高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化课后作业题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化课后作业题，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年度高二物理第十二章电能能量守恒定律第一节电路中的能量转化（五）必修第三册（人教版2019）未命名  一、单选题1．一电阻为R的矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框内磁通量随时间变化的规律为。则一个周期内该线框中产生的热量为（　　）A． B． C． D．2．锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法不正确的是（　　）A．电能转化为化学能的功率为 B．充电器输出的电功率为UIC．由欧姆定律可知 D．电池产生的热功率为3．如图所示，电阻Ω，电动机的内阻Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，关于电流表的示数和电路消耗的电功率的选项正确的是（    ）A．A B．A C．W D．W4．如图所示,电源内阻不可忽略,电路中接有一小灯泡和一电动机．小灯泡L上标有“9V 9W”字样,电动机的线圈电阻RM=1Ω.若灯泡正常发光时,电源的输出电压为15V,此时(    )A．电动机的输入功率为36WB．电动机的输出功率为5WC．电动机的热功率为6WD．整个电路消耗的电功率为15W5．如图所示电路，电阻R = 3Ω，当开关K断开时，电源内电路消耗功率与输出功率之比为1：3；当 K闭合时，电源内电路消耗功率与输出功率相等．则当K断开和闭合时，电灯 L上消耗功率之比为 (     )A．4：9B．1：3C．9：4D．3：16．电动自行车越来越受到人们的欢迎，不少人用电动自行车替代了汽车上下班．使用之前，先对自行车车内的蓄电池进行充电．已知某款家庭经济型小汽车每百公里平均油耗为7 L，每升汽油6.4元．家庭用电每度(1度＝1 kW·h)0.52元．小明家里某款电动自行车的一些主要参数如下表所示，假定电动自行车载人行驶时，受到的阻力是人与车总重力的0.02倍，小明自身质量为60 kg．下列说法正确的是(  )外形尺寸1 630 mm×600 mm×1 100 mm额定输出功率100～200 W整车质量40 kg标准载重90 kg额定电压36 V电池容量12 A·h欠压保护31.5 V过流保护6 A一次充电连续行驶里程20 km充电时间4～8 h  A．小明骑电动自行车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶时，电动自行车的输出功率为100 WB．小明骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时的最大速度为15 m/sC．额定电压下，将完全没电的电池充满电需要耗电0.432度D．骑该电动自行车比开小汽车每行驶10 km节省4.26元7．如图所示，一直流电动机与阻值R=10的电阻串联接在电源上。电源电动势E=36V、内阻不计，用理想电压表测出电动机两端的电压U=18V，则（　　）A．电动机的内阻为10 B．通过电动机的电流为1.8AC．电动机的内阻消耗的功率为18W D．电动机的机械功率为32.4W 二、多选题8．如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列判断正确的是A．V2的示数增大 B．电源输出功率在增大C．与的比值不变 D．小于9．直流电动机在生产生活中有着广泛的应用。如图所示，一个直流电动机M 和电灯L 串联后接在直流电源上，电动机内阻rM=0.5Ω，电灯灯丝电阻 R=6Ω（阻值认为不变），电源电动势 E=12V，内阻不计，开关S闭合时电动机正常工作，电压表读数为 9V。则下列说法不正确的是（　　）A．流过电源的电流3AB．流过电动机的电流0.5AC．电动机的输入功率等于2WD．电动机对外输出的机械功率4.375W10．用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器的电阻R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为I1＝0.5A和U1＝2.0V；重新调节滑动变阻器的电阻R使电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为I2＝2.0A 和U2＝24V,则（　　）A．电动机内线圈电阻为R线＝4.0ΩB．电动机内线圈电阻为R线＝12ΩC．电动机正常转动时输出的机械功率为P机＝48WD．电动机正常转动时输出的机械功率为P机＝32W  三、实验题11．某同学练习使用多用电表。(1)该同学使用多用电表测量某电阻时，选择开关和指针位置如图1所示，若他的操作是正确的，则该电阻的测量值为_____。(2)该同学继续用相同挡位测量另一电阻，发现指针偏转角度过小。为了减小测量误差，他再次进行测量前应该进行的操作是__________（从下列选项中挑出合理的步骤并按操作顺序排列）。A．将红表笔和黑表笔接触B．把选择开关旋转到“×100”位置C．把选择开关旋转到“×1”位置D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点(3)该同学注意到多用电表电阻的刻度线是不均匀的，而直流电流、电压的刻度线是均匀的。他在课本上查阅到多用电表欧姆表的电路示意图，如图2所示。