新教材2024版高中物理第5章電能與能源的可持續(xù)發(fā)展第1節(jié)電路中的能量課后提升訓練粵教版必修第三冊

第五章第一節(jié)A組·基礎達標1．如圖，便攜式小風扇用可充電直流電源連接電動機驅動，電源電動勢為E、內阻為r，電動機內部電阻為RM，電動機正常工作時，回路電流為I，則()A．t秒內電源的總功為EItB．電動機的額定電壓為IRMC．電動機將機械能轉化為電能D．通過電動機電流做功功率大小為I2RM【答案】A【解析】t秒內電源的總功P＝EIt，A正確；電動機為非純電阻用電器，不適用歐姆定律，電動機的額定電壓不等于IRM，B錯誤；電動機消耗的電能轉化為機械能和內能，C錯誤；通過電動機電流做功功率即為電功率大于熱功率I2RM，D錯誤．2．如圖所示，把兩個相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8V，乙電路兩端的電壓為16V．調節(jié)變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙，則下列關系中正確的是()A．P甲<P乙 B．P甲>P乙C．P1>P2 D．P1＝P2【答案】D【解析】由燈都正常發(fā)光可知，R1中電流是R2中電流的二倍，R1兩端電壓是R2兩端電壓的二分之一，兩變阻器消耗的功率相等，兩電路中消耗的總功率相等，D正確，A、B、C錯誤．3．如圖所示，A、B兩點間電壓為18V，R1＝0.2Ω，電動機M線圈的電阻也是0.2Ω，電路中的電流是25A，則此電路中電能轉化為機械能的效率是()A．72% B．28%C．55.6% D．44.4%【答案】D【解析】電路中總的電功率P＝UI＝450W，電路中的熱功率P熱＝I2(R1＋r)＝250W，則電路中電能轉化為機械能的效率為η＝eq\f(P－P熱,P)×100%≈44.4%，D正確．4．如圖，電阻R和電動機M并聯(lián)接到電路中，已知電阻R跟電動機線圈的電阻值相等，開關接通后，電動機正常工作．經過一段時間，電流通過電阻R做功為W1，產生熱量為Q1，電流通過電動機做功為W2，產生熱量為Q2，則有()A．W1＝W2，Q1＝Q2 B．W1>W2，Q1>Q2C．W1＜W2，Q1＝Q2 D．W1>W2，Q1＜Q2【答案】B【解析】設開關接通后，電路兩端電壓為U.對于電阻R，由歐姆定律得U＝I1R，對于電動機，U>I2R，則有I2＜I1.電功W1＝UI1t，W2＝UI2t，則有W1>W2，根據(jù)焦耳定律得Q1＝Ieq\o\al(2,1)Rt，Q2＝Ieq\o\al(2,2)Rt，則有Q1>Q2.故B正確，A、C、D錯誤．5．兩盞額定功率相同的燈泡A和B，其額定電壓UA>UB，則下列說法正確的是()A．兩燈正常發(fā)光時，燈泡的電流強度IA>IBB．兩燈電阻RA<RBC．將兩燈串聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PA<PBD．將兩燈并聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PA′<PB′【答案】D【解析】由P＝eq\f(U2,R)可知RA>RB，由P＝UI可知額定電流IA<IB.兩燈串聯(lián)后，由串聯(lián)電路的功率分配關系可知P∝R，所以PA>PB；兩燈并聯(lián)后，由并聯(lián)電路的功率分配關系可知P∝eq\f(1,R)，所以PA′<PB′.6．如下頁圖所示，電路中各燈泡額定電壓和額定功率分別是：A燈“10V10W”，B燈“60V60W”，C燈“20V20W”，D燈“20V20W”．在a、b兩端加上電壓后，四個燈泡都能發(fā)光．比較各燈泡消耗功率大小，以下說法正確的是()A．PB>PD>PA>PCB．PB>PA>PD＝PCC．PB>PD>PC>PAD．PA>PC>PD>PB【答案】B【解析】由R＝eq\f(U2,P)可知，燈的電阻RA＝10Ω，RB＝60Ω，RC＝RD＝20Ω，C、D并聯(lián)部分的電阻為R并＝10Ω，電路中RB>RA＝R并，由串聯(lián)電路的功率關系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝eq\f(P并,2)，故PB>PA>PD＝PC，B正確．7．功率為10W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60W的白熾燈相當．假設每戶家庭有2只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，按全國有4億戶家庭，每戶家庭每天亮燈6小時計算，估算出全國一年節(jié)省的電能最接近()A．8×108kW·h B．8×1010kW·hC．8×1011kW·h D．8×1013kW·h【答案】B【解析】因每只白熾燈和發(fā)光二極管的功率分別為60W和10W，則每戶家庭每天節(jié)省的電能為(60－10)×10-3×2×6kW·h＝0.6kW·h，所以全國一年節(jié)省的電能為0.6×4×108×365kW·h＝8.76×1010kW·h，B正確，A、C、D錯誤．8．下面是某電熱水壺的參數(shù)，由此可知該電熱水壺正常加熱1min產生的熱量為()電熱水壺型號SP—356A額定電壓220V額定功率1800W額定頻率50Hz額定容量1.5LA．1.80×103J B．