作业(七)　电路中的能量转化-2023年新教材高二物理寒假假期作业

　　　电路中的能量转化 知识点一　电功和电热的理解 1.电功和电功率 W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路。 2.电热和热功率 Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率。 3.纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。 (2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。 1.关于电功W和电热Q的说法正确的是(　　) A.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C.W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 D.W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立 知识点二　非纯电阻电路功率的分析与计算 1.电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入＝IU。 (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r。 (3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r。 (4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%。 2.当电动机不转动时，消耗的电能全部转化为内能，此时是一个纯电阻元件。当电动机转化时，消耗的电能转化为机械能和内能，此时是非纯电阻元件。 2.如图所示，M为电动机，N为电炉子，电炉子的电阻R＝4 Ω，电动机的内阻r＝1 Ω，恒定电压U＝12 V。当S1闭合、S2断开时，理想电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，理想电流表A示数为I2＝5 A。求： (1)理想电流表的示数I1及电炉子发热功率； (2)电动机的输出功率。 解答串并联电路电功率问题应注意的两个问题 (1)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比还是反比关系。 (2)当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流。　 如图所示，已知电源电动势E＝20 V，内阻r＝1 Ω，当接入固定电阻R＝4 Ω时，电路中标有“3 V 4.5 W”的灯泡L和内阻r′＝0.5 Ω的小型直流电动机恰能正常工作，求： (1)电路中的电流强度； (2)电动机的额定工作电压； (3)电源的总功率。 [错解]　由灯泡的额定电压和额定功率可求得灯泡的电阻RL＝＝ Ω＝2 Ω，串联电路中的电流强度I＝＝＝ A＝2.7 A， 电动机额定工作电压U＝Ir′＝2.7×0.5 V＝1.35 V，电源总功率P＝IE＝2.7×20 W＝54 W。 [错解原因]　此电路是非纯电阻电路，闭合电路欧姆定律E＝IR总不适用，所以电路中的电流强度不能用I＝求出。电动机额定工作电压U≠Ir′。 [分析解答]　(1)串联电路中灯L正常发光，电动机正常工作，所以电路中电流强度为灯L的额定电流。 灯L的电阻RL＝＝ Ω＝2 Ω，灯L的额定电流为 I＝＝ A＝1.5 A 电路中电流强度I＝1.5 A。 (2)电路中的电动机是非纯电阻电路。根据能量守恒，电路中 E＝UR＋UL＋Ur＋Um Um＝E－UR－UL－Ur＝ε－I(R＋RL＋r)＝20－1.5×(2＋4＋1)V＝9.5 V (3)电源总功率： P总＝IE＝1.5×20 W＝30 W。 1.以下关于物理学史的说法正确的是(　　) A.焦耳通过理论推导发现了焦耳定律 B.开普勒通过观测行星运动，发现了行星运动规律 C.万有引力常量是卡文迪什通过扭秤装置测量所得 D.英国的物理学家牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量 2.某型号扫地机器人由DC14.8 V/2 200 mAh的锂电池供电，额定功率为35 W，当锂电池剩余电量为总容量的20%时，扫地机器人就自动回座机充电。结合上述信息，下列说法正确的是(　　) A.DC14.8 V/2 200 mAh表示该电池输出的是交流电 B.该机器人电机的额定电流为0.42 A C.正常工作时机器人电动机每秒钟输出35 J动能 D.电池充满电后机器人正常工作约45 min后回座机充电 3.在如图所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A。则以下判断正确的是(　　) A.电动机的输出功率为14 W B.电动机两端的电压为7.0 V C.电动机产生的热功率为4.0 W D.电源输出的功率为24 W 4.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A