物理必修第三册1 电路中的能量转化精练

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这是一份物理必修第三册1 电路中的能量转化精练，共10页。试卷主要包含了厨房内的油烟危害健康，如图所示,有一内电阻为4等内容，欢迎下载使用。

基础过关练
题组一电功和电功率
1.(2024江苏连云港锦屏中学调研)某款扫地机器人工作时的额定电压为15 V,额定功率为30 W,充电额定电压为24 V,额定电流为0.5 A,电池容量为2 000 mA·h。则下列说法错误的是( )
A.机器人充满电大约需要4 h
B.电池容量是指电池储存电能的大小
C.机器人正常工作时的电流为2 A
D.机器人充满电后能够连续正常工作的时间约为1 h
2.(2023江苏徐州期末)定值电阻RA、RB串联在电源两端,如图甲所示,闭合开关,两电阻消耗的功率PA>PB;再将RA、RB并联在该电源两端,如图乙所示,闭合开关,两电阻消耗的功率分别为PA'、PB',则( )

A.PAPB' C.RA=RB D.RA3.(2024湖南邵阳期中)现有标有“110 V 40 W”的灯泡L1和标有“110 V 100 W”的灯泡L2及一只最大阻值为500 Ω的滑动变阻器R,将它们接在220 V的电路中,在如图所示的几种接法中,最合理的是( )

4.(2024江苏扬州中学月考)厨房内的油烟危害健康。某品牌的抽油烟机主要部件是照明灯L和抽气扇M(电动机),连接在220 V的电路中,如图所示。下列关于抽油烟机的说法中正确的是( )
A.只有照明灯亮时,抽气扇才能正常工作
B.抽气扇由“强吸”挡换成“弱吸”挡,其发热功率不变
C.闭合开关S1、S2和S3时,抽气扇处于“弱吸”挡
D.工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时,回路中的电流将变得很大
题组二焦耳定律
5.(2024江苏扬州月考)两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中,A的长度为L,直径为d;B的长度为2L,直径为2d,那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为( )
A.QA∶QB=1∶2
B.QA∶QB=2∶1
C.QA∶QB=1∶1
D.QA∶QB=4∶1
6.(2024江苏扬州丁沟中学月考)如图甲所示,横截面都是正方形的三段导体,它们的材料和长度都相同,导体B刚好能嵌入导体A,导体C刚好能嵌入导体B,现将三段导体按图乙所示方式接入电路中,则闭合开关后( )

