人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化一课一练

第十二章　电能　能量守恒定律

1　电路中的能量转化

基础过关练

题组一　电功和电功率

1.(2020安徽合肥一模)电功率的计算公式P=中,U是加在用电器上的电压,R是用电器的电阻,此式可用于　              (　　)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.计算电冰箱的功率

B.计算电风扇的功率

C.计算电烙铁的功率

D.计算洗衣机的功率

2.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∶1

B.将R1与R2串联后接于电源上,则电压比U1∶U2=1∶3

C.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3

D.将R1与R2并联后接于电源上,则功率比P1∶P2=1∶3

3.(2021广西柳江中学高二期中)当纯电阻R两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是              (　　)

A.3 V　1.8 J　　　B.3 V　3.6 J

C.6 V　1.8 J　　　D.6 V　3.6 J

4.(2020江西南昌中学高三模拟)如图所示,电路两端的电压U保持不变,电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1∶R2∶R3是              (　　)

A.1∶1∶1　　　B.4∶1∶1

C.1∶4∶4　　　D.1∶2∶2

题组二　焦耳定律

5.(2020上海华师大二附中等八校联考)两个精制电阻,用锰铜电阻丝绕制而成,两电阻上分别标有“100 Ω　10 W”和“20 Ω　40 W”,则它们的额定电流之比为              (　　)

A.∶5　　　B.∶20

C.∶10　　　D.1∶2 000

6.(2019山东德州模拟)一台电动机的额定电压是220 V,额定电流为5 A,电动机线圈的电阻是0.4 Ω。当该电动机正常工作时,每秒产生的热量是              (　　)

A.1 100 J　　　B.110 J

C.1 210 J　　　D.10 J

7.(2020湖南邵阳洞口四中高二上期中)一台电动机,额定电压是220 V,线圈电阻是1 Ω。正常工作时,通过的电流为5 A,则电动机因发热损失的功率为(　　)

A.48 400 W　　　B.1 100 W

C.220 W　　　D.25 W

8.(2020福建漳州八校联考)通过电阻R的电流为I时,在t时间内产生的热量为Q。若电阻为2R,电流为,则在t时间内产生的热量为              (　　)

A.4Q　　　B.2Q　　　

C.　　　D.

题组三　电路中的能量转化

9.(2019湖南永州高级中学高二上期末)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“220 V,60 W”。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

10.(2020湖北武汉武昌四校高二上期中联考)(多选)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UIt

B.电动机消耗的电能为I2Rt

C.电动机线圈产生的热量为I2Rt

D.电动机线圈产生的热量为t

能力提升练

题组一　串、并联电路中电功率的分析与计算

1.(2020辽宁丹东高二期中,)不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V,40 W”的灯泡,下列说法正确的是　              (　　)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.接在110 V的电路上时的功率为20 W

B.接在110 V的电路上时的功率为10 W

C.接在440 V的电路上时的功率为160 W

D.接在22 V的电路上时的功率为4 W

2.(2021上海华东师大附中高二上期中,)(多选)如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线,图中虚线为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4 A时　              (　　)

A.该元器件的阻值为250 Ω

B.该元器件的阻值为125 Ω

C.该元器件消耗的电功率为20 W

D.该元器件消耗的电功率无法求解

3.(2020吉林省吉林二中高二上月考,)在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换,为了延长电灯泡的使用寿命,一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡,在考虑温度对电阻影响的情况下,下列说法正确的是              (　易错　)

A.两个灯泡串联

B.两个灯泡并联

C.每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一

D.每个灯泡实际消耗的功率小于其额定功率的四分之一

4.(2020安徽郎溪中学高二上期中,)小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示,则这些电器一天消耗的电能约为              (　　)

A.6.1×103 W　　　B.6.1×103 J

C.2.2×104 W　　　D.2.2×107 J

5.(2020海南省海南中学高二上期末,)(多选)如图所示,电路两端电压U保持不变,滑动变阻器R的总阻值与R2的阻值均为20 Ω,电阻R1的阻值为5 Ω,在滑动变阻器R的滑片P由a向b滑动的过程中              (　　)

A.干路中的电流不断增大

B.R1消耗的电功率不断增大

C.R1消耗的电功率不断减小

D.R2消耗的电功率不断减小

题组二　纯电阻电路与非纯电阻电路

6.(2020河北石家庄一中高二上期中,)一台电风扇和一盏白炽灯上都标有“220 V　60 W”的字样,下列关于这两个家用电器的说法,正确的是              (　　)

A.它们正常工作时,电阻值一定相等

B.它们正常工作时,通过的电流一定不同

C.它们正常工作时,发热功率一定相等

D.它们正常工作时,消耗的电功率一定相等

7.(2020甘肃兰州一中高二上期中,)如图所示,有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V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120 W

B.电解槽的发热功率为60 W

C.电解槽消耗的电功率为60 W

D.电路消耗的总功率为60 W

8.(2020江西赣州十四县高二上期中联考,)如图所示是某款理发用的电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后,电动机驱动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经电热丝加热,形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W,吹热风时的功率为1 000 W。关于该电吹风,下列说法正确的是              (　易错　)

