12.1 电路中的能量转化课时作业-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

人教版高一物理必修第三册课时作业1电路中的能量转化一、单项选择题1、一个电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同,都为R,设通过它们的电流相同(电动机正常运转),则在相同的时间内()A.电炉和电动机产生的电热不相等B.电动机消耗功率小于电炉消耗功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压D.电炉和电动机两端电压相等2、有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的铭牌均标有“220V,60W”。现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量 ()A.日光灯最多B.电烙铁最多C.电风扇最多D.一样多3、功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2个60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年能节省的电能最接近()A．5×108kW·hB．5×1010kW·hC．5×1012kW·hD．5×1013kW·h4、有一个电风扇,额定电压为U,额定功率为P,电动机线圈的电阻为R,把它接入电压为U的电路中,下列计算时间t内产生热量的方法中正确的是()A.Q=tB.Q=RtC.Q=PtD.Q=2Rt5、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60W6、将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两端,R1消耗的功率为P1,R2消耗的功率为3P1,当把它们串联在电压为4U的电源两端时,下列说法正确的是()A.R1两端的电压为UB.R2消耗的功率变小C.通过R2的电流变小D.两个电阻消耗的总功率为12P17、一台电动机的额定电压是220V,额定电流为5A,电动机线圈的电阻是0.4Ω。当该电动机正常工作时,每秒产生的热量是 ()A.1100JB.110JC.1210JD.10J8、电阻R1、R2的I-U图线如图所示,则下列说法正确的是 ()A.R1∶R2=3∶1B.将R1与R2串联后接于电源上,则电压比U1∶U2=1∶3C.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3D.将R1与R2并联后接于电源上,则功率比P1∶P2=1∶3二、多项选择题9、一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，当二者通过相同的电流且均正常工作时，在相同的时间内，下列说法正确的是()A．电炉放出的热量与电动机放出的热量相等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D．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率10、一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A,通过洗衣机电动机的电流是0.50A,则下列说法中错误的是()A.电饭煲的电阻为44Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB.电饭煲消耗的电功率为1555W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC.1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍11、电动机线圈的电阻为R,电动机正常工作时,两端的电压为U,通过的电流为I,工作的时间为t,则下列说法中正确的是 ()A.电动机消耗的电能为UItB.电动机消耗的电能为I2RtC.电动机线圈产生的热量为I2RtD.电动机线圈产生的热量为U212、不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V,40W”的灯泡,下列说法不正确的是（）A.接在110V的电路上时的功率为20WB.接在110V的电路上时的功率为10WC.接在440V的电路上时的功率为160WD.接在22V的电路上时的功率为4W13、如图所示,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω,闭合开关S后,电动机正常转动时,电流表的示数为2.0A。则以下判断中正确的是()A.电动机的输出功率为12.0WB.电源输出的电功率为20.0WC.电动机产生的热功率为4.0WD.电动机两端的电压为5.0V三、非选择题14、扫地机器人是智能家用电器的一种,正逐渐进入我们的生活,如图所示是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人,已知其质量为3kg,它与地面的有效接触面积为0.01m2。若该机器人工作时功率为75W,在10s内沿直线匀速清扫的距离为5m。(g取10N/kg)(1)扫地机器人在工作时,将能转化为能。(2)该机器人静止在水平地面上时,对地面的压强是多大?(3)该机器人在10s内所做的功是多少?(4)该机器人在沿直线匀速清扫过程中受到的阻力为多少?15、家电待机耗电问题常常被市民所忽视。据有关部门测量,电视机待机一天的耗电量在0.2度左右。据统计潍坊市的常住人口900多万人,以家庭300万户,用电器平均每天待机20小时计,参考表中数据。家庭常用电器电视机洗衣机空调电脑户均数量(台)1121电器待机功耗(W/台)102310试估算每年潍坊市家庭用电器待机耗电总量约为多少?16、如图所示的电路中,电源的电动势E为3.2V,电阻R的阻值为30Ω,小灯泡L的额定电压为3.0V,额定功率为4.5W,当开关S接位置1时,电压表的读数为3.0V,那么当开关S接位置2时,小灯泡L能正常发光吗?实际功率是多少?17．国庆期间群众游行队伍中的国徽彩车，不仅气势磅礴而且还是一辆电动车，充一次电可以走100公里左右．假设这辆电动彩车的总质量为6.75×103kg，它匀速通过天安门前500m的检阅区域用时为250s，驱动电机的输入电流I＝10A，电压为300V，电动彩车行驶时所受阻力为车重的eq\f(1,50).g取10m/s2，其他摩擦不计，只考虑驱动电机的内阻发热损耗的能量，求：(1)驱动电机的输入功率；(2)电动彩车通过天安门前时，牵引电动彩车前进的机械功率；(3)驱动电机的内阻和机械效率．18、一台小型电动机在3V电压下工作,用此电动机提升重量为4N的物体时,通过它的电流是0.2A。