高二物理課后培優(yōu)分級練(人教版必修第三冊)12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化(原卷版+解析)VIP

12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．（多選）關(guān)于電功和焦耳熱，下列說法錯誤的是（）A．在純電阻電路中，計算電功可用公式W＝I2RtB．在非純電阻電路中，計算電功可用公式W＝I2RtC．在非純電阻電路中，計算焦耳熱可用Q＝IUtD．在純電阻電路中，計算焦耳熱可以用Q＝IUt2．如圖所示，a、b兩點間的電壓為9V，三個電阻的阻值分別為R1=R2=6Ω、R3=3Ω。下列說法正確的是（）A．R1、R2、R3兩端的電壓之比為2：1：1B．R1、R2、R3消耗的電功率之比為1：1：2C．在相等的時間內(nèi)，通過R1、R2、R3的電荷量之比為2：2：1D．在相等的時間內(nèi)，R1、R2、R3產(chǎn)生的焦耳熱之比為1：2：23．如圖是額定電壓均為220V的燈泡L1和L2的U－I圖像。下列分析不正確的是（）A．當(dāng)L1兩端的電壓為100V時，其實際功率為20WB．當(dāng)通過L2的電流為0.45A時，其1min消耗的電能為4320JC．將L1、L2串聯(lián)，若L1兩端的電壓為40V，則L2的功率為8WD．將L1、L2并聯(lián)，若通過L2的電流為0.5A，則L1的功率為66W4．額定電壓均為110V，額定功率PA=100W，PB=40W的A、B兩盞燈泡，若接在電壓為220V的電路上，使兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是（）A． B． C． D．5．如圖所示，三個電阻、、的阻值相同，允許消耗的最大功率分別為、、，則此電路中允許消耗的最大功率為（）A． B． C． D．6．如圖所示，一個燈泡L和一個電動機M串聯(lián)接在電壓恒為U的電源上，電路中的電流為I，燈泡兩端的電壓為，電功率為，電阻為；電動機兩端的電壓為，電功率為，其線圈電阻為，則下列關(guān)系式正確的是（）A． B． C． D．7．在如圖所示的電路中，輸入電壓U恒為8V，燈泡L標(biāo)有“3V

6W”字樣，電動機線圈的電阻RM=1Ω。若燈泡恰能正常發(fā)光，下列說法正確的是（）A．整個電路消耗的電功率是10W B．電動機的輸出功率8WC．電動機的效率是80% D．流過電動機的電流是2A8．某小組用如圖甲所示的電路進行實驗探究，小燈泡L標(biāo)有“6V1.2W”字樣，R為定值電阻，小組根據(jù)記錄的電流表和電壓表的示數(shù)變化，繪制了如圖所示的I-U關(guān)系圖。則：（1）燈泡L正常發(fā)光時的電流為___________A；（2）定值電阻R的阻值為___________Ω；（3）如調(diào)節(jié)電源電壓使電路消耗的總功率為0.8W時，此時燈泡的實際功率為___________W。9．如圖所示的電路中，若把小型直流電動機接入電壓為的電路中時，電動機不轉(zhuǎn)，測得流過電動機的電流是；若把電動機接入的電路中，電動機正常工作，工作電流是，求：（1）電動機線圈內(nèi)阻為；（2）電動機正常工作時的輸出功率。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練10．在如圖所示的電路中，有四盞燈，L1和L2都標(biāo)有“220V，100W”字樣，L3和L4都標(biāo)有“220V，40W”字樣，把電路接通后，最暗的是（）A．L1 B．L2C．L3 D．L411．額定電壓都是110V，額定功率PL1=100W，PL2=40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，滿足使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最大的電路是（）A． B． C． D．12．（多選）如圖所示，直流電動機線圈的電阻為R，當(dāng)該電動機正常工作時，電動機兩端電壓為U，通過電動機的電流為I，則（）A．電動機內(nèi)部發(fā)熱功率為I2RB．電動機的機械功率為IUC．電動機的總功率為IUD．電動機機械功率為IU-I2R13．（多選）如圖甲為內(nèi)阻及損耗均不計的理想直流電動機，電動機線圈與一電阻R連接，將電動機作為發(fā)電機使用，電動機牽引一質(zhì)量為m1的物體，當(dāng)物體以某速率勻速下落時，這時電路中的電流為I。