高中物理教科版 (2019)必修 第三册8 焦耳定律 电路中的能量转化随堂练习题

这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第三册8 焦耳定律 电路中的能量转化随堂练习题，共6页。试卷主要包含了冬天人们喜欢用电热毯来取暖等内容，欢迎下载使用。

A．计算电冰箱的功率
B．计算电风扇的功率
C．计算电烙铁的功率
D．计算洗衣机的功率
2．(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝ eq \f(U2,R)t只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，UI＞I2R
D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
3．冬天人们喜欢用电热毯来取暖．现有一个家庭使用电热毯的电阻的阻值是550 Ω，正常接在家庭电路中使用的时候，电热毯在10 s内产生的热量为( )
A．600 J B．720 J
C．880 J D．1 200 J
4．一台电动机，额定电压是100 V，电阻是2 Ω.正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为( )
A．50 W B．450 W
C．500 W D．5 000 W
5．某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示，当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，下列说法正确的是( )
A．车灯变亮
B．路端电压变大
C．电路的总电流变大
D．电源的总功率变小
6．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则( )
A．电动机消耗的总功率为UI＋I2R
B．电动机消耗的热功率为 eq \f(U2,R)
C．电源的输出功率为EI
D．电源的效率为1－ eq \f(Ir,E)
7．一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R，其额定电压是U，额定功率是P，那么它正常工作时的电流( )
A．等于 eq \f(P,U)，且大于 eq \f(U,R)
B．等于 eq \f(P,U)，且小于 eq \f(U,R)
C．等于 eq \f(P,R)，也等于 eq \f(U,R)
D．不等于 eq \f(P,U)，但等于 eq \f(U,R)
8．(多选)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中．现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机锂电池的内阻为r，下列说法正确的是( )
A．电能转化为化学能的功率为UI－I2r
B．充电器输出的电功率为UI＋I2r
C．锂电池产生的热功率为I2r
D．充电器的充电效率为 eq \f(Ir,U)×100%
9．如图所示是某型号电吹风机的电路图，它主要由电动机和电热丝R构成．已知电吹风机的额定电压为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．若S1断开，S2闭合，则电吹风机吹热风
B．当电吹风机吹热风时，电动机每秒钟输出的机械能为120 J
C．电动机的电阻为 eq \f(1 210,3) Ω
D．电热丝的电阻为55 Ω
10．有四盏如图所示的电灯连接在电路中，L1和L2都标有“220 V，60 W”字样，L3和L4都标有“220 V，25 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光．最暗的是( )
A．L3 B．L2
C．L1 D．L4
11.某玩具吊车用图中电路来提拉积木，已知电源电动势E＝6 V，电源内阻r＝1 Ω，定值电阻R＝3 Ω，积木质量为m＝0.1 kg.当将积木固定时(电动机不转)，电压表的示数为U1＝5 V；当积木不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升积木时，电压表的示数为U2＝5.5 V．不计摩擦，重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是( )
A．当积木固定时电源的输出功率为2.5 W
B．电动机的内部线圈电阻为5 Ω
C．积木匀速上升时的速度为1.5 m/s
D．匀速提升积木时电源的总功率为12 W
12．如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联接在电源两端，电源电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈电阻RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是( )
A．通过电动机的电流为10 A
B．电动机的输入功率为20 W
C．电动机的发热功率为1 W
D．电源的输出功率为60 W
13．(多选)在如图甲、图乙所示的电路中，电源电动势均为E＝6 V、内电阻均为r＝3 Ω，R是定值电阻，开关S闭合，规格为“4 V，0.8 W”的小灯泡L均正常发光，电动机M正常工作．下列说法正确的是( )
图甲 图乙
A.图甲中电源效率为90%
B．图甲中定值电阻为5 Ω
C．图乙中电动机的内阻为7 Ω
D．图乙中电动机正常工作电压为1.4 V
14．如图所示，电源电动势为10 V，内阻为1 Ω，电阻R1为1 Ω，R2为6 Ω.开关闭合后，电动机恰好正常工作．已知电动机额定电压U为6 V，线圈电阻RM为0.5 Ω，问：
(1)流过R2的电流是多大？
(2)通过电动机的电流是多大？
(3)电动机正常工作时产生的机械功率是多大？
(4)如在正常工作时，电动机的转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多少？
课时素养评价17 焦耳定律 电路中的能量转化
1．解析：电功率的公式P＝ eq \f(U2,R)，是根据功率的公式P＝UI，其中I＝ eq \f(U,R)代入整理得到的，公式I＝ eq \f(U,R)仅适用于纯电阻电路，所以得出的结论P＝ eq \f(U2,R)也只用于纯电阻电路，故只能计算电烙铁的功率，不能计算电冰箱、电风扇、以及洗衣机的功率，故A、B、D错误，C正确．
答案：C
2．解析：电功率公式P＝ eq \f(W,t)，表示功率越大，电流做功越快；对于一段电路，有P＝IU，I＝ eq \f(P,U)，焦耳热Q＝( eq \f(P,U))2Rt，可见Q与P、U、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错．W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝ eq \f(U,R)只适用于纯电阻电路，B对．在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W＞Q，即UI＞I2R，C对．Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D对 .
