2020高中物理 12 电功率（含解析）粤教版-1

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE14-学必求其心得，业必贵于专精课时分层作业（十二)电功率(时间：40分钟分值：100分）［基础达标练]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．家用电器拥有量的迅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，减少对环境的污染．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根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，根据以上资料可以判断，下列说法中正确的是()A．在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率大B．在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率小C．在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大D．在输入功率相同的情况下,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.在制冷量相同的情况下,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，在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率大．故B错误；由PQ＝kP可知，在输入功率相同的情况下,能效比大的空调制冷量大．故C正确；由PQ＝kP可知，在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比大．故D错误．]2．通过电阻R的电流为I时，在时间t内产生的热量为Q，若电阻为2R,电流为eq\f(I，2)，则在时间t内产生的热量为（）A．4Q B．2QC．eq\f（1，2)Q D．eq\f(1,4)QC[根据焦耳定律知Q＝I2Rt，Q′＝(eq\f(I，2))2·2Rt，故Q′＝eq\f(1，2)Q，C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.粗细均匀的金属环上，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（不考虑灯丝电阻变化）（)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.如图所示，有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则（)A．电解槽消耗的电功率为120WB．电解槽的发热功率为60WC．电解槽消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为60WC[灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压,且干路电流I＝I灯＝eq\f(P，U）＝eq\f(6,11）A,则电解槽消耗的功率P＝P灯＝IU＝60W，C正确,A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R内＝1.3W,B错误;整个电路消耗的总功率P总＝220×eq\f(6，11)W＝120W,D错误．］二、非选择题（14分)7.如图所示的电路中，电源电动势E＝6.0V,内阻r＝0.6Ω,电阻R2＝0。5Ω。当开关S断开时，电流表的示数为1。5A,电压表的示数为3。0V,试求:（1)电阻R1和R3的阻值；(2）当S闭合后，电压表的示数以及R2上消耗的电功率．[解析](1)R3＝eq\f(U3,I3）＝eq\f（3。0,1.5)Ω＝2.0Ω由E＝I3(R1＋R3＋r）代入数据有6。0＝1.5（R1＋2.0＋0.6)解得R1＝1.4Ω（2）S闭合后，R总＝R1＋r＋eq\f（R2·R3，R2＋R3)＝2.4Ω电压表的示数U＝eq\f（E,R总)×eq\f（R2·R3，R2＋R3）＝eq\f(6，2。4)×0.4V＝1.0VR2上消耗的功率P2＝eq\f(U2,R2）＝eq\f(12，0.5)W＝2。0W。[答案](1）1.4Ω2.0Ω（2）1。0V2.0W[能力提升练］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U.I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，电源的输出功率一定变小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(2,2)，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理想电表．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，则(）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．电流表的读数一定减小B．R0的功率一定增大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)一定先减小后增大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)一定先增大后减小,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/h充电器输出电压63V舒适速度15km/h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．充满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满电所需的时间约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，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω,“10V20W”的灯泡L与直流电动机M并联在电源两极间,灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为RM＝1Ω，求：(1)流过内阻的电流为多少？(2)电动机的输出功率为多少？（3）电源的效率为多少?[解析］（1)设流过灯泡的电流为IL，则IL＝eq\f（P，U）＝eq\f（20W,10V）＝2A内阻r的电压Ur＝E－UL＝12V－10V＝2V流过内阻的电流为I＝eq\f(Ur，r）＝eq\f(2V，0。5Ω)＝4A。（2）设流过电动机的电流为IM，IM＝I－IL＝（4－2）A＝2A电动机的输入功率为PM总＝IMU＝2×10W＝20W电动机线圈的热功率为PQ＝Ieq\o\al（2,M）RM＝22×1W＝4W电动机输出功率为:PM出＝PM总－PQ＝(20－4)W＝16W.（3)电源的效率为η＝eq\f(UI,EI)×100％＝eq\f(10，12）×100％＝83％.[答案]（1）4A(2）16W(3)83%6．(14分）5月20日是“中国学生营养日”，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营养，买了一台全自动豆浆机．如图甲