人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化当堂检测题

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第一级：物理观念——学考达标
1.(2025·福建宁德阶段练习)(多选)下列对电功及焦耳定律公式的理解正确的是( )
A.非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热
B.焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解
C.电功的另一表达式W=U2R·t只适用于纯电阻电路
D.电功公式W=UIt、焦耳定律公式Q=I2Rt都适用于任何电路,因此W一定等于Q
2.(2025·浙江嘉兴阶段练习)一只标有“220 V,60 W”字样的白炽灯,用多用电表测量它的灯丝电阻时,其阻值可能为( )
A.1 210 ΩB.807 Ω
C.65 ΩD.0
3.用不同材料做成两形状、大小相同的导体棒甲、乙,接在如图所示的电路中,理想电压表 V1的示数大于V2的示数。则导体棒甲( )
A.电阻率小
B.电功率小
C.在相同时间内产生的热量多
D.在相同时间内通过的电荷量大
4.(2025·海南海口阶段练习)长短、粗细均相同的保险丝和铜丝分别接到线路板上A、B间和C、D间,如图所示。移动滑动变阻器的滑片,发现保险丝熔断而铜丝完好。下列说法错误的是( )
A.保险丝的电阻比铜丝的大
B.通过保险丝的电流比铜丝的大
C.电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多
D.为了用电安全,禁止用铜丝代替保险丝
5.(2025·江西新余检测)(多选)图像法是利用图像这种特殊且形象的工具,表达各物理量之间存在的内在关系或规律的方法。关于下列图像的解释,正确的是( )
A.甲图是某物体的熔化图像,B、C两点内能不相等
B.乙图是电阻和通电时间一定时电热Q与电流I的关系图
C.丙图说明,当电阻一定时,电压与电流成正比
D.丁图表示物体由静止下落过程中,重力对物体做功与时间的关系
6.(多选)如图所示,两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b串联在电路中,横截面积之比为Sa∶Sb=2∶3。下列说法正确的是( )
A.两导线电阻之比为2∶3
B.两导线中的电场强度之比为2∶3
C.两导线的焦耳热功率之比为3∶2
D.自由电子在两导线中移动的速率之比为3∶2
7.(2025·河北邯郸月考)如图所示,照明电路的电压恒为U=220 V,并联了20盏电阻为R=400 Ω的电灯(忽略电灯电阻的变化),两条输电线的电阻均为r=1.0 Ω。下列说法正确的是( )
A.并联的电灯越多,通过输电线的电流越小
B.只开10盏灯时,输电线上损失的电压约为 5.24 V
C.20盏灯都打开时,输电线上损失的电功率为20 W
D.20盏灯都打开时,整个电路消耗的电功率为2 200 W
8.小灯泡A、B与定值电阻R、输出电压恒为U的电源组成图示电路,小灯泡A、B分别标有“3 V,0.3 A”及“5 V,0.6 A”字样,当两只小灯泡都能正常发光时,应有( )
A.电源的输出功率为4.8 W
B.定值电阻R的阻值为15 Ω
C.电源的输出电压为5 V
D.定值电阻在10 s内产生的电热为30 J
9.(12分)(选自鲁科版教材课后练习)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380 V 的电动机带动下以0.5 m/s的恒定速率向斜上方移动,电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A,若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同,忽略电动机内阻的热损耗,则不载人时扶梯运行的电功率是多大?若输送一个人的功率为120 W,则这台自动扶梯可同时乘载多少人?