请根据欧姆表的电路示意图，结合所学知识分析电阻的刻度线不均匀的原因_____________。12．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用．对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同．（1）请在图1中画出上述u–q图像．类比直线运动中由v–t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep．（___________）______（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）．通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示．a．①②两条曲线不同是______（选填E或R）的改变造成的；b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电．依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径．__________________（3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加．请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）． “恒流源”（2）中电源电源两端电压________通过电源的电流________  四、解答题13．如图所示，将一个绝热的汽缸竖直放在水平桌面上，在汽缸内用一个活塞封闭一定质量的气体在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为m，活塞的横截面积为已知外界的大气压为，不计活塞和汽缸之间摩擦在汽缸内部有一阻值为R的电阻丝，电源的电压为U，在接通电源t时间后，发现活塞缓慢上升h高度已知重力加速度为g，求：外界对气体做多少功；在这一过程中气体的内能改变了多少？14．微型直流电动机的内阻一定,把它接入电压为?1=3V . 的电路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流是?1 ＝6?;若把电动机接入电压为?2=2V . 的电路中,电动机正常工作,工作电流?2=1?,求:(1)电动机线圈的电阻R;(2)电动机正常工作时输出的机械功率。15．英国物理学家焦耳通过一系列实验发现，电流通过导体时会产生热量，通过实验建立起电阻与电流的热效应规律——焦耳定律，如图所示的各种家用电器都是运用了电流的热效应。某家用电器正常工作时测得在内通过其导线横截面的电荷量为。（1）求通过该家用电器的电流强度；（2）若该家用电器正常工作时的电阻为，求在内产生的热量为多少焦耳？16．图甲为一直流电动机提升重物的装置图，该直流电动机的电路结构可间化为图乙用来保护电路的定值电阻的阻值为，电动机线圈屯阻为，当电动机匀速向上提升质量为10kg的重物时，图中电压表的示数为，而电压表的示数为，电动机处于正常工作中取，求： 电流表的示数；重物上升的速度．
参考答案1．B【详解】由可知，通过线框磁通量的最大值为，周期为，角速度为，线框为1匝，线框感应电动势的最大值为由于线框在磁场绕轴转动时产生的电流为正弦交流电，因此电动势的有效值为由于线框匀速转动，根据焦耳定律得线框在一个周期内产生的热为ACD错误，B正确。故选B。2．C【详解】AD．由焦耳定律可得电池产生的热功率，根据能量守恒定律可知电能转化为化学能的功率为，故AD正确，不符合题意；B．充电器输出的电功率等于锂电池消耗的总的电功率，即为，故B正确，不符合题意；C．因锂电池将大部分电能转化为化学能，小部分转化为内能，属非纯电阻元器件，不满足欧姆定律，，故C错误，符合题意。故选C。3．D【解析】【详解】AB.当开关S断开时，由欧姆定律得V。当开关S闭合后，通过的电流仍为0.5A，电动机的电流A，故电流表的电流A，故AB错误；CD.电路中电功率，故C错误，D正确。4．B【详解】ABC．灯正常发光，电路中电流：电动机两端电压：电动机的输入功率：电动机的热功率：电动机的输出功率：故B正确，AC错误．D．整个电路消耗的电功率： ，电源内阻不可忽略 ，，整个电路消耗的电功率大于15W．故D项错误．5．A【解析】【详解】当K断开时，只有灯泡连入电路，设电源电动势为E，内阻为r，则，解得，当K闭合时，灯泡L与R并联在电路中，且电源内电路消耗功率与输出功率相等，故，联立解得，当K断开时电灯泡的电流为，而K闭合时通过灯泡的电流为，故闭合前后灯泡消耗的个电功率之比为，C正确．6．C【解析】【详解】A.匀速行驶时，牵引力等于阻力，F＝f＝0.02×100×10 N＝20 N，输出功率P＝F·v＝120 W，故A错误；B.最大输出功率为200 W，故，故B错误；C.额定电压下，将完全没电的电池充满电需要耗电W＝UIt＝36×12×10－3 kW·h＝0.432 kW·h，即0.432度，C正确；D.骑行电动自行车10 km耗电为W＝0.432 kW·h×0.5＝0.216 kW·h，需花费0.216×0.52元≈0.11元，小汽车每行驶10 km花费7×6.4×0.1元＝4.48元，骑电动自行车比开小汽车每行驶10 km节省4.37元，故D错；7．B【详解】AB．由题意可知则电路电流电动机不是纯电阻电路，则电动机的内阻A错误，B正确；CD．电动机消耗的总功率为P=IU=1.8×18W=32.4W而内阻消耗的功率无法确定，可知电动机输出的机械功率小于32.4W，选项CD错误。故选B。8．BC【详解】A．