2017屆高中物理課時(shí)跟蹤檢測(cè)十一焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化教科版選修.docx

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十一） 焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化1(2015浙江高考)下列說(shuō)法正確的是()A電流通過(guò)導(dǎo)體的熱功率與電流大小成正比B力對(duì)物體所做的功與力的作用時(shí)間成正比C電容器所帶電荷量與兩極間的電勢(shì)差成正比D彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧伸長(zhǎng)量成正比解析：選C在導(dǎo)體電阻一定的條件下，由PI2R知熱功率與電流的二次方成正比，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。根據(jù)功的公式可知其大小與力的作用時(shí)間無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由電容的定義式可得QCU，即電荷量與兩極間的電勢(shì)差成正比，選項(xiàng)C正確。彈簧的勁度系數(shù)只跟彈簧本身有關(guān)，與彈簧伸長(zhǎng)量無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2把兩根電阻相同的電熱絲先串聯(lián)后并聯(lián)分別接在同一電源上，若要產(chǎn)生相等的熱量，則兩種方法所需的時(shí)間之比t串t并為()A11B21C41 D14解析：選C串聯(lián)后電阻為R12r，產(chǎn)生的熱量為Q1t串t串；并聯(lián)后電阻為R2，產(chǎn)生的熱量為Q2t并t并，若要Q1Q2，所以有t串t并41。3把六個(gè)相同的小燈泡接成如圖1甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡正常發(fā)光，甲、乙兩電路所消耗的功率分別用P甲和P乙表示，則下列結(jié)論中正確的是()圖1AP甲P乙 BP甲3P乙CP乙3P甲 DP乙3P甲解析：選B設(shè)每個(gè)燈泡正常工作時(shí)的電流為I，則甲圖中電路的總電流為3I，P甲123I36I，乙圖中電路的總電流為I，P乙12I12I，故有P甲3P乙，B正確。4一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈電阻與一只電爐的電阻相同，當(dāng)二者通過(guò)相同的電流且均正常工作時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)()電爐放出的熱量與電動(dòng)機(jī)放出的熱量相等電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓電爐兩端電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率A BC D解析：選A由P熱I2R知正確。因電動(dòng)機(jī)消耗的功率有熱功率和機(jī)械功率兩部分，正確。對(duì)電爐UII2R，而電動(dòng)機(jī)UII2RP機(jī)，所以UU，正確。5(多選)如圖2所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為可變電阻，當(dāng)R3的阻值減小時(shí)()圖2A電壓表的示數(shù)增大 BR2中的電流減小C小燈泡的功率減小 D電源路端電壓降低解析：選ABD當(dāng)R3的阻值減小時(shí)，總電阻減小，則由閉合電路歐姆定律可得，電路中總電流增大，則由UEIr可知，路端電壓減小，故D正確；因干路電流增大，則R1兩端的電壓增大，故電壓表示數(shù)增大，故A正確；因路端電壓減小，電壓表示數(shù)增大，則并聯(lián)部分電壓減小，故R2中的電流減小，故B正確；由以上分析可知，通過(guò)小燈泡L的電流增大，由PI2R可知燈泡功率增大，故C錯(cuò)誤。6(多選)現(xiàn)有甲、乙、丙三個(gè)電源，電動(dòng)勢(shì)E相同，內(nèi)阻不同，分別為r甲，r乙，r丙。用這三個(gè)電源分別給定值電阻R供電，已知Rr甲r乙r丙，則將R先后接在這三個(gè)電源上的情況相比較，下列說(shuō)法正確的是()A接在甲電源上時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率最大B接在甲電源上時(shí)，定值電阻R兩端的電壓最大C接在乙電源上時(shí)，電源的輸出功率最大D接在丙電源上時(shí)，電源的輸出功率最大解析：選AD根據(jù)PrI2r，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)Rr時(shí)，Pr最大，故接在甲電源上時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率最大，選項(xiàng)A正確；因?yàn)閁R，故接在甲電源上時(shí)，定值電阻R兩端的電壓最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源的輸出功率為：PRI2R，故當(dāng)內(nèi)阻r最小時(shí)，R上的功率最大，即接在丙電源上時(shí)，電源的輸出功率最大，故選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤。7如圖3所示，直線(xiàn)A為某電源的UI圖線(xiàn)，曲線(xiàn)B為某小燈泡的UI圖線(xiàn)，用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和電源的總功率分別是()圖3A4 W,8 WB2 W,4 WC2 W,3 WD4 W,6 W解析：選D用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率是UI22 W4 W，電源的總功率是EI32 W6 W。選項(xiàng)D正確。