物理必修 第三册4.3 电路中的能量转化与守恒课时训练

【基础】第3节电路中的能量转化与守恒-1随堂练习

一.填空题

1．电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．这个关系最初是　  　 用实验直接得到的；该定律的表达式是　  　．

2．如图所示电路中，闭合开关S后，增大滑动变阻器R的阻值，则电流表A的读数将　  　（填“变大”或“变小”），电阻R0消耗的功率将　    　（填“变大”或“变小”）．

3．某电热水壶铭牌的部分参数如表中所示，从表中可知，该电热水壶正常工作时电压U=______V，功率P=_____W，电流I=______A。

4．如图所示为一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为，保护电阻为，当闭合开关后，两电压表的示数分别为和，则电路中的电流为___________，电动机的功率为__________。

5．如图所示的电路中，电源的电动势为9 V，内阻为1 Ω，定值电阻的阻值为2 Ω.开关S闭合后，电路中的电流为________A，闭合后10 s内定值电阻上产生的热量为________J.

6．如图甲所示的电路中，D为二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），R1=R2=4Ω，R3=6Ω当在AB间加上如图乙所示的交流电压时，在0～1×10﹣2s时间内通过R1的电流　   　；1s内电阻R3所消耗的电能　   　．

7．如图甲是某一电热水壶，若该电热水壶工作时的电流为I．电热丝的电阻为R．通电时间为t过程中产生的热量为Q=    ，图乙在额定电压下是该某一电热水壶的铭牌，由铭牌可知，在30s内将消耗___ __J的电能；如图丙为家用电风扇，当电流通过电动机，电能主要转化为     (选填“内能”．“机械能”．“化学能”)．

8．某电热器的工作原理如图所示。．是两个发热电阻，该电热器有高低两个档位，，，该电热器处于高温档时的功率是低温档的______倍。小明想在电路中加一个“防倾倒开关”，以保证电热器被碰倒后能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好安装在图中．．．四点中的______点。

9．历史上，通过实验得到“电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比”这一结论的科学家是_____________（选填“焦耳”或“欧姆”）。在额定电压相同的电热器中，功率越大，其电阻越_________（选填“大”或“小”）

10．有一个化学电池向电热器供电，电动势为E，外电阻为R，内电阻为r，电流为I，则在通电时间t内，转化为电能的化学能是_______，电能中转化为外电阻上的内能是_______，电能中转化为内电阻上的内能是_______，电源消耗的化学能和内．外电阻上获得的内能间的数量关系应该_______ （填相等或不相等）.

11．两电阻分别标有“1A，4W”和“2A，1W”，则它们的电阻之比是　    　，若它们串联，允许通过最大的电流是　    　．

12．一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过电动机的电流是0.2 A，在30 s内可将该物体匀速提升3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，则电动机的输入功率为________；线圈的电阻为________。

13．电场力做功的特点是：______，因此可以引入电势能。______是反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。

14．一电炉子的电阻R=2000Ω，通过的电流I=5A，通电10min产热Q=________J ．

15．如图所示的电路中，电源电压为且保持不变，定值电阻的阻值为，滑动变阻器，上标有“ ”字样，所用电流表量程为“”和“”，电压表量程为“”和“”。闭合开关，选择合适的电表量程，移动滑片，使的功率占电路总功率的比值最小，此时的功率为______；在电路安全的前提下，选择合适的电表量程，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表和电压表偏转角度相同，则此时电路总功率的最大值为______。

16．电能表（电度表）是计量消耗电能的仪表，小煜同学用以下办法估测她家中的电饭锅在加热状态下的电功率。将家中的其他用电器断开，将需要煮饭的电饭锅插头插上电源插座，按下“煮饭”开关，然后观察自己家中的电度表的转盘转动情况，测出转盘转过l0圈所需的时间为30s。该电度表上标明有“1000r/KWh”字样，则可估算出她家电饭锅在煮饭时消耗的电功率约为________w。