若將這個電動機與一內(nèi)阻為R、電動勢為E的電源連接，如圖乙所示，能夠牽引質(zhì)量為m2的物體以同樣的速率勻速上升，這時電路中的電流也為I，關(guān)于I及電源的內(nèi)耗功率P內(nèi)，下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．14．（多選）在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路，電路中電表均為理想電表。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。則當(dāng)這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時（）A．電動機的內(nèi)阻為1Ω B．電動機的內(nèi)阻為7.50C．電動機的輸出功率為26W D．電動機的輸出功率為22W15．如圖所示，電源的電動勢為12V，內(nèi)阻為1Ω，小型直流電動機（其線圈內(nèi)阻為1Ω）與規(guī)格為“4V，4W”的小燈泡并聯(lián)，再與阻值為R＝3Ω的電阻串聯(lián)，開關(guān)閉合后小燈泡恰好正常發(fā)光，電動機正常工作，求：（1）定值電阻R消耗的功率；（2）電動機的效率η。16．如圖所示為某化學(xué)興趣小組模擬工業(yè)制鋁的裝置，A為電解槽，N為電爐，先給電爐通電，利用電爐將三氧化二鋁加熱至熔融狀態(tài)，保持閉合，再閉合，電解熔融狀態(tài)下的三氧化二鋁，最終將三氧化二鋁電解為單質(zhì)鋁和氧氣。已知電源電動勢恒為，電源內(nèi)阻，當(dāng)閉合，斷開時，理想電流表示數(shù)為；當(dāng)、均閉合時，理想電流表示數(shù)為；已知電解槽內(nèi)阻。求：（1）電爐的電阻和僅閉合時電爐的發(fā)熱功率；（2）當(dāng)、均閉合時，電爐的發(fā)熱功率；（3）在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率。12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．（多選）關(guān)于電功和焦耳熱，下列說法錯誤的是（）A．在純電阻電路中，計算電功可用公式W＝I2RtB．在非純電阻電路中，計算電功可用公式W＝I2RtC．在非純電阻電路中，計算焦耳熱可用Q＝IUtD．在純電阻電路中，計算焦耳熱可以用Q＝IUt【答案】BC【詳解】A．在純電阻電路中，滿足歐姆定律因此電流做功聯(lián)立可得A正確，不符合題意；B．在非純電阻電路中，不滿足歐姆定律，即因此電流做功B錯誤，符合題意；C．在非純電阻電路中，電流做的功不是全部用來產(chǎn)生焦耳熱，因此C錯誤，符合題意；D．在純電阻電路中，電流做的功全部轉(zhuǎn)換為焦耳熱，因此D正確，不符合題意。故選BC。2．如圖所示，a、b兩點間的電壓為9V，三個電阻的阻值分別為R1=R2=6Ω、R3=3Ω。下列說法正確的是（）A．R1、R2、R3兩端的電壓之比為2：1：1B．R1、R2、R3消耗的電功率之比為1：1：2C．在相等的時間內(nèi)，通過R1、R2、R3的電荷量之比為2：2：1D．在相等的時間內(nèi)，R1、R2、R3產(chǎn)生的焦耳熱之比為1：2：2【答案】B【詳解】A．電路中的總電阻為R=R3+=3Ω+Ω=6Ω電路中的電流I==A=1.5A則R3兩端電壓U3=IR3=1.5×3V=4.5V并聯(lián)部分兩端電壓為U'=I=4.5V所以R1、R2、R3兩端的電壓之比為1：1：1，選項A錯誤；B．根據(jù)P=可得R1、R2、R3消耗的電功率之比為1：1：2，選項B正確；C．根據(jù)歐姆定律I=可得通過R1、R2、R3的電流之比為1：1：2，根據(jù)I=可得在相等時間內(nèi)通過R1、R2、R3的電荷量之比為等于通過它們的電流之比，即1：1：2，選項C錯誤；D．根據(jù)Q=I2Rt可以得到在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比為1：1：2，選項D錯誤。故選B。3．如圖是額定電壓均為220V的燈泡L1和L2的U－I圖像。下列分析不正確的是（）A．當(dāng)L1兩端的電壓為100V時，其實際功率為20WB．當(dāng)通過L2的電流為0.45A時，其1min消耗的電能為4320JC．將L1、L2串聯(lián)，若L1兩端的電壓為40V，則L2的功率為8WD．將L1、L2并聯(lián)，若通過L2的電流為0.5A，則L1的功率為66W【答案】C【詳解】A.當(dāng)L1兩端的電壓為100V時，根據(jù)圖像可知，通過L1的電流為0.2A，其實際功率為故A正確，不符合題意；B.當(dāng)通過L2的電流為0.45A時，L2兩端的電壓為160V，其1min消耗的電能為故B正確，不符合題意；C.