(练习)课时分层作业12 焦耳定律 电路中的能量转化-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

课时分层作业(十二)　焦耳定律　电路中的能量转化 考点一　电功、电功率的计算 1．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。我国大约4.5亿户人家，每天亮灯时间大约3 h。假设每户家庭有2个60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年能节省的电能最接近(　　) A．5×108 kW·h　　　　　 B．5×1010 kW·h C．5×1012 kW·h D．5×1013 kW·h B　[解答本题的关键是要了解全国有多少家庭及每天亮灯的时间，全国大约有4.5亿户人家，每天亮灯时间大约3 h，已知白炽灯和LED灯的额定功率分别为60 W和10 W，根据公式W＝Pt得全国一年节省的电能最接近W＝2ΔPt＝2×(0.06－0.01)×4.5×108×3×365 kW·h≈4.9×1010kW·h，故B正确。] 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之比Q1∶Q2为(　　) A．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．8∶1 D　[已知两个电阻的阻值之比是2∶1，通过的电流之比是2∶1，则相等时间内产生的热量之比＝＝×＝，故D正确。] 3．(多选)如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4 A时(　　) A．该元器件的阻值为250 Ω B．该元器件的阻值为125 Ω C．该元器件消耗的电功率为20 W D．该元器件消耗的电功率无法求解 BC　[由题图可知，当电流为0.4 A时，电压为50 V，则由欧姆定律可知，阻值为R＝＝ Ω＝125 Ω，故B正确，A错误；由P＝UI可知，该元器件消耗的电功率为20 W，故C正确，D错误。] 4．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙 C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲 B　[设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12 V×3I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12 V×I，故有P甲＝3P乙，B正确。] 5．如图所示的电路中，电流表均为理想电流表，电阻R1＝40 Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.2 A，电流表A的示数为0.3 A。试求： (1)R1的电功率； (2)R2的阻值及在1 min内R2消耗的电能。 [解析]　(1)R1的电功率P1＝IR1＝1.6 W。 (2)由电路图可知，R2两端的电压U2＝I1R1＝8 V， 通过R2的电流为I2＝0.3 A－0.2 A＝0.1 A， 因此R2的阻值为R2＝＝ Ω＝80 Ω， 在1 min内R2消耗的电能 Q＝W＝U2I2t＝8×0.1×60 J＝48 J。 [答案]　(1)1.6 W　(2)80 Ω　48 J 考点二　纯电阻电路与非纯电阻电路 6．有一个电风扇，标有“200 V　50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是(　　) A．Q＝　　　　　 B．Q＝Pt C．Q＝·Rt D．以上三种方法均正确 C　[通过电风扇的电流为I＝，因为电风扇不是纯电阻电路，所以其焦耳热为Q＝·Rt，而不应该是Q＝或Q＝Pt，C正确。] 7．如图所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2 Ω，电路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是(　　) A．72% B．28% C．55.6% D．44.4% D　[电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的热功率P热＝I2(R1＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝×100%≈44.4%，D正确。] 8．如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电。下列说法错误的是(　　) A．充电器输出的电功率为0.14 W B．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W C．电能转化为化学能的功率为0.12 W D．充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内 D　[充电器输出的电功率P电＝UI＝1.4×0.1 W＝0.14 W，A正确；充电时，电池消耗的热功率为P热＝I2r＝0.02 W，B正确；电能转化为化学能的功率为P化＝P电－P热＝0.12 W，C正确；充电器每秒把0.12 J的能量存储在电池内，D错误。] 9．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，当闭合开关