检测评价(13)焦耳定律 电路中的能量转化（Word练习）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（教科版2019）

1 / 6 “四翼”检测评价（十三）焦耳定律 电路中的能量转化 组—重基础·体现综合 1.如图是电解硫酸铜溶液的装置示意图，图中电压表示数为U，电流表示数为I，通电时间t，则下列说法正确的是(　 ) A．CuSO4溶液中的阳离子向铜板定向移动 B．IU是电能转化成化学能的功率 C．IUt是这段时间内电路消耗的总电能 D．IUt是这段时间内产生的总焦耳热 解析：选C　由于铜板接电源的正极，因此CuSO4溶液中的阴离子向铜板定向移动，A错误；该电路是非纯电阻电路，IU是消耗电能的总功率，其中有一部分转化为化学能，还有一部分产生焦耳热，因此，IUt是这段时间内电路消耗的总电能，而I2rt是这段时间内产生的总焦耳热，其余的才转化为化学能，B、D错误，C正确。 2．如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电压表和电流表均为理想电表。闭合电路，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，下列说法中正确的是(　 ) A．电流表的示数变大 B．电压表的示数不变 C．滑动变阻器接入电路的阻值变大 D．定值电阻消耗的电功率变小 解析：选A　当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，则总电阻变小，总电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压减小，即电流表示数变大，电压表示数减小；根据P＝I2R可知，定值电阻消耗的电功率变大，故A正确，B、C、D错误。 3.如图所示是一台直流电动机。在额定电压下正常工作时，下列分析正确的是(　 ) A．热功率是72 W B．输入功率为0.125 W C．机械功率是2.875 W D．持续工作一小时耗电为0.03度 解析：选C　根据焦耳定律得到P热＝I2r＝(0.5)2×0.5 W＝0.125 W，A错误；电动机的输入功率P＝UI＝6×0.5 W＝3 W，B错误；电动机的机械功率P机＝P－P热＝3－0.125 W＝2.875 W，C正确； 持续工作一小时耗电为W＝UIt＝6×0.5 W×1 h＝3 W·h＝0.003度，D错误。 4.手机电池容量(电量)和快速充电功能已经成为人们选择手机时的重要参考因素，如图为某品牌手机将锂电池电量从0%～100%充满过程中充电功率P和充电时间t的关系图像，设充电过程中电池两端电压恒为4.35 V，不计其他能量损耗，则(　 ) A．充电过程的平均功率为40 W B．充电过程的平均功率为60 W C．该电池的容量是2 000 mA·h D．该电池的容量是4 000 mA·h 解析：选A　题中P-t图像与坐标轴所围的面积表示电能，所以整个充电过程中充入电池的电能为E＝70×4×60 J＋40×10×60 J＋×40×6×60 J＝4.8×104 J，充电过程的平均功率为＝＝40 W，故A正确，B错误；该电池的容量是q＝≈3 065 mA·h，故C、D错误。 5．如图所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电。已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为r甲>r乙>r丙，且r乙＝R，则将R分别接在这三个电源上时的情况相比，电源输出功率最大和电源内部消耗功率最大的是(　 ) A．甲和乙 B．乙和甲 C．丙和乙 D．都是乙 解析：选C　根据闭合回路欧姆定律可得I＝，因此电源输出功率为P出＝I2R，由于三个电源电动势E相同，都是给定值电阻R供电，且r甲>r乙>r丙，因此当接上丙电源时，通过定值电阻R的电流最大，电源输出功率最大。电源内部消耗功率为P耗＝I2r＝，由数学知识可知当r＝R时，电源内部消耗功率最大，即接乙电源时，电源内部消耗功率最大。故A、B、D错误，C正确。 6.钓鱼爱好者在野钓时，由于环境限制，取水不方便，经常使用一种小型抽水增氧泵，取水便捷，同时还可以给水箱充氧，提高鱼的成活率。其产品的参数如表所示，对于该水泵，下列结论正确的是(g取10 m/s2)(　 ) 品名：抽水增氧泵 规格：12 cm×7 cm×4 cm 质量：223 g 电量：2 600 mA·h 充电方式：USB接口(5 V) 抽水量：约1 000 kg 增氧续航：6 h 照明续航：36 h 气量：6 L/min 抽水扬程：1.8 m/最大2.5 m A．水泵的电源充满电可储存电能1.3×104 J B．水泵启用照明功能，可续航36小时，则电源的放电电流约为0.07 A C．水泵启用抽水功能，最大扬程抽水100 kg，需克服重力做功2.5×102 J D．