高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化课后练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化课后练习题，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
eq \f( 合格考训练,（25分钟·满分60分）)
一、选择题(本题共7小题，每题7分，共49分)
1．(2022·江西省九江一中高二上学期期末)关于电功W和电热Q的说法，正确的是( B )
A．在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W＝Q
B．在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W不一定等于Q
C．W＝UIt，Q＝I2Rt均只在纯电阻电路中才成立
D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立
解析：非纯电阻电路中，W＝UIt用来求电功；Q＝I2Rt用来求电热，但W＞Q；只有在纯电阻电路，根据能量守恒，电功和电热数值上相等，电功可用公式W＝UIt计算，也可用公式W＝I2Rt计算，故A错误；B正确；W＝UIt可用于任何电路求总电功；而Q＝I2Rt可以适用任何电路求电热，故CD均错误。
2．(2022·广西钟山中学高二阶段练习)电烙铁、电风扇和电视机三个用电器的铭牌上均标有“220 V 60 W ”。现让它们在额定的电压下工作相同的时间，产生的热量( A )
A．电烙铁最多 B．电风扇最多
C．电视机最多 D．一样多
解析：电烙铁工作时，电能转化为内能，电风扇工作时，主要是电能转化为机械能，电视机利用了电场、磁场、电路等原理接收、播放电视声音和图像，不是利用电流的热效应，故可得，它们在额定的电压下工作相同的时间，产生的热量电烙铁最多，BCD错误，A正确。
3．电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上0.3 V电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机没有转动。当加上3 V电压时，电流为 1 A，这时电动机正常工作。则( D )
A．电动机的电阻是3 Ω
B．电动机正常工作时的发热功率是3 W
C．电动机正常工作时消耗的电功率是4 W
D．电动机正常工作时机械功率是2 W
解析：当加上0.3 V电压时电动机不转动，此时电动机为纯电阻，利用欧姆定律得r＝eq \f(0.3 V,0.3 A)＝1 Ω，选项A错误；当加上3 V电压时，消耗的电能一部分发热，一部分转化为了机械能，电动机消耗的电功率为P＝IU＝1×3 W＝3 W，发热功率P热＝I2R＝12×1＝1 W，B、C错误；根据能量关系可知产生的机械功率为P机＝P－P热＝3 W－1 W＝2 W，D正确。
4．(2022·浙江长兴县教育研究中心高二期中)扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件吸尘清扫，如图所示为某品牌扫地机器人。已知其工作额定电压15 V、额定功率30 W，充电时额定电压24 V、额定电流0.5 A、充电时间约240分钟，充电完成时电池容量2 000 mAh，则下列说法正确的是( D )
A．电池容量是指电池储存电能的大小
B．机器人正常工作的电压为24 V
C．机器人正常工作时的电流为0.5 A
D．机器人充满电后工作时间最多约为1小时
解析：由q＝It可知，电池容量2 000 mAh，从单位上看可以看出电池容量是指电池储存电荷量的大小，A错误；机器人正常工作的电压为15 V，24 V是充电时额定电压，B错误；由P＝UI可知，机器人正常工作时的电流为2 A；C错误；机器人充满电后工作时间t＝eq \f(q,I)＝eq \f(2 000×10－3,2) h＝1 h，D正确。
5．(2022·内蒙古乌兰察布市四子王旗一中高二上学期期中)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，手机电池的内阻为r，下列说法不正确的是( B )
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．电池产生的热功率为I2r
D．充电器的充电效率为eq \f(U－Ir,U)×100%
解析：由P＝UI可知充电器输出的电功率为P出＝UI，根据热功率公式可得电池产生的热功率为P热＝I2r，电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律有电能转化为化学能的功率为：P化＝UI－I2r，故A、C正确，B错误；充电器的充电效率为η＝eq \f(P化,P出)×100%＝eq \f(U－Ir,U)×100%，故D正确。
6．(2022·河北正定中学高二上学期段考)一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(电源内阻忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是( C )
A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C．1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
解析：由于电饭煲是纯电阻用电器，所以R1＝eq \f(U,I1)＝44 Ω，P1＝UI1＝1 100 W，其在1 min内消耗的电能W1＝UI1t＝6.6×104 J，洗衣机为非纯电阻用电器，所以R2≠eq \f(U,I2)＝440 Ω，P2＝UI2＝110 W，其在1 min内消耗的电能W2＝UI2t＝6.6×103 J，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍，只有选项C正确。
二、非选择题(共11分)
7．(11分)(2022·山东省青岛市高二上学期三校联考)当李老师最后离开计算机房要去关闭总电闸时，发现电能表(如图所示)的转盘仍在缓慢地转动。他用手表粗略地估测了一下，1 min转盘转动了5转。经检查发现，原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态。
