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

 1　非纯电阻电路的电功和电功率

1．如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路，电路两端所加的电压恒为U，S断开时电流表的示数为I1，S闭合后电动机正常运转，电流表的示数为I2，电流表为理想电表，电动机的内阻为R2，则下列关系式正确的是(　　)

A．＝R2

B．＝

C．I2U＝＋

D．I2U＝(I2－I1)U＋IR1

2．如图甲所示为一款儿童电动汽车，该款电动汽车的部分参数如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)

A．电源规格中的“4.5 A·h”，A·h是能量的单位

B．电机的输出功率不大于24 W

C．电机线圈的电阻为6 Ω

D．行驶过程中电机突发故障，被卡住无法转动，此时通过电机的电流为2 A

3．一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法正确的是(　　)

A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω

B.电饭煲的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W

C．1 min内，电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机消耗的电能为6.6×103 J

D．电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍

4.

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(　　)

A．电热丝的电阻为55 Ω

B．电动机的电阻为 Ω

C．当电吹风吹热风时，电热丝每分钟消耗的电能为60 000 J

D．当电吹风吹热风时，每分钟消耗的电能为720 J

5．(多选)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA ＝2 Ω，当S1闭合、S2、S3断开时，电流表A示数为IN ＝6 A；当S2闭合、S1、S3断开时，电流表A的示数为IM＝5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合、S1、S2断开时，电流表A示数为IA＝4 A，则(　　)

A．电炉子N的电阻为2 Ω，接通S1时N消耗的功率为72 W

B．电动机M的线圈电阻为2.4 Ω；接通S2时消耗的功率为60 W

C．接通S3时电解槽A输入的功率为72 W

D．接通S3时电解槽A中电能转化为化学能的功率为16 W

[答题区]

6.李锋准备参加玩具赛车比赛，他想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中．请问：

(1)这只电动机线圈的电阻为多少？

(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？

(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？

(4)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？

7．某同学找到一个玩具风扇中的直流电动机，制作了一个提升重物的装置，如图所示．在某次提升试验中，重物的质量m＝0.5 kg，加在电动机两端的电压为6 V．当电动机以v0＝0.5 m/s的恒定速度竖直向上提升重物时，电路中的电流I0＝0.5 A．不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.

(1)则电动机线圈的电阻r是多大？

(2)若输入电压不变，调整电动机的输入电流大小，使电动机输出功率最大．则当电动机输入电流I为多少时输出功率最大？最大是多大？

(3)若用该电动机将质量m＝0.5 kg的重物从静止开始以加速度a＝2 m/s2提升，则当电动机输出功率达到最大值时，重物做匀加速运动的时间为多长？最大速度是多大？

专项1　非纯电阻电路的电功和电功率

1．答案：D

解析：由于电动机是非纯电阻用电器，因此欧姆定律不成立，选项A、B错误；由于欧姆定律不成立，则电动机消耗的功率不能用P＝表示，选项C错误；电动机消耗的功率为(I2－I1)U，根据能量关系可知，I2U＝(I2－I1)U＋IR1，选项D正确．

2．答案：B

解析：A·h是电流与时间的乘积，是电荷量的单位，A错误；电机的额定功率P＝UI＝12×2 W＝24 W，可知电机的输出功率不大于24 W，B正确；电机为非纯电阻元件，不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻值，C错误；知道电机的额定电压，不知道电机的电阻值，所以若电机突发故障，被卡住无法转动，则不能求出通过电机的电流值，D错误．

3．答案：C

解析：电饭煲电阻R＝＝44 Ω，电功率P＝UI＝1 100 W，每分钟消耗的电能ΔE＝UIt＝6.6×104 J；洗衣机电动机线圈电阻无法确定，也无法确定其发热功率，洗衣机电功率P′＝UI′＝110 W，每分钟消耗的电能ΔE′＝UI′t＝6.6×103 J，故选项C正确，A、B、D错误．

4．答案：A

解析：吹热风时电热丝消耗的功率P1＝P－P2＝1 000 W－120 W＝880 W，又由P1＝可得电热丝的电阻R＝＝ Ω＝55  Ω，A正确；由于不知道电动机线圈发热的功率，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，电热丝每分钟消耗的电能W1＝P1t＝880×60 J＝52 800 J，C错误；当电吹风吹热风时，每分钟消耗的电能W＝Pt＝1 000×60 J＝60 000 J，D错误．

5．答案：AD

解析：根据R＝可得，电炉子N的电阻为RN＝＝ Ω＝2 Ω，电炉子N的功率为PN＝IRN＝62×2 W＝72 W，故A正确；根据P＝UI可知，电动机的总功率为PM＝UIM＝12×5 W＝60 W，则电动机的热功率为P1＝60 W－35 W＝25 W，则电动机的电阻RM＝＝ Ω＝1 Ω，故B错误；根据P＝UI可知，电解槽的输入功率为PA＝UIA＝12×4 W＝48 W，故C错误；电解槽的热功率为P2＝IrA＝42×2 W＝32 W，则A中电能转化为化学能的功率为P化＝PA－P2＝48 W－32 W＝16 W，故D正确．

6．答案：(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)120 J　(4)75%

解析：(1)电动机不转动时，是纯电阻电路，根据欧姆定律得：

r＝＝ Ω＝0.5 Ω.

(2)当电动机正常工作时，

P机＝UI－I2r＝(2×1－12×0.5) W＝1.5 W.

(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能

E＝UIt＝2×1×60 J＝120 J.

(4)电能转化为机械能的效率

η＝×100%＝×100%＝75%.

7．答案：(1)2 Ω　(2)1.5 A　4.5 W　(3)0.375 s　0.9 m/s

解析：(1)根据P电＝P机＋P热，电动机匀速提升重物时，有UI0＝mgv0＋Ir，得到电动机线圈的电阻r＝＝ Ω＝2 Ω.(2)根据P机＝P电－P热＝UI－I2r可知，电动机输出功率P机与电路中电流I的图像为一条抛物线．由抛物线顶点坐标公式得，当I＝＝＝1.5 A时，输出功率最大，即P机max＝＝ W＝4.5 W．(3)由P机＝F·v、F－mg＝ma、v＝at联立可得，当电动机输出功率最大时，重物匀加速运动的时间t＝0.375 s，最大速度vmax＝＝ m/s＝0.9 m/s.