2020新教材高中物理课时评价练十三电路中的能量转化含解析 人教版必修第三册

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电路中的能量转化 ‎ (15分钟　30分)‎ 一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)‎ ‎1.关于电功W和电热Q的说法,正确的是 (　　)‎ A.在任何电路里都有W=UIt,Q=I2Rt,且W=Q B.在任何电路里都有W=UIt,Q=I2Rt,且W不一定等于Q C.W=UIt,Q=I2Rt均只在纯电阻电路中才成立 D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立 ‎【解析】选B。非纯电阻电路中,W=UIt用来求电功,Q=I2Rt用来求电热,但W>Q;只有在纯电阻电路中,根据能量守恒电功和电热相等,电功可用公式W=UIt计算,也可用公式W=I2Rt计算,故A错误,B正确。W=UIt可用于任何电路求总电功;而Q=I2Rt适用于任何电路求电热,故C、D均错误。故选B。 ‎ ‎2.通过电阻R的电流强度为I时,在t时间内产生的热量为Q,若电阻为3R,电流强度为,则在时间t内产生的热量为 (　　)‎ A.Q B.2Q C. D.‎ ‎【解析】选C。根据Q=I2Rt得,电阻变为原来的3倍,电流强度变为原来的三分之一时,通电时间不变,则热量变为原来的,C正确,A、B、D错误。故选C。‎ ‎【补偿训练】‎ 一盏电灯直接接在电压恒定的电源上,其功率为100 W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的电功率是9 W,那么此时电灯实际消耗的电功率将 (　　)‎ A.等于91 W　　　　　　 B.小于91 W C.大于91 W　　　　 D.条件不足,无法确定 ‎【解析】选B。导线电阻忽略时,电灯接在恒定电压的电源上功率是100 W;因为导线和电灯串联,当导线上电阻变大时,即电路中的电阻变大,由P=可知电路消耗的总功率变小,即小于100 W,而导线上消耗的功率为9 W,所以电灯的实际功率一定小于91 W,选项B正确。‎ - 6 -‎ ‎3.现有电阻R1、R2,它们的伏安特性曲线如图所示,当它们两端电压相等时,电阻R1和R2所消耗的功率分别为P1、P2,则可知 (　　)‎ A.R1>R2,P1>P2 B.R1>R2,P1P2 D.R1P2;故选C。‎ ‎4.额定电压都是36 V,额定功率PA=36 W,PB=10 W的A、B两个灯泡,接在72 V的电路中,使两灯泡都正常发光,又使电路消耗的电功率最小的连接方式是图中 的 (　　)‎ ‎【解析】选C。由于A、B两个灯泡的电阻大小不同,所以直接把A、B串联接入电路中,A、B灯两端的电压不同,A、B两灯都不能正常发光,所以A错误; 由于额定电压都是36 V,额定功率PA=36 W、PB=10 W,由此可知RB >RA,把灯泡A与电阻并联,会使并联的部分的电阻更小,所以A、B两灯的电压不同,A、B不能正常发光,所以B错误;由于RB >RA ,把灯泡B与电阻并联,并联后的总电阻小于B的电阻,调节滑动变阻器的阻值,使其两端的电压等于A灯两端的电压,所以A、B灯能同时正常发光,并且电路消耗的功率与A灯泡的功率相同,所以总功率的大小为72 W;把A、B并联之后与电阻串联接入电路中时,当电阻器的阻值与A、B并联后的总的电阻相等时,A、B就可以正常发光,此时电阻消耗的功率为A、B灯泡功率的和,所以电路消耗的总的功率的大小为92 W;由以上分析可知,正常发光并且消耗的功率最小的为C,所以C正确。 ‎ ‎【补偿训练】‎ 如图所示,电灯L1、L2上分别标有“220 V,100 W”“220 V,40 W”字样,那 - 6 -‎ 么 (　　)‎ A.a、b接220 V电压时,L1、L2均能正常发光 B.a、b接440 V电压时,L1、L2均能正常发光 C.无论a、b两端接多少伏电压,L1、L2都不可能正常发光 D.无论a、b两端接多少伏电压,L1肯定不能正常发光 ‎【解析】选D。由P=得R=,则==,接在220 V的电压上,两者电压均小于额定值,故A错误;若接在440 V的电压上,L1的电压小于220 V,L2的电压大于220 V,则不能正常发光,故B错误;所接电压合适可使一个灯即L2达到220 V,即可使一个灯正常发光,故C错误;若L1正常发光,则L2电压大于额定值,会烧坏,不可,故D正确。‎ 二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)‎ ‎5.如图所示,电路两端电压U恒为28 V,电灯上标有“6 V,12 W”字样,直流电动机线圈电阻R=2 Ω。若电灯恰能正常发光,求:‎ ‎(1)流过电灯的电流是多大。‎ ‎(2)电动机两端的电压是多大。‎ ‎(3)电动机输出的机械功率是多少。