第十章　97.非纯电阻电路的计算---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版）

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1~3题每题6分
1.(多选)如图所示的电路中，当开关S置于a处时，电流表(内阻不计)示数为I，额定功率为16 W的电动机正常工作，带动质量为0.7 kg的物体以2 m/s的速度匀速竖直上升。当开关置于b处时，电流表示数变为I2，灯泡正常发光。已知电阻R=1.5 Ω，灯泡额定电压为10 V，额定功率10 W，重力加速度g取10 m/s2。则( )
A.电动机线圈的内阻为0.5 Ω
B.电动机的额定电压为10 V
C.电源电动势为12 V
D.电源内阻为1 Ω
答案 AC
解析 当开关S置于b处时，有U2=P2I2=20WI =10 V，解得I=2 A，当开关S置于a处时，设电动机线圈的内阻为r'，则有P1-I2r'=mgv，代入数据解得r'=0.5 Ω，U1=P1I=16WI=8 V，故A正确，B错误；
当开关S置于a处时，根据闭合电路欧姆定律有E=U1+I(R+r)
当开关S置于b处时，根据闭合电路欧姆定律有E=U2+I2(R+r)，联立解得E=12 V，r=0.5 Ω，故C正确，D错误。
2.(多选)(2025·安徽名校联盟模拟)如图甲为某手持双头风扇，图乙为其简化电路图。闭合开关S后，两电动机均能正常工作。某同学发现，若用外力迫使电动机M1停止转动，则M2的转速也减小。已知电源电动势E=12 V，内阻r=1 Ω，电动机M1、M2额定电压均为U=6 V，电动机M1线圈的电阻R1=0.5 Ω，保护电阻R0=1 Ω，则( )
A.M1停止转动前，电源的输出功率为18 W
B.M1停止转动前，电源的输出功率为27 W
C.M1停止转动后，M2功率可能为3 W
D.M1停止转动后，M2功率可能为4 W
答案 BC
解析 M1停止转动前，电源内阻r和保护电阻R0分得的总电压为U1=E-U=6 V，根据欧姆定律可得，电路中的电流为I=U1R0+r=3 A，则内阻分压为Ur=Ir=3 V，则路端电压为U路=E-Ur=9 V，电源的输出功率P出=U路I=27 W，故A错误，B正确；M1停止转动后，设M2两端的电压为U2，通过其中的电流为I2，由闭合电路欧姆定律得E=U2+(U2R1+I2)(R0+r)，代入数据整理得5U2+2I2=12，M2的功率为P2=U2I2=-2.5U22+6U2，当U2=1.2 V时，M2功率最大值P2max=3.6 W，故C正确，D错误。
3.(2025·浙江省二模)图示为某款乒乓球训练机，发球原理是乒乓球到达出球口后，驱动轮旋转并摩擦乒乓球，使球获得一定的水平初速度并发出。某次设定机器发无旋球，乒乓球射出位置到台面的高度为0.2 m，水平射程为1.6 m，每分钟发射60个乒乓球。已知乒乓球质量为2.7 g，发球机输入电压为8 V，输入电流为50 mA，电动机线圈内阻为100 Ω。不考虑空气阻力和发球前乒乓球高度的变化，下列说法正确的是( )
A.发球机对单个乒乓球做的功为1.44 J
B.发球机对乒乓球做功的功率为0.024 W
C.电动机输出的机械功率为0.4 W
D.发球机将电能转换为乒乓球机械能的效率为21.6%
答案 D
解析 设发球机对于单个乒乓球做的功为W，乒乓球在空中做平抛运动，竖直方向有h=12gt2，水平方向有x=vxt，由动能定理可得W=Ek=12mvx2，联立解得W=8.64×10-2 J，故A错误；发球机1分钟内对乒乓球做的总功W0=nW，功率P=W0t=8.64×10-2 W，故B错误；电动机消耗的总功率P1=UI，电动机内阻消耗的电功率P2=I2r，则电动机输出的机械功率P出=P1-P2=0.15 W，故C错误；发球机将电能转化为乒乓球机械能的效率η=PP1×100%=21.6%，故D正确。
4.(10分)(2025·江西省高三模拟)当汽车电动机启动时车灯总是会瞬间变暗，其原理简化图如图所示。某款混动型汽车在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数I=12 A，电动机启动后电流表的示数I'=60 A，若电源的电动势E=15 V，内阻r=0.05 Ω，电流表内阻不计，灯泡电阻恒定，电动机内阻rM=0.108 Ω。求：
(1)(2分)灯泡的电阻R；
(2)(3分)电动机启动后的电源的输出功率P；
(3)(5分)电动机的效率η。
答案 (1)1.2 Ω (2)720 W (3)55%
解析 (1)电动机未启动前，由闭合电路的欧姆定律有I=ER+r
解得R=1.2 Ω
(2)当电动机启动后，电源的输出功率P=I'E-I'2r
解得P=720 W
(3)电动机两端的电压U=E-I'r=12 V
流过电动机的电流IM=I'-UR=50 A
电动机的效率η=IMU−IM2rMIMU×100%
解得η=55%