第二级：科学思维与探究——选考进阶
10.(多选)如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内( )
A.充电宝输出的电功为UIt
B.充电宝产生的热功率为I2r
C.手机电池产生的焦耳热为U2rt
D.手机电池储存的化学能为UIt-I2rt
11.(多选)扫地机器人是智能家用电器的一种,能凭借一定的人工智能,自动在房间内完成地板清理工作。若机器人直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为r,当它正常工作时,下列说法正确的是( )
A.电动机的电流I=Ur
B.电动机消耗的电功率为UI
C.电动机输出的机械功率为UI-I2r
D.电动机产生的热量为U2rt
12.(14分)(2025·湖南怀化阶段检测)小明家新买的一辆汽车具有后视镜加热功能(如图甲)。他查询资料,了解到加热电路简化图如图乙所示,S为挡位切换开关,根据气温、雨水情况可切换高温、低温和关三个挡位,高温挡功率为12 W,低温挡功率为9 W。电源电压恒为12 V,R1和R2均为阻值不变的电热丝。求:
(1)当后视镜处于高温挡时,通过电路的电流;
(2)电热丝R1的阻值;
(3)当后视镜处于低温挡时,工作5 min电热丝R2产生的热量。

（解析）同步分层精练(十六)
1.选BC 非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热,故A错误;焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解,故B正确;电功的另一表达式W=U2R·t只适用于纯电阻电路,故C正确;电功公式W=UIt、焦耳定律公式Q=I2Rt都适用于任何电路,但是只有在纯电阻电路中W才等于Q,故D错误。
2.选C 白炽灯可以看作纯电阻,由P=U2R可得R=U2P=220260 Ω≈806.67 Ω,此数值为白炽灯正常发光时的阻值,由于灯丝为金属材料,电阻率随温度的升高而增大,当白炽灯不发光时,温度低,所以灯丝的阻值要小于此数值,但不可能为零,故选C。
3.选C 导体棒甲、乙串联,通过导体棒甲、乙的电流相同,理想电压表 V1的示数大于 V2的示数,则导体棒甲两端的电压大于导体棒乙两端的电压,根据欧姆定律可知,导体棒甲阻值较大,导体棒甲、乙形状、大小相同,则导体棒甲电阻率大,故A错误;通过导体棒甲、乙的电流相同,导体棒甲阻值较大,根据P=I2R,可知导体棒甲电功率大,根据Q=I2Rt,可知导体棒甲在相同时间内产生的热量多,故B错误,C正确;通过导体棒甲、乙的电流相同,根据q=It,可知在相同时间内通过导体棒甲、乙的电荷量相同,故D错误。
4.选B 因为保险丝和铜丝串联,因此通过它们的电流相同,故B错误;通电时间相同,电流相同,保险丝熔断,根据焦耳定律可知,保险丝电阻大,产生的热量多,故A、C正确;铜丝难熔断,为了用电安全,不可以用铜丝代替保险丝,故D正确。本题选错误的,故选B。
5.选AD 甲图是某物体的熔化图像,物体不断吸收热量,B、C两点内能不相等,A正确;由焦耳定律Q=I2Rt可知,当电阻和通电时间一定时,电热Q与电流的平方I2成正比,则电热Q与电流的平方I2的图像是一条过原点的直线,B错误;丙图说明,当电阻一定时,电流与电压成正比,C错误;物体由静止下落过程中做匀加速运动,由W=Gh=12Ggt2可知,重力对物体做功与时间的关系图像为抛物线的一部分,D正确。
6.选CD 根据电阻的决定式R=ρLS,可知两导线电阻之比为Ra∶Rb=Sb∶Sa=3∶2,故A错误;金属导线a、b串联,通过的电流相等,根据U=IR=EL,可知两导线中的电场强度之比为Ea∶Eb=Ra∶Rb=3∶2,故B错误;金属导线a、b串联,通过的电流相等,根据P=I2R,可知两导线的焦耳热功率之比为Pa∶Pb=Ra∶Rb=3∶2,故C正确;根据电流的微观定义式有I=nevaSa=nevbSb,可得自由电子在两导线中移动的速率之比为va∶vb=Sb∶Sa=3∶2,故D正确。
7.选D 并联的电灯越多,电路电阻越小,通过输电线的电流越大,故A错误;只开10盏灯时,则10盏灯并联的等效电阻为R'=R10=40 Ω,输电线上损失的电压为U损=2rR'+2rU≈10.48 V,故B错误;20盏灯都打开时,20盏灯的等效电阻为R″=R20=20 Ω,输电线上的电流为I″=UR″+2r=10 A,输电线上损失的电功率为P损=I″2·2r=200 W,整个电路消耗的电功率为P=UI″=2 200 W,故C错误,D正确。
8.选A 由题图可知,电源的输出电压为U=UB+UA=8 V,干路电流为I=IB=0.6 A,电源的输出功率为P=UI=4.8 W,故A正确,C错误;两只小灯泡都能正常发光,可得IR=I-IA=0.3 A,UR=UA=3 V,根据欧姆定律,可得R=URIR=10 Ω,故B错误;定值电阻在10 s内产生的电热为Q=IR2Rt=9 J,故D错误。
9.解析:不载人时扶梯运行的电功率P0=UI=380×5 W=1 900 W。
设自动扶梯最多可同时乘载的人数为N,由P最大=P0+N×120可得N=4 900−1 900120 人=25人。
答案:1 900 W 25人
10.选AD 时间t内充电宝输出的电功为W=Pt=UIt,故A正确;充电宝内的电流也是I,但其内阻未知,故无法判断充电宝产生的热功率,故B错误;手机电池是非纯电阻电路,故不能用U2rt计算手机电池产生的焦耳热,手机电池产生的焦耳热应为I2rt,故C错误;充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能,一部分转化为手机电池产生的焦耳热,故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为E=UIt-I2rt,故D正确。
11.选BC 电动机是非纯电阻元件,根据能量守恒定律有P电=P热+P机,即UI=I2r+P机,故I2r