A.导体A、B、C的电阻之比为3∶2∶1
B.导体A、B、C两端的电压之比为1∶2∶3
C.流过导体A、C的电流之比为1∶1
D.导体A、B、C在相等时间内产生的热量之比为1∶1∶4
题组三电路中的能量转化
7.(2023江苏南京金陵中学期中)内阻为r的电动机与阻值为R的电阻串联在电路中,电动机正常工作,此时电动机两端的电压与电阻两端电压均为U,电路中的电流为I,电动机消耗的电功率为PM,电路的总功率为P总。则( )
A.PM=I2r
B.PM=U2R
C.P总=U2R+I2r
D.P总=U2r+I2R
8.(2024河北衡水武强中学期中)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.电解槽的发热功率约为1.3 W
C.电解槽的输出功率为60 W
D.电路消耗的总功率为60 W
9.(经典题)(2024江苏苏州期中)如图所示是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机,P是一个质量为m的重物,用细绳将重物拴在电动机的轴上,闭合开关S,重物P以速度v匀速上升,这时理想电流表和理想电压表的示数分别是I=5.0 A和U=110 V,重物P上升的速度v=0.70 m/s。已知该装置机械部分的机械效率为70%,重物的质量m=45 kg,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.电动机消耗的电功率为550 W
B.细绳对重物做功的机械功率为325 W
C.电动机的输出功率为400 W
D.电动机线圈的电阻为5 Ω
10.(2024湖北黄石期中)微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3 V的电压时,通过的电流为0.3 A,此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0 V时,通过的电流为0.8 A,这时电动机正常工作,则下列说法正确的是( )
A.电动机的内阻为4 Ω
B.电动机正常工作时的发热功率为0.09 W
C.电动机正常工作时输出的机械功率为1.6 W
D.该吸尘器的机械效率为60%
11.(2024浙江宁波期末)随着“共享单车”的持续火热,“共享汽车”也悄然出现。下表是某共享电动汽车的主要参数,重力加速度g取10 m/s2,根据信息,下列说法正确的是( )
A.工作时,电动汽车的电动机将机械能转化成电池的化学能
B.标准承载下,该电池在使用时的能量转化效率为66.5%
C.标准承载下,电动汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min,所消耗的电能为3 kW·h
D.标准承载下,汽车以120 km/h的速度匀速行驶,汽车电动机的输出功率为30 kW
答案与分层梯度式解析
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.B 由于该机器人的电池容量为2000mA·h,充电额定电流为0.5A,则充满电大约需要的时间为t充=qI充=2A·h0.5A=4h,A说法正确;电池容量是指电池储存电荷量的大小,B说法错误;机器人正常工作时的电流为I额=P额U额=3015A=2A,C说法正确;机器人充满电后连续正常工作的时间约为t工=qI额=2A·h2A=1h,D说法正确。
2.A 电阻RA、RB串联在电路中时,通过它们的电流相等,有PA=I2RA、PB=I2RB,由于PA>PB,可知RA>RB,故C、D错误。设电源电压为U,将RA、RB并联在电源两端时,两电阻消耗的电功率分别为PA'=U2RA,PB'=U2RB;电阻RA、RB串联在电路中时,两电阻两端各自的电压均小于电源电压U,可得PA3.C L1和L2的额定电压相同,P1R2。由串、并联电路中的电流、电压特点可知,图A、D中L1、L2一定不会同时正常发光;图B、C都能使L1、L2同时正常发光,但B中P总=2(P1+P2),C中P总=2P2,故C最合理。
4.D 由电路图可知,照明灯和抽气扇处于不同的支路上,则抽气扇工作与否与是否点亮照明灯无关,A错误。闭合开关S1、断开开关S2,电阻R与抽气扇串联,抽气扇处于“弱吸”挡;闭合开关S1、S2,电阻R被短路,抽气扇处于“强吸”挡,抽气扇由“强吸”挡换成“弱吸”挡,流过抽气扇的电流变小,而抽气扇的热功率为P=I2r,其中r为电动机内阻,保持不变,则抽气扇由“强吸”挡换成“弱吸”挡,其发热功率减小,B错误。闭合开关S1、S2和S3时,抽气扇处于“强吸”挡,C错误。工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时,电路变成纯电阻电路,回路中的电流将变大,D正确。
5.B 由题意可知,A、B两根电阻丝的长度之比为1∶2,直径之比为1∶2,则横截面积之比为1∶4,根据电阻定律R=ρLS知,它们的电阻之比为2∶1;两电阻丝串联在电路中,通过它们的电流相等,根据Q=I2Rt可知,相同的时间内产生的热量之比为2∶1,B正确。
6.D 根据题意可得,导体A的横截面积为SA=(3L)2-(2L)2=L2,导体B的横截面积为SB=(2L)2-L2=L2,导体C的横截面积为SC=L2,故A、B、C的横截面积相等,又因为它们的材料和长度都相同,由R=ρLS可知A、B、C的电阻相等。由串、并联电路的特点和欧姆定律可知,导体A、B、C两端的电压之比为1∶1∶2,流过导体A、B、C的电流之比为1∶1∶2,由Q=I2Rt可知,导体A、B、C在相等时间内产生的热量之比为1∶1∶4,故A、B、C错误,D正确。
7.B 电动机消耗的功率为PM=UI,又I=UR,联立得PM=U2R,A错误,B正确;电路的总功率为P总=PR+PM,又PR=UI=U2R=I2R,PM=UI=U2R,则P总=UI+U2R=I2R+U2R,C、D错误。
易错警示本题中电动机为非纯电阻用电器,欧姆定律不适用,即I≠Ur,PM≠U2r≠I2r。I2r是电动机的热功率,PM等于电动机的输出功率与热功率之和。
8.B 灯泡正常发光,流过电路的电流大小为I=PU=611A,则电路消耗的总功率为P总=U总I=220×611W=120W,D错误;电解槽两端的电压为U1=220V-110V=110V,电解槽消耗的电功率为P1=U1I=110×611W=60W,A错误;电解槽的发热功率为P1'=I2r=6112×4.4W≈1.3W,B正确;电解槽的输出功率P输=P1-P1'=60W-1.3W=58.7W,C错误。
9.A 电动机消耗的电功率为P电=UI=110×5W=550W,故A正确;以重物为研究对象,由于重物匀速上升,根据平衡条件有F=mg,根据P机=Fv,得细绳对重物做功的机械功率为P机=mgv=315W,B错误;电动机的输出功率P出=P机70%=3150.7W=450W,C错误;根据P电=P出+P热,可得电动机的热功率为P热=P电-P出=100W,结合P热=I2R,可得R=4Ω,故D错误。
10.D 电动机不转动时,其消耗的电功全部转化为内能,可视为纯电阻用电器,由欧姆定律可得电动机的内阻为r=U0I0=0.30.3Ω=1Ω;电动机正常工作时,热功率为P热=I2r=0.82×1W=0.64W,其输入功率为P入=IU1=0.8×2W=1.6W,消耗的电能转化为内能和机械能,故电动机的输出功率为P出=P入-P热=1.6W-0.64W=0.96W,吸尘器电动机的机械效率为η=P出P入×100%=×100%=60%,故选D。
11.D 工作时,电动汽车的电动机将电能转化成机械能,A错误;电池充满电时储存的电能为E=60kW·h=2.16×108J,标准承载下汽车匀速行驶时的牵引力F=f=0.09×(800+200)×10N=900N,牵引力做的总功W总=Fs=900×200×103J=1.8×108J,则该电池在使用时的能量转化效率为η=1.8×1082.16×108×100%=83.3%,B错误;标准承载下,电动汽车以v=72kmh=20ms的速度匀速行驶t=10min=600s,汽车牵引力做的功为W=Pt=Fvt=fvt=1.08×107J=3kW·h,实际过程中消耗的电能未全部转化为机械能,所以所消耗的电能大于3kW·h,C错误;标准承载下,汽车以v1=120kmh=1003ms的速度匀速行驶,汽车电动机的输出功率为P1=Fv1=fv1=30kW,故D正确。空车质量
800 kg
电池能量
60 kW·h
标准承载
200 kg
标准承载下的最大续航
200 km
所受阻力与汽车总重比值
0.09
1.B
2.A
3.C
4.D
5.B
6.D
7.B
8.B
9.A
10.D
11.D

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