‎ ‎【解析】(1)电灯正常发光,‎ 电路中的电流为I== A=2 A ‎(2)由于串联电路两端的总电压等于各个用电器的电压之和,则电动机的电压为 UM=U-UL=28 V-6 V=22 V;‎ ‎(3)电动机的总功率为 P总=IUM=2×22 W=44 W,‎ 电动机的热功率为 P热=I2RM=22×2 W=8 W,‎ - 6 -‎ 所以电动机的输出功率为 P出=P总-P热=44 W-8 W=36 W。‎ 答案:(1)2 A　(2)22 V　(3)36 W ‎【补偿训练】‎ 有一内阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则 (　　)‎ A.电解槽消耗的电功率为120 W B.电解槽消耗的电功率为60 W C.电解槽的发热功率为60 W D.电路消耗的总功率为60 W ‎【解析】选B。灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110 V电压,且流过电解槽的电流I=I灯== A= A,则电解槽消耗的电功率P=IU=P灯=60 W,选项A错误,选项B正确;电解槽的发热功率P热=I2r ≈1.3 W,选项C错误;电路消耗的总功率P总=IU总=×220 W=120 W,选项D错误。‎ ‎ (10分钟　20分)‎ ‎6.(多选)(6分)如图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等。则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法正确的是 (　　)‎ A.U甲>2U乙 B.U甲=2U乙 C.R甲=4R乙 D.R甲=2R乙 ‎【解析】选B、C。设灯泡的电阻为R,正常发光时电流为I,电压为U,由于两个电路的总功率相等,P总=U甲I=2IU乙,得U甲=2U乙; 又由U甲=2U+IR甲,U乙=U+2IR乙,得R甲=4R乙 ,故A、D错误,B、C正确。故选B、C。‎ ‎【补偿训练】‎ - 6 -‎ 某电力公司曾举办“计量日进您家”活动,免费上门为市民进行家庭用电耗能诊断分析,针对每户家庭提出个性化的节能建议。在上门实测过程中,电力技术人员发现,家电待机耗电成为最容易被市民忽略的问题。以电视机为例,待机一天的耗电量在0.2度左右,小小机顶盒一天待机耗电量更是高达0.4度。根据专家统计:每使用1度(千瓦时)电,就相应消耗了0.4 kg标准煤,同时产生0.272 kg碳粉尘、0.997 kg二氧化碳、0.03 kg二氧化硫、0.015 kg氮氧化物。根据表中提供的数据,若按照1度电的电费为0.5元,估算一户普通家庭待机一 年(　　)　 ‎ 每户普通家庭 家用电器平均数 台式电 脑一台 平板电视 机两台 空调 两台 洗衣 机一台 每台电器待机 平均功率/W ‎4‎ ‎1‎ ‎4‎ ‎2‎ A.多消耗电能14度 ‎ B.多交电费7元 ‎ C.相应多消耗了标准煤56 kg ‎ D.相应产生的二氧化碳为1 400 kg ‎ 【解析】选C。一户普通家庭待机一年消耗电能为E=(4+2×1+2×4+2)×10-3×24×365度≈140度,相应消耗了标准煤m1=140×0.4 kg=56 kg,选项A错误,C正确;多交电费140×0.5元=70元,选项B错误;相应产生的二氧化碳为m2=140×0.997 kg≈140 kg,选项D错误。‎ ‎7.(14分)如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个控温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103 ℃)时,会自动断开。S2是一个自动控温开关,当温度低于70 ℃时,会自动闭合;温度高于80 ℃时,会自动断开。红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯,定值电阻R1=R2=500 Ω,加热电阻丝R3=50 Ω,两灯电阻不计。 ‎ ‎(1) 分析电饭煲的工作原理。‎ ‎(2) 简要回答,如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗? ‎ ‎(3) 计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比。‎ ‎【解析】(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯被短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80 ℃时,S2自动断开,S1仍闭合;水烧开后,温度升高到103 ℃时,开关S1自动断开,‎ - 6 -‎ 这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态;由于散热,待温度降至70 ℃时,S2自动闭合,电饭煲重新加热,温度达到80 ℃时,S2又自动断开,再次处于保温状态。‎ ‎(2)如果不闭合开关S1,则不能将饭煮熟,因为只能加热到80 ℃。‎ ‎(3)加热时电饭煲消耗的电功率P1=,‎ 保温时电饭煲消耗的电功率P2=,‎ 两式中R并== Ω= Ω 从而有P1∶P 2= ==12∶1‎ 答案:(1)见解析　(2)不能　(3)12∶1‎ - 6 -‎