17．如图所示，被测物体A的长度为___________cm，电能表的示数为___________kW·h。

18．如图是一电热水壶的铭牌，由铭牌可知，该电热水壶在额定电压下工作时，所使用的交流电压的最大值为　  　V，交流电的周期为　    　s．

参考答案与试题解析

1．【答案】焦尔，Q=I2Rt

【解析】

考点： 焦耳定律．

分析： 本题考查焦耳定律的基本内容，根据焦耳定律作答即可．

解答： 解：焦耳定律是焦耳用实验直接得到的，该定律的表达式是 Q=I2Rt．

故答案为：焦尔，Q=I2Rt

点评： 对于物理学史要了解，可以帮助物理知识的理解，注意焦耳定律适用于任何电路的热量求解．

2．【答案】变小，变小．

【解析】【考点】 电功．电功率．

【分析】图中电阻R与R0串联，根据闭合电路欧姆定律列式求解电流表达式，分析电流变化情况；在根据P=I2R0分析R0电功率变化情况．

【解答】解：根据闭合电路欧姆定律，有：I=，故增大滑动变阻器R的阻值后，电流减小；

根据P=I2R0，电阻R0消耗的功率将变小；

故答案为：变小，变小．

3．【答案】220    1100    5   

【解析】【来源】2019年福建省普通高中学业水平合格性考试物理试题（6月)

【详解】

[1]根据电热水壶的铭牌可知：220V表示电水壶的额定电压为U=220V，即正常工作时电压为220V；

[2]1100W表示水壶的额定功率为

P=1100W；

[3]额定电流为

。

4．【答案】    ①. 0.5    ②. 2

【解析】

【分析】

【详解】[1]由图可知，电压表V2测电阻R两端电压为2V，根据欧姆定律

[2]电压表V1测路端电压为6V，由串并联关系可知电动机两端电压

根据电功率公式

5．【答案】0.1

【解析】

6．【答案】0.5A；4.92J

【解析】考点:电功．电功率．

专题:恒定电流专题．

分析:（1）由题意可知，0﹣1×10﹣2 s时间内D处于导通状态，电路结构为R1和R2并联与R3串联，根据串并联电路的额特点及欧姆定律即可求解；

（2）先求出一个周期内R3所消耗的电功率，再乘以时间即可求解

解答:解：0﹣1×10﹣2 s时间内D处于导通状态，则电路总电阻为：R=R3+…①

通过R3的电流为：I=②

由①②式代入数据解得：I=1 A

通过R1的电流为：I1==0.5 A．

（2）在1×10﹣2﹣2×10﹣2 s时间内D处于截止状态，则通过R3的电流为：

I′=

代入数据解得：I′=0.8 A

t=1 s内R3消耗的电能为：E=（I2R3+I′2R3）

代入数据解得：E=4.92 J．

故答案为：0.5A；4.92J

点评:本题考查了二极管的特性．电路结构分析．欧姆定律．串并联电路的特点；认真审题，充分理解题意，知道理想二极管，正向电阻为零，反向电阻为无穷大，分析清楚电路结构是解题的关键．

7．【答案】I2Rt．45000；机械能

【解析】

试题分析：根据焦耳定律可得产生的热量，跟根据公式可得，当电流通过电动机，电能主要转化为机械能

考点：考查了电工的计算，焦耳定律

8．【答案】    ①. 4    ②. C

【解析】

【分析】

【详解】[1]旋转开关接1时，电热器功率为

旋转开关接2时，电热器功率为

代入数据解得

[2] 保证电热器被碰倒后能自动断开电路，以免引起火灾，该开关最好安装在火线上，且在开关之前，即安装在C点。

9．【答案】焦耳，小

【解析】试题分析：“电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比”这一结论属于焦耳定律，所以是焦耳发现了，在额定电压相同的电热器中，功率越大根据公式可得功率越大，电阻越小

