第4.1讲 能量转化-2022-2023学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019必修第三册）

第4.1讲 能量转化 ( 本资料涵盖习题类型： 教材同步课后练习 4、非纯电阻 电功率 焦耳定律 )【教材习题】P82，“练习与应用”第1题 解析： 串联电路中，满足I1=I2，则两个电阻电功率之比P1:P2=R1:R2=R1:R2 并联电路中，满足U1=U2，则两个电阻电功率之比P1:P2=:=R2:R1 [链接知识]电功率、串并联电路的电流、电压特征 【教材习题】P82，“练习与应用”第2题 解析：（1）①S闭合时，总电阻为R2，根据公式P=,可知功率较高，此时为加热状态②S断开时，总电阻R1+R2,根据公式P=,可知功率较低，此时为保温状态。 （2） ∵ ； 且：=2:1 ∴R1=R2 [链接知识]多档位电器，电功率 【规律与方法】 面对多档电器时，判断状态的时候可以直接用P=来作为判断依据，根据功率的高低来判断电器的状态。这里需要注意的是公式中的R是电路的总电阻，所以需要优先判断电器电路的连接方式是串联还是并联，才能知道总电阻的大小。 【教材习题】P82，“练习与应用”第3题 解析：根据点值电阻的规格可知RA=RC=25Ω；RB=RD=50Ω 对BC而言，电压相等，根据P=知，PB<PC 对AD而言，电流相等，根据P=I2R知，PA<PD 对AC而言，电阻相等，可知PA>PC 综合上述，PD>PA>PC>PB。 [链接知识]电功率 【教材习题】P82，“练习与应用”第4题 解析：只有A工作时，保温状态，总电流I==5.5A ∴UA=IRA=165V；PA=I2RA=907.5W S闭合后，加热状态，R并= ∴≈139V ∴≈643.8W，≈483W [链接知识]电功率 ( 精准变式题 ) 【变式1】额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是(　　) 【答案】C 【解析】对灯泡有P＝UI＝，可知：RA＜RB，对于A电路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110 V，B灯被烧毁，A错误。 对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB＞U并，B灯被烧毁，B错误。 对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。 对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。 比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110， 所以C电路消耗电功率最小。 【变式2】在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量Q1∶Q2为(　　) A．1∶1　　　　　 B．2∶1 C．4∶1 D．8∶1 【答案】D 【解析】两个导体的电阻阻值之比是2∶1，通过的电流之比是2∶1，通电时间t相同，则产生的热量之比＝＝2×＝，故D正确。 【变式3】 如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，电压表示数UV＝110V．试求： (1) 通过电动机的电流； (2) 输入电动机的电功率； (3) 若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量． 【答案】(1)5A(2)550W(3)53kg 【解析】 (1) 由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50V，流过电阻R的电流IR＝UR/R＝5A，即通过电动机的电流，IM＝IR＝5A. (2) 电动机的分压UM＝UV＝110V，输入电动机的功率P电＝IMUM＝550W. (3) 电动机的发热功率P热＝I2Mr＝20W，电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝530W，又因P出＝mgv，所以m＝P出/gv＝53kg. 【变式4】规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上220 V的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。 【答案】(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W 【解析】　 (1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为：I＝＝ A≈0.16 A， 发热功率为： P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W。 转化为机械能的功率为： P机＝P电－P热＝36 W－1 W＝35 W。 (2)扇叶被卡住不能转动后， 电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为