1、2020-2021學年高中物理 第十二章 電能 能量守恒定律 1 電路中的能量轉化課時檢測新人教版必修32020-2021學年高中物理 第十二章 電能 能量守恒定律 1 電路中的能量轉化課時檢測新人教版必修3年級：姓名：- 9 -電路中的能量轉化(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.下列用電器正常工作相同時間,產生熱量最多是()【解析】選c。電腦工作的過程中電能轉化為光能、內能等,電風扇工作過程中,電能主要轉化為機械能,少部分轉化為內能,電熨斗工作過程中,電能主要轉化為內能,少部分屬于能量損失,洗衣機正常工作時,電能大部分轉化為機械能,少量的電能轉化為內能,所以

2、產生熱量最多的是電熨斗;故c正確,a、b、d錯誤。2.如圖所示是一個電熱水壺的銘牌。某同學利用所學知識,結合從該銘牌上獲取的信息,得出該電熱水壺()a.只能在220 v電壓下工作b.正常工作5 min耗電約0.5 kwhc.正常工作時的電流約為6.8 ad.在非工作狀態下電阻絲的電阻值為32 【解析】選c。該電熱水壺可以在低于220 v的電壓下工作,故a錯誤;正常工作5 min,電熱水壺消耗的電能w=pt=1.5 kw h=0.125 kwh,故b錯誤;由銘牌信息可知,額定功率為1 500 w,額定電壓為220 v,則該電熱水壺正常工作時的電流i=6.8 a,故c正確;金屬絲的電阻率隨溫度的升

3、高而增大,所以在非工作狀態下電熱水壺電阻絲的電阻比正常工作時小,正常工作時電阻絲的電阻r=32 ,故d錯誤。3.某品牌電動自行車的銘牌如表所示,則下列說法正確的是()車型:20寸(車輪直徑:508 mm)蓄電池規格:36 v12 ah(忽略電池內阻)整車質量:40 kg額定轉速:210 r/min(轉/分)外形尺寸:l 1 800 mmw 650 mmh 110 mm充電時間:28 h電機:后輪驅動、直流永磁式電機電機額定工作電壓/電流:36 v/5 aa.ah是能量的單位b.電機的輸出功率小于180 wc.電機線圈的電阻為7.2 d.行駛過程中電機突發故障,被卡住無法轉動,此時通過電機的電流

4、為5 a【解析】選b。電荷量q=it,可知,當時間的單位用小時的時候,電荷量的單位是ah,所以ah是電荷量的單位,故a錯誤;由p=ui可得,電動自行車的額定功率p=ui=365 w=180 w,由于電機要產生熱量,所以電機的輸出功率小于180 w,故b正確;由于不知道輸出功率的具體數值,所以不能計算電機產生的熱量,不能計算電機線圈的電阻的大小,故c錯誤;由題可知,電機的額定工作電流為5 a,行駛過程中電機突發故障,被卡住無法轉動時,電流會大于5 a,故d錯誤。4.a、b兩燈的額定電壓u相同,額定功率pa0pb0,兩燈泡串聯接上電源發光時()a.pa等于pbb.pa大于pbc.pa小于pbd.不

5、能確定【解析】選c。根據r=知rarb,兩燈泡串聯,電流相等,根據p=i2r知papb,故c正確,a、b、d錯誤。5.兩個分別標有“6 v6 w”和“6 v3.6 w”的燈泡l1、l2按如圖所示的方式連接,閉合開關后,下列結論正確的是()a.通過兩燈泡的電流i1i2=35b.燈泡兩端的電壓u1u2=35c.燈泡的電功率p1p2=53d.燈泡l1比l2暗【解析】選c。由電路圖可知,兩燈泡并聯,因并聯電路中各支路兩端的電壓相等,所以,兩燈泡兩端的電壓之比u1u2=11,故b錯誤;由i=可得通過兩燈泡的電流之比:i1i2=r2r1=53,故a錯誤;由p=ui可得l1與l2的消耗的功率之比:p1p2=

6、ui1ui2=i1i2=53,故c正確;由p1p2=53可知l1的實際功率較大,因燈泡的亮暗取決于實際功率的大小,所以,燈泡l1比l2亮,故d錯誤。6.如圖為一掃地機器人。其內置鋰電池容量為3 750 mah,在實際使用中,電池容量只剩下20%時就不再向外供電。一般狀況下,充滿一次電需要3 h,可供其運行的時間為1 h。已知該掃地機器人額定功率為54 w,輸出功率為45 w,則下列說法正確的是()a.掃地機器人正常工作時的電流是3 ab.掃地機器人正常工作時額定電壓為15 vc.掃地機器人工作時的內阻為9 d.掃地機器人電池充滿一次電需要的電能為1.944105 j【解析】選a。因為電池容量只

7、剩下20%時就不再向外供電,所以該電池能向外供電的總電荷量為:q=3 750 mah=3 000 mah,所以機器人正常工作時的電流為i= ma=3 a,故a正確;根據p=ui知機器人正常工作的額定電壓為:u= v=18 v,故b錯誤;由于機器人為非純電阻元件,所以p出=p額-i2r,即45 w=54 w-9r,所以機器人工作時的內阻r=1 ,故c錯誤;機器人電池充滿一次電需要的電能為放電過程中消耗的電能與剩余的總電能之和,放出的電能為e=pt=543 600 j=1.944105 j,所以充滿一次電需要的電能大于e,故d錯誤。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟

8、,有數值計算的要注明單位)7.(10分)一臺小型電動機在3 v電壓下工作,用此電動機提升重量為4 n的物體時,通過它的電流是0.2 a。在30 s內可將該物體勻速提升3 m。若不計除電動機線圈生熱之外的能量損失,求:(1)電動機的輸入總功率;(2)電動機的發熱功率;(3)線圈的電阻。【解析】(1)電動機的輸入總功率p入=ui=30.2 w=0.6 w;(2)電動機提升物體的速度v=0.1 m/s,電動機提升物體的機械功率p機=fv=mgv=0.4 w,由p入=p機+pq,得發熱的功率pq=p入-p機=(0.6-0.4) w=0.2 w;(3)根據焦耳定律pq=i2r,得線圈電阻r=5 。答案:

9、(1)0.6 w(2)0.2 w(3)5 8.(14分)掃地機器人是智能家用電器的一種,正逐漸進入我們的生活,如圖所示是一款集自動清掃技術和人工智能設計于一體的地面清掃機器人,已知其質量為3 kg,它與地面的有效接觸面積為0.01 m2。若該機器人工作時功率為75 w,在10 s內沿直線勻速清掃的距離為5 m。(g取10 n/kg)(1)掃地機器人在工作時,將_能轉化為_能。(2)該機器人靜止在水平地面上時,對地面的壓強是多大?(3)該機器人在10 s內所做的功是多少?(4)該機器人在沿直線勻速清掃過程中受到的阻力為多少?【解析】(1)掃地機器人在工作時,將電能轉化為機械能。(2)該機器人靜止

10、在水平地面上時,對地面的壓力:f壓=g=mg=3 kg10 n/kg=30 n,對地面的壓強:p壓= pa=3 000 pa;(3)機器人在10 s內所做的功:w=pt=75 w10 s=750 j;(4)由w=fx可得,該機器人在沿直線勻速清掃過程中的牽引力:f= n=150 n,因該機器人在沿直線勻速清掃過程中處于平衡狀態,受到的阻力和牽引力是一對平衡力,所以,在此過程中受到的阻力:f=f=150 n。答案:(1)電機械(2)3 000 pa(3)750 j(4)150 n(15分鐘40分)9.(7分)一個用半導體材料制成的電阻器d,其電流i隨它兩端電壓u變化的關系圖像如圖甲所示,若將它與

11、標準電阻r1、r2并聯后接在電壓恒為u的電源兩端,3個用電器消耗的電功率均為p。現將它們連接成如圖乙所示的電路,接在電壓為u的電源兩端,設電阻器d和電阻r1、r2消耗的電功率分別是pd、p1、p2,它們之間的關系為()a.p1=4p2b.pd=c.pd=p2d.p1r1=r2,而rd與r2并聯,兩端電壓相等,根據p=,可知pdp2,c錯誤;按題圖乙方式連接后,由歐姆定律可知,電流idi2,又i1=i2+id,故i12i2,根據p=i2r,可知p14p2,a錯誤,d正確;由于電阻器d與電阻r2并聯的總電阻r并r1,所以d兩端的電壓小于,且d阻值變大,則pd,b錯誤。10.(7分)(多選)如圖所示

12、是某款理發用的電吹風的電路圖,它主要由電動機和電熱絲r構成。調節開關s1、s2的通斷,可使電動機驅動風葉旋轉,從進風口吸入冷空氣,從出風口吹出冷風或熱風。已知電吹風的額定電壓為220 v,吹冷風時的功率為100 w,吹熱風時的功率為1 200 w。關于該電吹風,下列說法正確的是()a.當開關s1、s2均閉合時,電吹風吹出冷風b.電動機的內電阻為484 c.電熱絲的電阻為44 d.電動機正常工作時,電動機每分鐘消耗的電能為6 000 j【解析】選c、d。當開關s2閉合、s1閉合時,電熱絲工作,產生熱量,所以此時電吹風吹出熱風,故a錯誤;當吹冷風時,只有電動機工作,但電動機為非純電阻元件,其內阻不

13、能用r= =484 進行求解,故b錯誤;當吹熱風時,電動機m和電熱絲r并聯,電熱絲消耗的功率為:p=p熱-p冷=1 200 w-100 w=1100 w,由p=,可得:r= =44 ,故c正確;當電吹風吹熱風時,電動機m和電熱絲r并聯,電動機的功率仍為100 w,所以電動機每分鐘消耗的電能為:q=p冷t=10060 j=6 000 j,故d正確。11.(7分)(多選)如圖所示,電源電動勢為12 v,電源內阻為1.0 ,電路中的電阻r0為1.5 ,小型直流電動機m的內阻為0.5 ,閉合開關s后,電動機正常轉動時,電流表的示數為2.0 a。則以下判斷中正確的是()a.電動機的輸出功率為12.0 w

14、b.電源輸出的電功率為20.0 wc.電動機產生的熱功率為4.0 wd.電動機兩端的電壓為5.0 v【解析】選a、b。電路中電流表的示數為2.0 a,所以電動機的電壓為:u=e-u內-ur0=e-ir-ir0=(12-2.01.0-2.01.5) v=7 v,故d錯誤;電動機的總功率為:p總=ui=(72.0) w=14 w,電動機的發熱功率為:p熱=i2r=(2.020.5) w=2 w,所以電動機的輸出功率為:p機=14 w-2 w=12 w,故a正確,c錯誤;電源輸出的電功率為:p輸出=ei-i2r=(122.0-2.021) w=20 w,故b正確。12.(19分)小明準備參加玩具賽車比賽,她想通過實驗挑選一只能量轉換效率較高的電動機,實驗時她先用手捏住電動機的轉軸,使其不轉動,然后放手,讓電動機正常轉動,分別將2次實驗的有關數據記錄在表格中。請問:電動機的電壓/v電動機工作狀態通過電動機的電流/a0.2不轉動0.42.0正常轉動1.0(1)這只電動機線圈的電阻為多少?(2)當電動機正常工作時,轉化為機械能的功率是多少?(3)當電動機正