2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律第1節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化作業(yè)含解析新人教版必修3

PAGEPAGE4第1節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．如圖所示，把兩個(gè)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(diào)整變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時(shí)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(guān)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(cuò)誤．2．如圖所示為一電烙鐵，電烙鐵通電一段時(shí)間后，會(huì)變得很燙，而連接電烙鐵的導(dǎo)線卻不怎么熱，其主要緣由是()A．導(dǎo)線有絕緣皮，隔熱效果好B．導(dǎo)線較長(zhǎng)，散熱比電烙鐵快C．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電烙鐵的電阻D．通過(guò)導(dǎo)線的電流小于通過(guò)電烙鐵的電流【答案】C【解析】由熱功率P＝I2R可知，電烙鐵和導(dǎo)線串聯(lián)，電流相等，導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電烙鐵的電阻，故電烙鐵很燙而導(dǎo)線不怎么熱，C正確．3．如圖所示，A、B兩點(diǎn)間電壓為18V，R1＝0.2Ω，電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)化為機(jī)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(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為η＝eq\f(P－P熱,P)×100%≈44.4%，D正確．4．兩盞額定功率相同的燈泡A和B，其額定電壓UA>UB，則下列說(shuō)法正確的是()A．兩燈正常發(fā)光時(shí)，燈泡的電流強(qiáng)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(shí)，則燈泡的功率PA<PBD．將兩燈并聯(lián)后接入電路中發(fā)光時(shí)，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)電路的功率安排關(guān)系可知P∝R，所以PA>PB；兩燈并聯(lián)后，由并聯(lián)電路的功率安排關(guān)系可知P∝eq\f(1,R)，所以PA′<PB′．5．如圖所示電路中，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(gè)燈泡都能發(fā)光．比較各燈泡消耗功率大小，以下說(shuō)法正確的是()A．PB>PD>PA>PC B．PB>PA>PD＝PCC．PB>PD>PC>PA D．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(guān)系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝eq\f(P并,2)，故PB>PA>PD＝PC，B正確．6．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(dāng)．假設(shè)每戶(hù)家庭有2只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，按全國(guó)有4億戶(hù)家庭，每戶(hù)家庭每天亮燈6小時(shí)計(jì)算，估算出全國(guó)一年節(jié)約的電能最接近()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(hù)家庭每天節(jié)約的電能為(60－10)×10－3×2×6kW·h＝0.6kW·h，所以全國(guó)一年節(jié)約的電能為0.6×4×108×365kW·h＝8.76×1010kW·h，B正確，A、C、D錯(cuò)誤．7．如圖所示為甲、乙兩燈泡的I－U圖像，依據(jù)圖像，計(jì)算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220V的電路中時(shí)實(shí)際發(fā)光的功率分別約為()A．15W、30W B．30W、40WC．40W、60W D．60W、100W【答案】C【解析】由圖像可知，當(dāng)U＝220V時(shí)，通過(guò)甲、乙兩燈的電流分別為I甲＝0.18A、I乙＝0.27A，則P甲＝UI甲≈40W，P乙＝UI乙≈60W，C正確．8．下面是某電熱水壺的銘牌，由此可知該電熱水壺正常加熱1min產(chǎn)生的熱量為()電熱水壺型號(hào)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(chǎn)生的熱量為Q＝Pt＝1800×60J＝1.08×105J．9．一臺(tái)線圈電阻為2Ω的電動(dòng)機(jī)接在110V的電路中工作時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為10A，求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率、發(fā)熱功率、轉(zhuǎn)化成的機(jī)械功率和電動(dòng)機(jī)的效率．【答案】1100W200W900W82%【解析】電動(dòng)機(jī)消耗的電功率即電路輸入給電動(dòng)機(jī)的功率P′＝IU＝10×110W＝1100W發(fā)熱功率P熱＝I2R＝102×2W＝200W轉(zhuǎn)化成的機(jī)械功率P＝P′－P熱＝1100W－200W＝900W機(jī)械效率η＝eq\f(P,P1)×100%＝eq\f(900,1100)×100%≈82%．B組·實(shí)力提升10．(多選)有一內(nèi)電阻為4.4Ω的電解槽和一盞標(biāo)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(shuō)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(cuò)誤；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2R＝1.3W，B正確；整個(gè)電路消耗的功率P總＝220V×eq\f(60W,110V)＝120W，D錯(cuò)誤．11．某商場(chǎng)安裝了一臺(tái)傾角為30°的自動(dòng)扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為4.9kW．不載人時(shí)測(cè)得電動(dòng)機(jī)中的電流為5A，若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速度和不載人時(shí)的移動(dòng)速度相同，則這臺(tái)自動(dòng)扶梯可同時(shí)承載的最多人數(shù)為多少？(設(shè)每個(gè)人的平均質(zhì)量為60kg，g取10m/s2)【答案】25人【解析】設(shè)可同時(shí)乘載的最多人數(shù)為n，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于最大輸出功率狀態(tài)．該狀態(tài)下，扶梯自身移動(dòng)所需功率為P1＝IU＝5×380W＝1900W＝1.9kWn個(gè)人以恒定速度v＝0.4m/s向上移動(dòng)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)．12．一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在3V的電壓下工作，用此電動(dòng)機(jī)提升重力為4N的物體時(shí)，通過(guò)它的電流是0.2A．在30s內(nèi)可使該物體被勻速提升3m．若不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱之外的能量損失，求：(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率；(2)在提升重物的30s內(nèi)，電動(dòng)機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量；(3)線圈的電阻．【答案】(1)0.6W(2)6J(3)5Ω【解析】(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率P入＝UI＝3×0.2W＝0.6W．(2)電動(dòng)機(jī)提升