A.电热丝的电阻为55 Ω

B.电动机线圈的电阻为 Ω

C.当电吹风吹热风时,电热丝每秒消耗的电能为1 000 J

D.当电吹风吹热风时,电动机每秒消耗的电能为1 000 J

答案全解全析

第十二章　电能　能量守恒定律

1　电路中的能量转化

基础过关练

1.C　公式P=是根据电功率公式P=UI和欧姆定律I=推导出来的,只能用于纯电阻电路中,故C正确,A、B、D错误。

2.B　由题图可知,当I=1 A时,U1=1 V,U2=3 V,所以R1==1 Ω,R2==3 Ω,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。

3.D　设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t。由W1=U1q1和W1=t,可得U1=3 V,=0.1 s/Ω。再由W2=U2q2和W2=t,可求出U2=6 V,W2=3.6 J,故选项D正确。

4.C　由于三个电阻消耗的功率一样大,则有=,得R2=R3,所以通过R1的电流是通过R2电流的2倍,则有(2I)2R1=I2R2,得R1=。故R1∶R2∶R3=1∶4∶4,C正确。

5.C　由公式P=I2R得I=,所以I1∶I2=∶10,选项C正确。

6.D　额定电流是5 A,线圈电阻是0.4 Ω,则电动机每秒产生的热量Q=I2Rt=52×0.4×1 J=10 J,故选D。

7.D　电动机因发热损失的功率P=I2R=25×1 W=25 W,故选项D正确。

8.C　根据Q=I2Rt,若电阻变为原来的2倍,电流变为原来的,时间不变,则产生的热量变为原来的,C正确。

9.B　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。

10.AC　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<t,C正确,D错误。

能力提升练

1.B　由P额=得灯泡的电阻R=1 210 Ω。不考虑温度对电阻的影响,电压为110 V时,P==10 W,故A项错误,B项正确;电压为440 V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22 V时,P== W=0.4 W,故D项错误。

2.BC　由题图可知,当电流为0.4 A时,电压为50 V,则由欧姆定律可知,该元器件的阻值为R== Ω=125 Ω,故B正确,A错误;由P=UI可知,该元器件消耗的电功率为20 W,故C正确,D错误。

3.A　若两个灯泡串联,每个灯泡两端的电压为U= V=110 V,低于额定电压,灯泡不易损坏,可延长灯泡使用寿命,选项A正确;若两个灯泡并联,每个灯泡两端的电压为U=220 V,仍等于灯泡的额定电压,灯泡正常工作,不能延长灯泡的使用寿命,选项B错误;由P=,两个灯泡串联时,U变为原来的,由于较正常发光时灯丝温度偏低,故灯丝电阻较正常发光时小,所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一,选项C、D错误。

易错分析

功率求解的注意事项

(1)在纯电阻电路中,比较用电器的电功率时,要根据已知条件灵活选用公式,如通过用电器的电流相同时,用P=I2R比较;若电压相同时,用P=比较;若电阻相同时,可根据I或U的关系比较。

(2)求解串、并联电路中的功率分配问题,采用比例法会使问题简化,但一定要明确是正比还是反比关系。

(3)当求解用电器的功率时,要明确求解的是什么功率。实际功率与额定功率不一定相等。

4.D　根据公式W=Pt及题表可知,这些电器一天消耗的电能为W=2 kW×1 h+1.2 kW×3 h+0.1 kW×2 h+0.016 kW×4 h+0.009 kW×24 h=6.08 kW·h,又1 kW·h=3.6×106 J,可得W≈2.2×107 J,选项D正确。

5.ABD　滑片P由a向b滑动的过程中滑动变阻器R接入电路的电阻变小,R并变小,R总变小,电路中的总电流变大,R1两端电压变大,R1消耗的电功率变大;并联部分电压变小,R2消耗的电功率变小。故A、B、D正确。

6.D　电风扇为非纯电阻用电器,功率相同其电阻值一定小于白炽灯的电阻值,A错误;根据P=UI可知,功率相等,电压相等,故通过的电流一定相同,B错误;因电风扇消耗的电功率只有部分转化为内能,发热功率一定小于白炽灯的发热功率,C错误;根据题给信息可知,它们正常工作时,消耗的电功率一定相等,D正确。

7.C　灯泡正常发光,说明电解槽和灯泡两端电压均为110 V,且电流I=I灯=,则电解槽消耗的功率P=P灯=60 W,C对,A错;电解槽的发热功率P热=I2R=1.3 W,B错;整个电路消耗的功率P总=220 V×=120 W,D错误。

8.A　电动机和电热丝并联时吹热风,只有电动机工作时吹冷风,吹热风和吹冷风时电动机功率相同,吹热风时电热丝消耗的功率为P=1 000 W-120 W=880 W,由P=可得电热丝的电阻为R== Ω=55 Ω,A正确;由于不知道电动机线圈的发热功率,所以电动机线圈的电阻无法计算,B错误;当电吹风吹热风时,电热丝每秒消耗的电能为880 J,C错误;当电吹风吹热风时,电动机每秒消耗的电能为120 J,D错误。

易错分析

纯电阻电路和非纯电阻电路的注意事项

(1)当电动机不转动时,消耗的电能全部转化为内能,此时是一个纯电阻元件。当电动机转动时,消耗的电能转化为机械能和内能,此时是非纯电阻元件。

(2)求解非纯电阻电路问题时,注意区分电功率和热功率,弄清电功率、热功率、其他功率的关系。