理想电压表内阻无穷大，相当于断路，理想电流表内阻为零，相当短路，所以定值电阻R与变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和变阻器两端的电压．当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，则V2的示数减小，故A错误；B．当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，故当滑动变阻器滑片向下滑动时，外电阻越来越接近内阻，故电源的输出功率在增大，故B正确；C．与的比值为r，不会改变，故C正确D．根据闭合电路欧姆定律得，则得而由于，则得故D错误．【点睛】本题是电路的动态分析问题，关键要搞清电路的结构，明确电表各测量哪部分电路的电压或电流，根据闭合电路欧姆定律进行分析．9．AC【解析】电压表读数为 9V，则灯泡电压为3V，则电路的电流：，选项A错误，B正确；电动机的输入功率等于P=UI=9×0.5W=4.5W，选项C错误；电动机输出功率：，选项D正确；此题选项不正确的选项，故选AC. 10．AD【详解】AB．当电动机停止转动时，相当于一个纯电阻元件，根据欧姆定律可知，电动机内线圈的电阻为A正确，B错误；CD．当电动机正常转动时，电动机消耗的电功率为电动机内线圈消耗的热功率为故电动机输出的机械功率为C错误，D正确。故选AD。11．    BAD    根据闭合电路欧姆定律可知通过表头的电流，可见通过表头的电流I与待测电阻Rx之间的关系为非线性关系，因此电阻的刻度线是不均匀的    【详解】(1)［1］由图可知选择的是“×10”档位，所以被测电阻为Rx=15×10Ω=150Ω(2)［2］欧姆表指针偏转角度过小，说明所选挡位太小，应换大挡进行测量，应将旋转开关K置于“×1k”，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理是实验步骤是：B、A、D。(3)［3］根据闭合电路欧姆定律可知通过表头的电流可见通过表头的电流I与待测电阻Rx之间的关系为非线性关系，电阻的刻度线是不均匀的，而是刻度值越大处刻度线越密。12．        R    要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R；要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可    增大    不变    不变    减小    【详解】由电容器电容定义式得到图象，类比图象求位移求解电量，由图3斜率解决两种充电方式不同的原因和方法；根据电容器充电过程中电容器两极板相当于电源解答(1)由电容器电容定义式可得：，整理得：，所以图象应为过原点的倾斜直线，如图：由题可知，两极间电压为U时电容器所储存的电能即为图线与横轴所围面积，即，当两极间电压为U时，电荷量为，所以；(2)a.由于电源内阻不计，当电容器充满电后电容器两端电压即电源的电动势，电容器最终的电量为：，由图可知，两种充电方式最终的电量相同，只是时间不同，所以①②曲线不同是R造成的；b.由图3可知，要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R，要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可；(3)在电容器充电过程中在电容器的左极板带正电，右极板带负电，相当于另一电源，且充电过程中电量越来越大，回路中的总电动势减小，当电容器两端电压与电源电动势相等时，充电结束，所以换成“恒流源”时，为了保证电流不变，所以“恒流源两端电压要增大，通过电源的电流不变，在(2)电源的电压不变，通过电源的电流减小．13．外界对气体做功；  在这一过程中气体的内能改变了【解析】【详解】（1）设封闭气体压强为P，选活塞为研究对象，由受力平衡得：①活塞上升h高度的过程中，气体对外做功大小为： ②外界对气体做功为：③由①②③解得； ④（2）电阻丝在这段时间内的热量为： ⑤由热力学第一定律得：⑥由④⑤⑥得：【点睛】本题要求学生能正确审题，从题目中找出所需信息，再利用所学的物理规律列式计算，对学生的分析问题、解决问题能力要求较高．14．（1）0.5Ω（2）1.5W【解析】试题分析：在电动机不转时，电动机相当于纯电阻，根据欧姆定律可以求得电动机的线圈电阻；根据功率的公式P=UI，可以求得电动机的总功率；由求出热功率；进一步可求出电动机工作时的输出功率。（1）电动机不转时，根据欧姆定律可得电动机内阻为： .（2）电动机正常工作时消耗的功率为：P=U2I2=2.0×1.0 W=2.0 W电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为： 电动机正常工作时输出功率为： 点睛：本题主要考查了非纯组问题，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样，这一点必须记住。15．（1）；（2）【详解】（1）由电流定义式代入数据得该家用电器的电流强度为;（2）时间由焦耳定律代入数据得在内产生的热量为。16． 5A；．【解析】【分析】在计算电功率的公式中，总功率用来计算，发热的功率用来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的．【详解】（1）对电阻R，根据欧姆定律得：  
（2）电动机的输入功率为： 
电动机的发热功率为：
所以电动机的输出功率，即机械功率为： W 
又：
代入数据解得：【点睛】对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的．