1.10×104JC．1.32×104J D．1.08×105J【答案】D【解析】由銘牌可知，電熱水壺的功率為1800W，所以正常加熱1分鐘產生的熱量為Q＝Pt＝1800×60J＝1.08×105J.B組·能力提升9．某實物投影機有10個相同的強光燈L1～L10(24V200W)和10個相同的指示燈X1～X10(24V2W)，如圖連接在220V交流電源上，若工作一段時間后，L2燈絲燒斷，則()A．X1功率減小，L1功率增大B．X1功率增大，L1功率增大C．X2功率增大，其他指示燈的功率減小D．X2功率減小，其他指示燈的功率增大【答案】C【解析】由圖可知L1與X1并聯(lián)、L2與X2并聯(lián)…，然后它們再串聯(lián)接在220V交流電源上，L2燈絲燒斷，電路中總電阻變大，電路中電流變小，又L1與X1并聯(lián)的電流分配關系不變，則L1與X1的電流都減小，電壓也減小，由P＝I2R可知，除L2與X2外，各燈的功率都減?。捎陔娐冯娏鳒p小，各并聯(lián)部分的電壓都減小，交流電源總電壓220V不變，則X2上的電壓增大，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可知X2的功率變大，故A、B、D錯誤，C正確．10．(多選)有一內電阻為4.4Ω的電解槽和一盞標有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則()A．電解槽消耗的電功率為120WB．電解槽的發(fā)熱功率為1.3WC．電解槽消耗的電功率為60WD．電路消耗的總功率為60W【答案】BC【解析】燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110V電壓，且干路電流I＝I燈＝eq\f(60W,110V)，則電解槽消耗的功率P＝P燈＝60W，C正確，A錯誤；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2R＝1.3W，B正確；整個電路消耗的功率P總＝220V×eq\f(60W,110V)＝120W，D錯誤．11．一臺線圈電阻為2Ω的電動機接在110V的電路中工作時，通過電動機的電流為10A，求這臺電動機消耗的電功率、發(fā)熱功率、轉化成的機械功率和電動機的效率．【答案】1100W200W900W82%【解析】電動機消耗的電功率即電路輸入給電動機的功率P′＝IU＝10×110W＝1100W，發(fā)熱功率P熱＝I2R＝102×2W＝200W，轉化成的機械功率P＝P′－P熱＝1100W－200W＝900W，機械效率η＝eq\f(P,P1)×100%＝eq\f(900,1100)×100%≈82%.12．某商場安裝了一臺傾角為30°的自動扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動機帶動下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移動，電動機的最大輸出功率為4.9kW.不載人時測得電動機中的電流為5A，若載人時扶梯的移動速度和不載人時的移動速度相同，則這臺自動扶梯可同時承載的最多人數(shù)為多少？(設每個人的平均質量為60kg，g取10m/s2)【答案】25人【解析】設可同時乘載的最多人數(shù)為n，此時電動機處于最大輸出功率狀態(tài)．該狀態(tài)下，扶梯自身移動所需功率為P1＝IU＝5×380W＝1900W＝1.9kW，n個人以恒定速度v＝0.4m/s向上移動所需功率為P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0kW，所以n＝eq\f(P2,mgvsinθ)＝eq\f(3.0×103,60×10×0.4×\f(1,2))＝25(人).13．一個電風扇兩端接恒壓電源，電壓為U1時能正常工作，此時流過電風扇電流為I1；將風扇的扇葉短時間卡住時測得電風扇電流為I2，此時電扇兩端電壓仍為U1.已測定各數(shù)據(jù)如下表所示：工作狀態(tài)電壓U/V電流I/A正常工作時5.00.02扇葉被卡住時(短時間)5.00.25(1)根據(jù)圖表所給的數(shù)據(jù)，計算電風扇電動機線圈電阻為多少？(2)從能量轉化與守恒的角度看，電風扇正常工作時，從電源獲得能量，將電能轉化為哪些其他形式的能？每秒鐘轉化的各種形式的能量各為多少？【答案】(1)20Ω(2)機械能0.092J熱能0.008J【解析】(1)由題意可知，卡住時，風扇相當于電阻，由歐姆定律可知R＝eq\f(U2,I2)＝20Ω，(2)電風扇正常工作時將電能轉化為機械能和熱能．每秒鐘電風扇消耗的電能為W＝U1I1t＝0.1J，每秒鐘轉化成的熱能為W1＝Ieq\o\al(2,1)Rt＝0.008J，根據(jù)能量守恒，每秒鐘轉化成的機械能為W1＝W－W1＝0.092J.14．利用電動機通過如圖所示的電路提升重物．已知電源電動勢E＝12V，電源內阻r＝2Ω，電阻R＝3Ω，重物質量m＝0.30kg，當將重物固定且電動機不轉動時，理想電壓表的示數(shù)為U1＝8V．當重物不固定且電動機最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時，理想電壓表的示數(shù)為U2＝11V，不計摩擦，g取10m