在30s内可将该物体匀速提升3m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求:(1)电动机的输入总功率;(2)电动机的发热功率;(3)线圈的电阻。答案与解析1、C解析：电炉和电动机的电流与电阻相同,所以电炉和电动机产生的电热相等,故A项错误;电动机的电压要大于电炉上的电压,电动机消耗功率大于电炉消耗功率,故C项正确,B、D项错误。2、B解析：电烙铁是纯电阻用电器,工作时将电能全部转化为内能,而日光灯和电风扇是非纯电阻用电器,电流通过它们时产生的热量很少,电能主要转化为其他形式的能,B正确。3、B解析：解答本题的关键是要了解全国有多少家庭及每天亮灯的时间，全国大约有4.5亿户人家，每天亮灯时间大约3h，已知白炽灯和LED灯的额定功率分别为60W和10W，根据公式W＝Pt得全国一年节省的电能最接近W＝2ΔPt＝2×(0.06－0.01)×4.5×108×3h×365kW·h≈4.9×1010kW·h，故B正确。4、B解析：电风扇正常工作时产生的热量是由内阻发热产生的,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt;由于是非纯电阻电路,故I<,故Q≠t,故A错误;由于I=,Q=I2Rt,故Q=Rt,B正确、D错误;电风扇的功率为P,而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能,所以产生的热量Q<Pt,C错误。5、C解析：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(60W,110V)，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60W，选项C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R≈1.3W，B错误；整个电路消耗的功率P总＝220V×eq\f(60W,110V)＝120W，D错误。6、D解析：当R1、R2并联在电压为U的电源两端时,两电阻两端的电压为U,根据P=IU,功率之比等于电流之比,根据并联电路电流和电阻的关系,可知:R1=3R2;当把它们串联在电压为4U的电源两端时,电路中的电流I==,故通过R2的电流不变,电压不变,所以R2的电功率不变,仍为3P1,故B、C项错误;R1两端的电压U1=IR1=×3R2=3U,故A项错误;两个电阻消耗的总功率P=U′I=4U·=12P1,故D项正确。7、D解析：额定电流是5A,线圈电阻是0.4Ω,则电动机每秒产生的热量Q=I2Rt=52×0.4×1J=10J,故选D。8、B解析：由题图可知,当I=1A时,U1=1V,U2=3V,所以R1==1Ω,R2==3Ω,则R1∶R2=1∶3,A错。R1与R2串联时,U1∶U2=R1∶R2=1∶3,B正确。R1与R2并联时,I1∶I2=R2∶R1=3∶1,P1∶P2=R2∶R1=3∶1,C、D均错。9、ABD解析：电动机的线圈电阻与电炉的电阻相同，当二者通过相同的电流且均正常工作时，根据Q＝I2Rt可知，电炉放出的热量与电动机放出的热量相等，选项A正确；电炉两端电压小于电动机两端电压，选项B正确，C错误；电动机消耗的功率等于线圈电阻上消耗的功率I2R和输出功率之和，而电炉消耗的功率等于I2R，故电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，选项D正确。10、ABD解析：由于电饭煲是纯电阻元件,所以R1==44Ω,洗衣机为非纯电阻元件,不满足欧姆定律所以电阻不等于440Ω,故A项错误;对电饭煲P1=UI1=1100W,其在1min内消耗的电能W1=UI1t=6.6×104J,洗衣机P2=UI2=110W,其在1min内消耗的电能W2=UI2t=6.6×103J,故B项错误,C项正确。洗衣机电动机发热功率P热≠P2,所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍,故D项错误。11、AC解析：电动机正常工作时,两端的电压为U,通过的电流为I,工作的时间为t,所以电动机消耗的电能为UIt,A正确,B错误。电动机为非纯电阻用电器,其线圈产生的热量为I2Rt,由于U>IR,则I2Rt<U2Rt,C正确12、ACD解析：由P额=U额2R得灯泡的电阻R=1210Ω。不考虑温度对电阻的影响,电压为110V时,P=U2R=10W,故A项错误,B项正确;电压为440V时,超过灯泡的额定电压一倍,灯泡被烧坏,P=0,故C项错误;电压为22V时,P=U2R=22213、AB解析：电路中电流表的示数为2.0A,所以电动机的电压为:U=E-U内-UR0=E-Ir-IR0=(12-2.0×1.0-2.0×1.5)V=7V,故D错误;电动机的总功率为:P总=UI=(7×2.0)W=14W,电动机的发热功率为:P热=I2R=(2.02×0.5)W=2W,所以电动机的输出功率为:P机=14W-2W=12W,故A正确,C错误;电源输出的电功率为:P输出=EI-I2r=(12×2.0-2.02×1)W=20W,故B正确。14、解析：(1)扫地机器人在工作时,将电能转化为机械能。(2)该机器人静止在水平地面上时,对地面的压力:F压=G=mg=3kg×10N/kg=30N,对地面的压强:p压==Pa=3000Pa;(3)机器人在10s内所做的功:W=Pt=75W×10s=750J;(4)由W=Fx可得,该机器人在沿直线匀速清扫过程中的牵引力:F==N=150N,因该机器人在沿直线匀速清扫过程中处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以,在此过程中受到的阻力:f=F=150N。答案:(1)电机械(2)3000Pa(3)750J(4)150N15、解析：一户人家家电待机总功率为:P=10W+2W+2×3W+10W=28W;一户人家因待机一天消耗的电能为:E0=28×20×3600J=2.016×106J;则每年潍坊市家庭用电器待机耗电总量为:E=300×104×365×E0;代入数据并转换为度为单位可得:E=6.132×108度,故每年潍坊市家庭用电器待机耗电总量约为6×108度。答案:6×108度16、解析：当开关S接位置1时,回路中的电流为:I1==A=0.1A电源的内阻为:r==Ω=2Ω小灯泡的电阻为:RL==Ω=2Ω当开关S接位置2时,回路中的电流为:I2==A=0.8A此时小灯泡的实际功率为:P实=RL=0.82×2W=1.28W从小灯泡的实际功率来看,小灯泡此时很暗,不能正常工作。答案:不能正常工作1.28W17、解析：(1)驱动电机的输入功率P入＝UI＝300V×10A＝3000W(2)电动彩车通过检阅区域时的速度v＝eq\f(x,t)＝2m/s电动彩车行驶时所受阻力为f＝eq\f(1,50)mg＝eq\f(1,50)×6.75×103×10N＝1.35×103N电动彩车匀速行驶时牵引力F＝f，故电动彩车通过天安门前时，牵引电动彩车前进的机械功率P机＝Fv＝270