物理必修 第三册1 电路中的能量转化教课课件ppt

第十二章电能　能量守恒定律

1.电路中的能量转化

课后篇巩固提升

基础巩固

1.(多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么(　　)

A.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要2t s

B.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要4t s

C.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要4t s

D.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要16t s

解析由公式Q=t,煮沸一壶水所需的热量为Q=t。当电压变为原来的时,所需热量没变,因此时间要变为原来的4倍,即4t s,选项B正确。当电压变为原来的时,时间要变为原来的16倍,即16t s,选项D正确。

答案BD

2.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯,各自在额定电压下正常工作了相同的时间。比较它们产生的热量,结果是(　　)

A.电风扇最多 B.电烙铁最多

C.日光灯最多 D.一样多

解析在三种用电器中,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能,故选项B正确。

答案B

3.

(多选)如图所示,电阻R1=20 Ω,电动机线圈的电阻R2=10 Ω。当开关断开时,电流表的示数是0.5 A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　　)

A.I=1.5 A B.I<1.5 A C.P=15 W D.P<15 W

解析电路两端的电压为U=I1R1=0.5 A×20 Ω=10 V。电动机是非纯电阻用电器,UI2>R2,所以I2<=1 A。电流表的示数I=I1+I2<1.5 A,A错误,B正确。电路总功率为P=U(I1+I2)<15 W,C错误,D正确。

答案BD

4.额定电压都是110 V、额定功率PA=100 W、PB=40 W的灯泡两盏,若接在电压为220 V的电路上,使两盏灯泡均能正常发光,且消耗功率最小的电路是(　　)

解析判断灯泡能否正常发光,就要判断电压是否是额定电压,或电流是否是额定电流,对灯泡有P=UI=,可知RA<RB。

对于A电路,由于RA<RB,所以UB>UA,且有UB>110 V,B灯被烧毁,UA<110 V,A灯不能正常发光。

对于B电路,由于RB>RA,A灯又并联滑动变阻器,并联电阻小于RB,所以UB>U并,B灯烧毁。

对于C电路,B灯与滑动变阻器并联电阻可能等于RA,所以可能UA=UB=110 V,两灯可以正常发光。

对于D电路,若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻,则UA=UB=110 V,两灯可以正常发光。

比较C、D两个电路,由于C电路中滑动变阻器功率为(IA-IB)×110 V,而D电路中滑动变阻器功率为(IA+IB)×110 V,所以C电路消耗电功率最小。

答案C

5.

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,闭合开关后,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Q1,电流通过电动机做功为W2,产生热量为Q2,则(　　)

A.U1<U2,Q1=Q2 B.U1=U2,Q1=Q2

C.W1=W2,Q1>Q2 D.W1<W2,Q1<Q2

解析设开关闭合后,电路中电流为I,对于电阻R,由欧姆定律得U1=IR,对于电动机,有U2>IR,则U1<U2,根据焦耳定律得Q1=I2Rt,Q2=I2Rt,则Q1=Q2,故A正确。

答案A

6.

电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同,某种电热式用电器的简化电路图如图所示,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S,问:

(1)当开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?

(2)用电器由照明电路供电,U=220 V,设加热时用电器的功率为400 W,保温时用电器的功率为40 W,则R1和R2分别为多大?

解析(1)由于是纯电阻电路,当S闭合时,R2短路,用电器消耗的电功率P1=;当S断开时,用电器消耗的电功率P2=,故S闭合时为加热状态,S断开时为保温状态。

(2)S闭合时,由P1=得R1= Ω=121 Ω;

S断开时,由P2=得R2=-R1= Ω=1 089 Ω。

答案(1)S闭合时为加热状态,S断开时为保温状态

(2)121 Ω　1 089 Ω

7.

如图所示,电路两端电压U保持不变。

(1)若电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1∶R2∶R3=　　　　。 

(2)若电阻R1=R2=R3,则它们在相同时间内产生的热量之比Q1∶Q2∶Q3=　　　　。 

解析(1)根据题意,由混联电路的特点可知I1=I2+I3,且I2=I3,再由P=I2R可得R1∶R2∶R3=1∶4∶4。

(2)根据题意,由混联电路的特点可知I1=I2+I3,且I2=I3,再由Q=I2Rt,可得Q1∶Q2∶Q3=4∶1∶1。

答案(1)1∶4∶4　(2)4∶1∶1

能力提升

1.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论正确的是(　　)

A.P甲=P乙 B.P甲=3P乙

C.P乙=3P甲 D.P乙>3P甲

解析设每个灯泡正常工作时的电流为I,则题图甲中电路的总电流为3I,P甲=12 V×3I,题图乙中电路的总电流为I,P乙=12 V×I,故有P甲=3P乙,B正确。

答案B

2.

如图所示的电路中,电源电压为60 V,内阻不计,电阻R=2 Ω,电动机的内阻R0=1.6 Ω,电压表的示数为50 V,电动机正常工作,求电动机的输出功率。

解析电动机正常工作时,电动机两端的电压U0=50 V,此时通过电路中的电流I==5 A,电动机的输出功率P出=U0I-I2R0=50 V×5 A-(5 A)2×1.6 Ω=210 W。

答案210 W

3.电饭煲的电路图如图所示,S1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时会自动断开;S2是一个自动温控开关,当温度低于60 ℃时会自动闭合,温度高于80 ℃时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,它在保温状态下是不亮的,黄灯是保温状态下的指示灯。限流电阻R1=R2=500 Ω,加热电阻丝R3=50 Ω,两灯的电阻不计。

(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温的过程)。

(2)简要回答,如果不闭合开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗?

(3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比。

解析(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时把手动开关S1关闭,这时黄灯短路红灯亮,电饭煲处于加热状态。

加热到80 ℃时,S2自动断开,S1仍闭合待电饭煲中水烧干后,温度升高到103 ℃时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态。

由于电饭煲散热,待温度下降至60 ℃时,S2自动闭合,电饭煲重新处于加热状态,待温度上升到80 ℃时,又自动断开,电饭煲再次处于保温状态。

(2)不能,因为如果不闭合S1,则只能将食物加热至80 ℃。

(3)设电饭煲处于加热状态时,功率为P1,P1= W=1 064.8 W

设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2,则

P2= W≈88.7 W

所以P1∶P2≈12∶1。

答案见解析