答案：BCD
3．解析：电热毯为纯电阻电路，根据焦耳定律有Q＝I2Rt＝ eq \f(U2,R)t＝ eq \f(2202,550)×10 J＝880 J，C正确．
答案：C
4．解析：电动机因发热损失的功率为P热＝I2r＝52×2 W＝50 W，A正确．
答案：A
5．解析：当汽车启动时，启动电机工作，电路的总电流变大，内电压升高，路端电压降低，车灯变暗，A、B错误，C正确；电源的总功率P＝EI，由于电路的总电流变大，因此电源的总功率变大，D错误．
答案：C
6．解析：电动机消耗的总功率为P＝IU，A错误；由于电动机不为纯电阻器件，因此无法直接使用纯电阻热功率公式 eq \f(U2,R)来计算电动机的热功率，电动机消耗热功率的表达式为P热＝I2R，B错误；电源的输出功率等于电动机的输入功率，得P出＝UI，C错误；电源的效率为η＝ eq \f(UI,EI)，U＝E－Ir，解得η＝1－ eq \f(Ir,E)，D正确．
答案：D
7．解析：电动机正常工作时，功率P＝UI，故I＝ eq \f(P,U)；电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，电功大于电热，故UI＞I2R，解得I＜ eq \f(U,R)，故B正确．
答案：B
8．解析：锂电池充电消耗的功率P1＝UI，锂电池内阻消耗的热功率P2＝I2r，锂电池电能转化为化学能的功率为P3＝P1－P2＝UI－I2r，A、C正确；充电器输出的电功率等于锂电池充电消耗的功率，即等于UI，B错误；充电器的充电效率为η＝ eq \f(UI－I2r,UI)×100%＝ eq \f(U－Ir,U)×100%，D错误．
答案：AC
9．解析：若S1断开，S2闭合，电热丝不工作，只有电动机工作，则电吹风机吹冷风，A错误；当电吹风机吹热风时，电动机消耗的功率为120 W，因电动机内阻上发热，则电动机每秒钟输出的机械能小于120 J，B错误；电动机不是纯电阻电路，则电动机的电阻RM≠ eq \f(U2,PM)＝ eq \f(2202,120) Ω＝ eq \f(1 210,3) Ω，C错误；电热丝的功率PR＝1 000 W－120 W＝880 W，则电阻为R＝ eq \f(U2,PR)＝ eq \f(2202,880) Ω＝55 Ω，D正确．
答案：D
10．解析：根据公式P＝ eq \f(U2,R)可得L1和L2的电阻小于L3和L4的电阻，因为通过L2和L3的电流之和等于L1的电流，也等于L4的电流，所以通过L1的电流大于L2的电流，通过L3的电流小于L4的电流，根据公式P＝I2R，可得P1>P2，P4>P3，因为L2和L3并联，所以电压相等，根据公式P＝ eq \f(U2,R)可得P2>P3，因此P1>P2>P3，P4>P3.所以L3最暗，A正确．
答案：A
11．解析：当将积木固定时(电动机不转)，电压表的示数为U1＝5 V，则电流为I1＝ eq \f(E－U1,r)＝1 A，电源的输出功率P输＝I1E－I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) r＝5 W，A错误；电动机的内部线圈电阻为R线＝ eq \f(U1,I1)－R＝2 Ω，B错误；匀速提升积木时，电压表的示数为U2＝5.5 V，则电流为I2＝ eq \f(E－U2,r)＝0.5 A，则对电动机I2U2－I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) (R＋R线)＝mgv，解得v＝1.5 m/s，C正确；匀速提升积木时电源的总功率为P＝EI2＝6×0.5 W＝3 W，D错误．
答案：C
12．解析：根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋I(r＋R)得I＝ eq \f(E－U,R＋r)＝ eq \f(30－10,1＋9)A＝2 A，A错误；电动机的输入功率P入＝UI＝10×2 W＝20 W，B正确；电动机的热功率P热＝I2RM＝22×1 W＝4 W，C错误；电源的输出功率P出＝EI－Pr＝(30×2－22×1)W＝56 W，D错误．
答案：B
13．解析：由于灯泡正常工作，则甲乙电路中的干路电流均为I＝ eq \f(P灯,U灯)＝ eq \f(0.8,4) A＝0.2 A，则图甲中电源效率为η＝ eq \f(E－Ir,E)·100%＝ eq \f(6－0.2×3,6)×100%＝90%，A正确；根据欧姆定律，图甲中定值电阻R＝ eq \f(E－Ir－U灯,I)＝7 Ω，B错误；图乙中电动机正常工作电压为UM＝E－Ir－U灯＝1.4 V，D正确；对电动机有UMI＝P出＋I2rM>I2rM，解得rM<7 Ω，C错误．
答案：AD
14．解析：(1)开关闭合后，电动机恰好正常工作，由电路可知此时R2两端电压为6 V，所以流过R2的电流为IR2＝ eq \f(U,R2)＝ eq \f(6,6)A＝1 A
(2)根据闭合电路欧姆定律可得R1中的电流为I＝ eq \f(E－U,r＋R1)＝ eq \f(10－6,1＋1)A＝2 A
所以通过电动机的电流为IM＝I－IR2＝1 A
(3)电动机正常工作时内部消耗的功率为P热＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(M)) RM＝12×0.5 W＝0.5 W
则产生的机械功率为P＝PM－P热＝UIM－I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(M)) RM＝(6×1－0.5)W＝5.5 W
(4)正常工作时，电动机的转子突然被卡住，此时电路为纯电阻电路，此时总电阻
R总＝r＋R1＋ eq \f(R2RM,R2＋RM)＝1 Ω＋1 Ω＋ eq \f(6×0.5,6＋0.5) Ω＝ eq \f(32,13) Ω
电动机两端电压U′＝ eq \f(E,R总)R并＝ eq \f(10,\f(32,13))× eq \f(6,13) V＝ eq \f(15,8) V
电动机的发热功率为P′热＝ eq \f(U′2,RM)≈7 W.
答案：(1)1 A (2)1 A (3)5.5 W (4)7 W
A组 合格性考试练
B组 选择性考试练