考点：考查了焦耳定律

【名师点睛】本题直接考查焦耳定律的内容，属基础概念的考查，比较简单．注意，只有纯电阻电路中公式才适用

10．【答案】            相等   

【解析】

【详解】

[1][2][3][4] 有一个化学电池向电热器供电，电动势为E，外电阻为R，内电阻为r，电流为I，则在通电时间t内，转化为电能的化学能是

根据焦耳定律可知，电能中转化为外电阻上的内能是

电能中转化为内电阻上的内能是

根据能量守恒定律可知，电源消耗的化学能和内．外电阻上获得的内能间的数量关系应该相等。

11．【答案】16：1，1A

【解析】【考点】电功．电功率．

【分析】根据P=UI和U=IR，得到P=I2R，据此求解电阻，得到电阻之比；串联电路处处电流相等，为了不损坏电阻，比较两电阻允许通过的最大电流，选其中较小的电流．

【解答】解：根据P=I2R，“1A，4W”电阻为：R1=；

“2A，1W”，电阻为：R2=；

故R1：R2=4：0.25=1：16；

串联电路最大电流应该取额定电流的最小值，故为1A；

故答案为：16：1，1A．

12．【答案】    ①. 0.6 W    ②. 5

【解析】

【分析】

【详解】[1]电动机的输入功率

[2]电动机提升重物的速度

电动机提升重物的机械功率

则热功率为

解得

13．【答案】与路径无关，只与初末位置有关    电动势   

【解析】

[1]由公式可知，电场力做功的特点是与路径无关，只与初末位置有关，因此可以引入电势能；

[2]电动势是反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。

14．【答案】3×107

【解析】产生的热为

综上所述本题答案是：

【分析】已知电阻．通电时间．电流，由焦耳定律可以求出电流产生的热量．

15．【答案】    ①. 3    ②. 16.2

【解析】

【分析】

【详解】[1] R2的功率与电路总功率的比值为

由于电源电压不变，则使R2的功率占电路总功率的比值最小时是滑动变阻器两端的电压最小时，根据串联电路的分压特点可知：当滑动变阻器连入电路的电阻最小时滑动变阻器两端的电压最小，此时电路中电流最大，已知滑动变阻器R2上标有“20Ω 1A”字样，电流表量程为“0～0.6A”和“0～3A”，所以，电路中电流最大为1A，则由

可得，电阻R1两端的电压

根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得滑动变阻器两端的电压

所以，R2的功率为

[2] 因滑片在某一位置时，电流表和电压表的偏转角度相同，且整个电路能正常工作，所以，可设两电表指针偏转的格数均为n

①若电流表的量程为0～0.6A．电压表的量程为0～3V

则电流表的示数为0.02A×n，电压表的示数为0.1V×n

此时滑动变阻器接入电路中的电阻

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时电路中的电流

故此种情况不可能

②若电流表的量程为0～0.6A．电压表的量程为0～15V

则电流表的示数为0.02A×n，电压表的示数为0.5V×n

此时滑动变阻器接入电路中的电阻

故此种情况不可能

若电流表的量程为0～3A．电压表的量程为0～3V

则电流表的示数为0.1A×n，电压表的示数为0.1V×n

此时滑动变阻器接入电路中的电阻

此时电路中的电流

故此种情况不可能

④若电流表的量程为0～3A．电压表的量程为0～15V

则电流表的示数为0.1A×n，电压表的示数为0.5V×n

此时滑动变阻器接入电路中的电阻

此时电路中的电流

故此种情况可能

则整个电路的总功率

16．【答案】1200

【解析】由功率可知，

当W=1kWh=，所用的时间为

所以功率。

17．【答案】    ①. 2.00    ②. 165.3

【解析】

分析】

【详解】[1]由图可知，被测物体A的长度为2.00；

[2]由图可知，电能表的示数为165.3 kW·h。

18．【答案】220，0.02

【解析】【考点】电功．电功率

【分析】由表中数据可以得到额定电压．额定功率，工作频率，根据有效值与最大值的关系求出交流电压的最大值，根据T=求出周期．

【解答】解：由图知电水壶的额定电压为220V，频率为50Hz，则所使用的交流电压的最大值，

周期T===0.02s；

故答案为：220，0.02

【点评】用电器铭牌上都会有额定电压和功率，频率，有了这些个信息我们可以求出其他几个量，如额定电流．电阻．用电量等，做题时要注意总结．