(1)读出该房间总共已经用了多少电？
(2)请你算算1台电脑显示器的待机功率约为多大？并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电？
答案：见解析
解析：(1)1 325.6 kW·h。
(2)1分钟转5转，用电W＝eq \f(5,3 000) kW·h＝eq \f(5,3) W·h，
每台显示器的待机功率P＝eq \f(W,20t)＝eq \f(\f(5,3)×3 600,20×60) W＝5 W，
要及时关闭待机状态的用电器。
eq \f( 等级考训练,（20分钟·满分40分）)
一、选择题(本题共4小题，每题6分，共24分)
1．(2022·黑龙江佳木斯一中高二期末)在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.00 A和20.0 V。则这台电动机正常运转时输出功率为( B )
A．12 W B．24 W
C．30 W D．40 W
解析：电动机停止转动时，电动机为一电阻，根据欧姆定律得R＝eq \f(U1,I1)＝4 Ω，正常运转后，其输出功率为P＝U2I2－Ieq \\al(2,2)R＝20×2 W－22×4 W＝24 W。
2．(2022·广西柳州市柳江实验高中高二学业考试)如图的电路中，a、b、c为三根长度不同、横截面积和材料都相同的导体棒。开关闭合后，在相同时间内三根导体棒产生的热量( C )
A．a最多 B．b最多
C．c最多 D．都相等
解析：根据串联关系，可知流过三根导体棒的电流I相同，由题意可知三根导体棒的电阻率ρ，横截面积S都相同，由电路图可知三根导体棒的长度关系为la＜lb＜lc，根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)，可得三根导体棒的电阻大小关系Ra＜Rb＜Rc，根据焦耳定律Q＝I2Rt，可知在相同时间内三根导体棒产生的热量大小关系Qa＜Qb＜Qc，选项C正确，ABD错误。
3．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，当闭合开关S1、S2后，电动机正常工作，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出，断开开关S1，电吹风吹冷风。已知电吹风的额定电压为220 V，吹热风时的功率为1 000 W，吹冷风时的功率为120 W，关于该电吹风，下列说法正确的是( C )
A．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为1 000 J
B．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒消耗的电能为120 J
C．电热丝的电阻为55 Ω
D．电动机线圈的电阻为eq \f(1 210,3) Ω
解析：吹热风时，电热丝和电动机并联，即电路消耗的电功率等于电热丝消耗的电功率与电动机消耗的电功率之和，故1 000 W＝120 W＋P热，则电热丝的功率为P热＝880 W，根据公式W＝Pt，可得当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880 J，根据公式P＝eq \f(U2,R)可得电热丝的电阻为R＝eq \f(U2,P热)＝55 Ω，选项A错误，C正确；当吹冷风时，只有电动机工作，电热丝不工作，电热丝消耗的电能为0，选项B错误；因为电动机是非纯电阻，所以不能根据R＝eq \f(U2,P)求解线圈电阻，选项D错误。
4．(2022·河南豫西中校高二上联考改编)一学校物理兴趣小组用蓄电池、电动机、皮带、自行车组装了一辆电动自行车，假设人骑上后总质量为50 kg，假定蓄电池能提供的电压为24 V，电阻不计，当电动自行车在水平地面上以0.8 m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5 A，设电动自行车所受的阻力恒为车重的eq \f(1,5)，忽略电动车自身的摩擦，则电动机的阻值是(g取10m/s2)( C )
A．4.8 Ω B．3.2 Ω
C．1.6 Ω D．0.4 Ω
解析：电动自行车所受的阻力恒为车重的eq \f(1,5)，所以阻力的大小为f＝eq \f(1,5)mg＝100 N，电动自行车匀速行驶，则电动机的机械功率P机＝Fv＝fv＝80 W；电动机的总功率P＝UI＝120 W，电动机的热功率P热＝I2r＝P－P机，所以电动机的阻值r＝eq \f(P热,I2)＝1.6 Ω，选项C正确。
二、非选择题(共16分)
5．(16分)(2022·山东师大附中第三次学分认定)如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N。忽略一切摩擦，求：
(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
(3)10 s内电动机可以把重物匀速提升多高？
(4)这台电动机的机械效率是多少？
答案：(1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80%
解析：电动机工作时，其电路为非纯电阻电路，它从电源获取的功率一部分转化为线圈的热功率，另一部分转化为电动机的机械功率。
(1)电动机线圈上消耗的热功率为
P热＝I2r＝1 W。
(2)电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率，即
P入＝UI＝5×1 W＝5 W，
电动机的输出功率就是电动机对外做机械功的功率，根据P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。
(3)设物体A的重力为G，t＝10 s内物体上升的高度为h，根据能量守恒定律得P出t＝Gh
h＝eq \f(P出t,G)＝eq \f(4×10,20) m＝2 m。
(4)这台电动机的机械效率为η＝eq \f(P出,P入)×100%＝eq \f(4,5)×100%＝80%。