物理人教版 (2019)1 电路中的能量转化完整版ppt课件

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时间t,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,煮沸一壶水需要时间2t

B.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要时间4t

C.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间4t

D.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间16t

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,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,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.(2020安徽合肥高二上学期期末)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=t B.Q=Rt

C.Q=Pt D.Q=2Rt

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。

答案B

4.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上,若要产生相等的热量,则两种方法所需的时间之比t串∶t并为(　　)

A.1∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶4

解析设每根电热丝电阻为R0,则R串=2R0,R并=。

由Q=W=t得t串∶t并=4∶1。

答案C

5.(2020辽宁抚顺六校协作体高二上学期期末)如图所示的电路中,输入电压U恒为12 V,灯泡L上标有“6 V　12 W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50 Ω。若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是(　　)

A.通过电动机的电流为12 A

B.电动机的输入功率为24 W

C.电动机的输出功率为12 W

D.电动机的热功率为2 W

解析灯泡与电动机串联,通过的电流相等,则电流I==2 A,A错误;电动机两端的电压为UM=U-UL=6 V,所以电动机的输入功率为P=UMI=12 W,B错误;电动机的发热功率为P热=I2RM=2 W,电动机的输出功率为P出=P-P热=10 W,C错误,D正确。

答案D

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)用电器由家庭电路供电,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.(2020陕西西安高二上学期期末)如图所示为电动机的工作图,已知电动机内阻r=2 Ω,电阻R阻值未知,直流电压U=120 V。现电动机正常工作,测得工作电流为2 A(理想电流表未画出),理想电压表示数为100 V,求:

(1)电动机的输入功率;

(2)电阻R的阻值;

(3)电动机的输出功率。

解析(1)由P=U1I可得P=200 W

(2)由R=可得R=10 Ω

(3)由P出=U1I-I2r可得P出=192 W

答案(1)200 W　(2)10 Ω　(3)192 W

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.(2020四川内江高二上学期期末)如图所示的电路中,纯电阻R=20 Ω,电动机线圈的电阻r=1 Ω,电路两端电压U=10 V,理想电流表的示数为2.5 A,则:

(1)通过电动机的电流为多少?

(2)通电1 min,电动机做的有用功为多少?

解析(1)纯电阻R=20 Ω,电压U=10 V,故电流IR==0.5 A

通过电动机的电流I电=I-IR=2.5 A-0.5 A=2 A

(2)电动机的总功率P=UI电=10×2 W=20 W

电动机的发热功率P热=r=22×1 W=4 W

故电动机的机械功率是

P出=P-P热=20 W-4 W=16 W

做的有用功W=P出t=16×60 J=960 J

答案(1)2 A　(2)960 J

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闭合,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=1 064.9 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