻器调到R＝4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作．则 (　 　)A. 电源内阻为1Ω B. 电动机的内阻为4ΩC. 电动机的正常工作电压为1V D. 电源效率约为93.3%【课堂练习】9. 一台小型电动机在6V电压下正常工作，用此电动机提升重为10 N的物体时，在10s内使该物体在竖直方向匀速上升了1.1 m，上述过程中，通过电动机的电流为0.2 A．不计除电动机线圈生热外的其他能量损失．求：(1)电动机输出的机械功率；(2)电动机线圈的电阻．10. 小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V、4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；(2)电动机的输出功率P出；(3)电动机的效率．参考答案1.【答案】电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能。电熨斗工作时，将电能转化为内能2. BC【详解】AB.由图可知，当电流为时，电压为，则由欧姆定律可知，阻值为故B正确，A错误；CD.由可知，该元器件消耗的电功率为，故C正确，D错误．3. C【详解】由题知，两灯泡额定电压相等，A灯泡的额定功率较大，由可知，A灯泡的电阻较小，即A．图中灯泡A和B串联在220V的电源上，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110V，所以都不能正常工作，A错误；B．图中灯泡A和可变电阻R并联后又和灯泡B串联，由并联电路中电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知，B灯泡的电阻一定大于并联部分的总电阻，由串联电路的分压特点可知，两灯泡两端的电压均不等于110V，所以都不能正常工作，B错误；CD．选项C中灯泡B和可变电阻R并联后又和灯泡A串联，由电阻的并联可知，可变电阻调节合适时可以使并联部分的电阻和灯泡A的电阻相等，即两灯泡可以同时正常发光；选项D中灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻R串联，当可变电阻的阻值和两灯泡并联的电阻相等时它们可以同时发光；由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，选项C中电路的总电流为A灯泡的额定电流，选项D中电路的总电流等于A和B两灯泡的额定电流之和，由可知，选项C中电路消耗的功率最小。故选C。4. BC【详解】A．当电阻R不变，电压U不变，通电时间t变为原来的2倍时，消耗电能故A错误；B．当电阻R减半，电压U增大1倍，通电时间t减半时，消耗电能故B正确；C．当电阻R不变，电压U增大1倍，通过时间t不变时，消耗电能故C正确；D．当电阻R减半，电压U不变，通电时间t不变时，消耗电能故D错误。故选BC。5. A【详解】根据题意，得总电阻为对于R1和R2来说，额定电压为额定电流为对于R3，额定电压为额定电流为并联电路允许的最大电压等于最小额定电压，故总电压取10V，故总功率为故选A。6. BD【详解】AB.由功能关系 电动机发热的功率为则电动机的内阻为故B正确A错误；CD. 若电动机突然被卡住而停止转动，相当于纯电阻，电路中总电流变大，则电源消耗的功率将变大，故D正确C错误。故选BD。7. BCD【详解】A．电功率公式表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有焦耳热可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错；B．电功的定义式适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路，即只适用于纯电阻电路，B正确；C．在非纯电阻电路中，电流做的功等于焦耳热和其他形式的能之和，所以即C正确；D．焦耳热的定义式适用于任何电路，D正确。故选BCD。8. AD【详解】小灯泡的额定电流为电阻为A．当接1时E=I(RL+R+r)代入数据解得电源的内阻r=1Ω故A正确；BC．当接2时灯泡正常发光，流过的电流为I=0.2A电源内阻分的电压为U=Ir=0.2×1V=0.2V故电动机分的电压为U动=E-UL-U=(3-2-0.2)V=0.8V则电动机的内阻为故B、C均错误；D．电源的效率为故D项正确．9. 【答案】（1）1.1W（2）2.5Ω【详解】（1）物体做匀速直线运动，则拉力：F=G=10N物体上升的速度：电动机提升重物的机械功率为：P机=Fv=10×0.11=1.1W（2）电动机的输入功率为：P入=UI=0.2×6 W=1.2W根据能量关系P入=P机+PQ，得生热的功率为：PQ=P入-P机=1.2-1.1=0.1W又：PQ=I2R，得线圈电阻为：R=2.5Ω10. 【答案】(1)0.6 A； (2)2.04 W； (3)85%【详解】解：(1)流经灯泡的电流流经电阻R的电流流经电动机的电流(2)电动机消耗的总功率电动机产生的热功率电动机的输出功率(3)电动机的效率