將L1、L2串聯(lián)，若L1兩端的電壓為40V，由圖像可知，通過燈泡L1的電流為根據(jù)串聯(lián)電路電流規(guī)律可知，通過燈泡L2的電流由圖像可知，此時燈泡L2兩端的電壓為L2的功率為故C錯誤，符合題意；L1、L2并聯(lián)，若通過L2的電流為0.5A，由圖像可知，L2兩端的電壓為根據(jù)并聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，燈泡L1兩端的電壓由圖像可知，通過L1的電流L1的功率為故D正確，不符合題意。故選C。4．額定電壓均為110V，額定功率PA=100W，PB=40W的A、B兩盞燈泡，若接在電壓為220V的電路上，使兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷實際電壓是不是額定電壓或?qū)嶋H電流是不是額定電流，對燈泡有可知RA<RB。對于A電路，由于RA<RB，所以UB>UA，又UB＋UA=220V則UB>110V，B燈被燒毀，UA<110V，A燈不能正常發(fā)光；對于B電路，由于RB>RA，A燈與滑動變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻小于RB，所以UB>U并，則UB>110V，B燈被燒毀，A燈不能正常發(fā)光；對于C電路，B燈與滑動變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UA=UB=110V兩燈可以正常發(fā)光；對于D電路，若滑動變阻器的有效電阻等于A燈、B燈的并聯(lián)電阻，則UA=UB=110V兩燈可以正常發(fā)光。比較C、D兩個電路，當(dāng)燈A、B均正常發(fā)光時，由于C電路中滑動變阻器功率為PC=（IA-IB）×110V而D電路中滑動變阻器功率為PD=（IA＋IB）×110V所以C電路消耗電功率最小。故選C。5．如圖所示，三個電阻、、的阻值相同，允許消耗的最大功率分別為、、，則此電路中允許消耗的最大功率為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】令電阻值為，額定功率為，則額定電流為則三個電阻的額定電流分別為，，由于電阻、的阻值相同，并聯(lián)電路電壓相同，則通過兩電阻的電流相等，兩電阻消耗的實際功率相同，因此并聯(lián)電路應(yīng)該先確保電阻的安全，由分析可知表明若使電阻的功率達(dá)到額定功率，則電阻安全，但電阻將被燒毀，因此為確保安全，當(dāng)電阻的功率達(dá)到額定功率時，此電路中允許消耗的最大功率ABD錯誤，C正確。故選C。6．如圖所示，一個燈泡L和一個電動機M串聯(lián)接在電壓恒為U的電源上，電路中的電流為I，燈泡兩端的電壓為，電功率為，電阻為；電動機兩端的電壓為，電功率為，其線圈電阻為，則下列關(guān)系式正確的是（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】A．燈泡的電功率為故A錯誤；BD．電動機是非純電阻元件，所以則電動機的電功率為故BD錯誤；C．電源輸出的總功率為故C正確。故選C。7．在如圖所示的電路中，輸入電壓U恒為8V，燈泡L標(biāo)有“3V

6W”字樣，電動機線圈的電阻RM=1Ω。若燈泡恰能正常發(fā)光，下列說法正確的是（）A．整個電路消耗的電功率是10W B．電動機的輸出功率8WC．電動機的效率是80% D．流過電動機的電流是2A【答案】D【詳解】D．燈泡正常發(fā)光，則電路中的電流為由于電路串聯(lián)，因此流過電動機的電流是2A，故D正確；A．整個電路消耗的功率為故A錯誤；B．燈泡正常發(fā)光時的電壓等于其額定電壓，故電動機的輸入電壓為電動機的熱功率為電動機的輸出功率為故B錯誤；C．電動機的效率為故C錯誤。故選D。8．某小組用如圖甲所示的電路進行實驗探究，小燈泡L標(biāo)有“6V1.2W”字樣，R為定值電阻，小組根據(jù)記錄的電流表和電壓表的示數(shù)變化，繪制了如圖所示的I-U關(guān)系圖。則：（1）燈泡L正常發(fā)光時的電流為___________A；（2）定值電阻R的阻值為___________Ω；（3）如調(diào)節(jié)電源電壓使電路消耗的總功率為0.8W時，此時燈泡的實際功率為___________W。【答案】

0.2

20