8額定電壓為4.0 V的直流電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈電阻為1.0 ，正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈每秒產(chǎn)生的熱量為4.0 J ，下列計(jì)算結(jié)果正確的是()A電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流強(qiáng)度為4.0 AB電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為8.0 WC電動(dòng)機(jī)每分鐘將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能為240.0 JD電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸入功率為4.0 W解析：選C電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流強(qiáng)度為I A2 A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為P出IUP內(nèi)24 W4 W4 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)每分鐘將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能為E機(jī)P出t460 J240 J，選項(xiàng)C正確；電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸入功率為PUI24 W8 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9如圖4所示，a、b分別表示一個(gè)電池組和一只電阻R的伏安特性曲線(xiàn)。用該電池組直接與電阻R連接成閉合電路，則以下說(shuō)法正確的是()圖4A電池組的內(nèi)阻是0.33 B電阻的阻值為1 C電池組的輸出功率將是4 WD改變電阻R的阻值時(shí)，該電池組的最大輸出功率為4 W解析：選D根據(jù)圖線(xiàn)a可得圖線(xiàn)a的斜率表示電源內(nèi)阻，故r 1 ，A錯(cuò)誤；圖線(xiàn)b的斜率表示電阻的大小，故R 3 ，故B錯(cuò)誤；兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)表示將該電阻接在該電池組兩端時(shí)電路的工作狀態(tài)，由圖讀出路端電壓為U3 V，電流為I1 A，電池組的輸出功率是PUI3 W，故C錯(cuò)誤；根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知，當(dāng)外電阻等于電池的內(nèi)阻時(shí)，即外電阻Rr1 時(shí)，電池組的最大輸出功率P出2R4 W，故D正確。10(多選)如圖5所示，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E、r?；瑒?dòng)變阻器的滑片P由a向b緩慢移動(dòng)的過(guò)程中，下列各物理量變化情況為()圖5A電容器所帶電荷量一直增加B電容器所帶電荷量先減少后增加C電源的總功率先減少后增加D電壓表的讀數(shù)先減少后增加解析：選BC對(duì)電路分析可知：滑動(dòng)變阻器兩部分是并聯(lián)，再與另一電阻串連接入電源中。所以當(dāng)兩部分電阻相等時(shí)，此時(shí)的電阻最大，電流最小。隨著滑動(dòng)變阻器的滑片P由a向b緩慢移動(dòng)的過(guò)程中，總電阻先增大后減小，導(dǎo)致電流先減小后增大。而電容器與電阻R0并聯(lián)，所以電壓先減小后增大，則電容器所帶電荷量先減少后增加，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；因電動(dòng)勢(shì)不變，則電源的總功率先減少后增加，故選項(xiàng)C正確；因電流先減小后增大，內(nèi)電壓先減小后增大，外電壓先增大后減小，由于電壓表是測(cè)得外電壓，所以路端電壓是先增加后減少，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11(2015北京高考)真空中放置的平行金屬板可以用作光電轉(zhuǎn)換裝置，如圖6所示。光照前兩板都不帶電。用光照射A板，則板中的電子可能吸收光的能量而逸出。假設(shè)所有逸出的電子都垂直于A(yíng)板向B板運(yùn)動(dòng)，忽略電子之間的相互作用。保持光照條件不變。a和b為接線(xiàn)柱。圖6已知單位時(shí)間內(nèi)從A板逸出的電子數(shù)為N，電子逸出時(shí)的最大動(dòng)能為Ekm。元電荷為e。(1)求A板和B板之間的最大電勢(shì)差Um，以及將a、b短接時(shí)回路中的電流I短。(2)圖示裝置可看作直流電源，求其電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。(3)在a和b之間連接一個(gè)外電阻時(shí)，該電阻兩端的電壓為U。外電阻上消耗的電功率設(shè)為P；單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)B板的電子，在從A板運(yùn)動(dòng)到B板的過(guò)程中損失的動(dòng)能之和設(shè)為Ek。請(qǐng)推導(dǎo)證明：PEk。(注意：解題過(guò)程中需要用到、但題目沒(méi)有給出的物理量，要在解題中做必要的說(shuō)明)解析：(1)由動(dòng)能定理得EkmeUm，可得Um短路時(shí)所有逸出的電子都到達(dá)B板，故短路電流I短N(yùn)e(2)電源的電動(dòng)勢(shì)等于斷路時(shí)的路端電壓，即上面求出的Um，所以EUm電源內(nèi)阻r。(3)設(shè)電阻兩端的電壓為U，則電源兩端的電壓也是U。由動(dòng)能定理知，一個(gè)電子經(jīng)電源內(nèi)部電場(chǎng)后損失的動(dòng)能EkeeU設(shè)單位時(shí)間內(nèi)有N個(gè)電子到達(dá)B板，則損失的動(dòng)能之和EkNEkeNeU根據(jù)電流的定義，此時(shí)電源內(nèi)部的電流INe此時(shí)流過(guò)外電阻的電流也是INe，外電阻上消耗的電功率PIUNeU所以PEk。答案：(1)Ne(2)(3)見(jiàn)解析12如圖7所示，一電荷量q3105 C帶正電的小球，用絕緣細(xì)線(xiàn)懸于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點(diǎn)。開(kāi)關(guān)S合上后，當(dāng)小球靜止時(shí)，細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角37。已知兩板相距d0.1 m，電源電動(dòng)勢(shì)E15 V，內(nèi)阻r0.5 ，電阻R13 ，R2R3R48 。g取10 m/s2，已知sin 370.6，cos 370.8。求：圖7(1)電源的輸出功率；(2)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度的大??；(3)帶電小球的質(zhì)量。解析：(1)R2與R3并聯(lián)后的電阻值R234 由閉合電路歐姆定律得I A