0.6【詳解】（1）[1]燈泡L正常發(fā)光時電流為（2）[2]由圖像可知，電壓表讀數(shù)為6V時，安培表讀數(shù)為0.5A，則定值電阻R的阻值為（3）[3]當(dāng)P=0.8W時，由乙圖可知U′=2V，I′=0.4A，所以根據(jù)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可得IL′=I′-IR′=IL=0.4A-0.1A=0.3A所以P實=U′IL′=2V×0.3A=0.6W9．如圖所示的電路中，若把小型直流電動機接入電壓為的電路中時，電動機不轉(zhuǎn)，測得流過電動機的電流是；若把電動機接入的電路中，電動機正常工作，工作電流是，求：（1）電動機線圈內(nèi)阻為；（2）電動機正常工作時的輸出功率。【答案】（1）0.5Ω；（2）1.5W【詳解】（1）電動機接入電壓為時，電動機不轉(zhuǎn)，此時電動機為純電阻，故電動機線圈內(nèi)阻（2）電動機接入電壓為的電路時，電動機正常工作，此時電動機為非純電阻，電動機正常工作時的輸入功率電動機正常工作時的熱功率由能量守恒，電動機的輸出功率培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練10．在如圖所示的電路中，有四盞燈，L1和L2都標(biāo)有“220V，100W”字樣，L3和L4都標(biāo)有“220V，40W”字樣，把電路接通后，最暗的是（）A．L1 B．L2C．L3 D．L4【答案】C【詳解】由題意可知，L1、L2的電阻相等，L3、L4的電阻相等。由公式解得則有設(shè)L1、L2、L3、L4實際消耗的功率分別為P1、P2、P3、P4，由題圖可知，通過L1的電流大于通過L2的電流，由公式P=I2R得到P1>P2同理可得P4>P3，P4>P1由于L2和L3的電壓相等，由公式可知P2>P3則有P4>P1>P2>P3所以L3最暗。故選C。11．額定電壓都是110V，額定功率PL1=100W，PL2=40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，滿足使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最大的電路是（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】A．由于、兩個燈泡的電阻大小不同，所以直接把、串連接入電路，、的電壓不會平分，、不會同時正常發(fā)光，A錯誤；B．由于額定電壓都是，額定功率由此可知把燈泡與電阻并聯(lián)，會使并聯(lián)部分的電阻更小，所以、的電壓不會平分，、不會同時正常發(fā)光，B錯誤；C．由于額定電壓都是，額定功率由此可知把燈泡與電阻并聯(lián)，可以使并聯(lián)部分的電阻減小，可能使與并聯(lián)部分的電阻相同，所以、能同時正常發(fā)光，并且電路消耗的功率與燈泡的功率相同，所以總功率的大小為；D．把、并聯(lián)之后與電阻串連接入電路，當(dāng)電阻的阻值與、并聯(lián)的總的電阻相等時，、就可以正常發(fā)光，此時電阻消耗的功率為、燈泡功率的和，所以電路消耗的總的功率的大小為；故選D。12．（多選）如圖所示，直流電動機線圈的電阻為R，當(dāng)該電動機正常工作時，電動機兩端電壓為U，通過電動機的電流為I，則（）A．電動機內(nèi)部發(fā)熱功率為I2RB．電動機的機械功率為IUC．電動機的總功率為IUD．電動機機械功率為IU-I2R【答案】ACD【詳解】電動機的電功率P=UI，熱功率P熱=I2R，所以機械功率是P機=P-P熱=UI-I2R故選ACD。13．（多選）如圖甲為內(nèi)阻及損耗均不計的理想直流電動機，電動機線圈與一電阻R連接，將電動機作為發(fā)電機使用，電動機牽引一質(zhì)量為m1的物體，當(dāng)物體以某速率勻速下落時，這時電路中的電流為I。若將這個電動機與一內(nèi)阻為R、電動勢為E的電源連接，如圖乙所示，能夠牽引質(zhì)量為m2的物體以同樣的速率勻速上升，這時電路中的電流也為I，關(guān)于I及電源的內(nèi)耗功率P內(nèi)，下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．【答案】AC【詳解】當(dāng)電動機作為發(fā)電機使用時，有當(dāng)電動機與電源連接牽引物體勻速上升時，有聯(lián)立上式解得故選AC。14．（多選）在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路，電路中電表均為理想電表。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。則當(dāng)這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時（）A．電動機的內(nèi)阻為1Ω B．電動機的內(nèi)阻為7.50C．電動機的輸出功率為26W D．電動機的輸出功率為22W【答案】AC【詳解】AB．電動機停止轉(zhuǎn)動時