这种水泵抽水的效率大约为70% 解析：选B　因为充电电流和充电时间均未知，所以无法求得水泵的电源充满电可储存的电能，故A错误；水泵启用照明功能，可续航36小时，则电源的放电电流约为I＝＝ A≈0.07 A，故B正确；水泵启用抽水功能，最大扬程抽水100 kg，需克服重力做功为W＝mgh＝2 500 J，故C错误；由于不知道水泵的电源充满电可储存的电能，所以无法求得这种水泵抽水的效率，故D错误。 7．LED灯是一种半导体新型节能灯。已知某种型号的LED灯在一定电压范围内的工作电流是20 mA，在不同电压下发出不同颜色的光：当两端电压为1.8 V时，发黄光；当两端电压为1.4 V时，发红光；当两端电压为3.2 V时，发蓝光。广告牌上LED灯为10 000个/m2，那么一块8 m2的LED广告牌发红光时，需要提供的电功率大约是(　 ) A．500 W B．100 W C．1 250 W D．2 300 W 解析：选D　当LED广告牌发红光时，每个灯的功率P＝UI＝1.4×20×10－3 W＝2.8×10－2 W，则总功率P总＝nP＝10 000×8×2.8×10－2 W＝2 240 W，最接近选项D，故D正确。 8.如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，则当电阻箱R消耗的电功率最大时，这个电阻箱R的读数和电阻R0消耗的电功率为(　 ) A．1.5 Ω，2 W B．1.5 Ω，6 W C．1 Ω，2.88 W D．1 Ω，5.96 W 解析：选A　将保护电阻R0等效为电源内阻，则电阻箱R消耗的电功率最大时，电阻箱阻值为R＝R0＋r＝1.5 Ω，电路电流为I＝＝2 A，电阻R0消耗的电功率为P＝I2R0＝2 W，故选A。 9．手持式挂烫机体型小，易携带，使用时，出蒸汽速度也快，随时随地都能熨烫衣服，完全不受场所空间限制，深受年轻一族的欢迎，下表为某型号手持挂烫机的规格参数。则：手持式挂烫机的额定电流为________ A；连续正常使用手持挂烫机5 min 所消耗的电能为________ J。 解析：手持式挂烫机的额定电流I＝＝ A≈5.45 A；连续正常使用手持挂烫机5 min所消耗的电能E＝Pt＝1 200×5×60 J＝3.6×105 J。 答案：5.45　3.6×105 组—重应用·体现创新 10.如图所示，R1、R2为定值电阻，C为电容器。闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中(　 ) A．电阻R2中有向下的电流 B．通过电阻R1电流增大 C．滑动变阻器R两端的电压变小 D．电容器C极板所带电荷量变小 解析：选A　闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值增大，则电路总电流减小，即通过电阻R1的电流减小，故B错误；根据串联分压规律可知滑动变阻器R两端的电压变大，所以电容器C两端电压增大，根据Q＝CU，可知电容器C极板所带电荷量变大，即电容器将充电，根据电路连接方式可知电容器上极板带正电，所以电阻R2中有向下的电流，故A正确，C、D错误。 11．如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，闭合开关S，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI，则下列结论正确的是(　 ) A．电流表A的示数减小 B．电压表V2的示数增大 C．ΔU3与ΔI的比值小于r D．ΔU1大于ΔU2 解析：选D　电压表V1、V2、V3分别测量R两端的电压、路端电压和滑动变阻器两端的电压，当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则电流表A的示数增大，故A错误；电源的内电压增大，则路端电压减小，所以电压表V2的示数减小，故B错误；根据闭合电路欧姆定律得U3＝E－I(R＋r)，则＝R＋r>r，故C错误；根据闭合电路欧姆定律U2＝E－Ir，则＝r，又＝R，R>r，则>，故ΔU1>ΔU2，故D正确。 12．如图所示为小明同学家里购买的一款扫地机器人，工作过程遇电量不足20%时，会自动返回基座充电。小明同学仔细翻阅了这款扫地机器人的说明书，发现其工作参数如下表所示，则该扫地机器人(　 ) 扫地机器人 电池 14.4 V/5 200 mA·h锂离子电池 产品重量 约4.7 kg 无线连接 WiFi智能快连 额定电压 14.4 V 额定功率 68 W 充电时间 <6小时 A.电阻一定为3.05 Ω B．实际工作电流一定为4.72 A C．充满电后正常工作的时间一定为1.1 h D．以额定功率工作时每分钟消耗电能一定为4 080 J 解析：选D　机器人不是纯电阻用电器，所以其电阻R≠＝ Ω＝3.05 Ω，故A错误；由说明书可知，扫地机器人工作的额定电压为14.4 V，额定功率为68 W，则额定电流I＝＝ A≈4.72 A，实际工作电流不一定等于额定电流，B错误；根据电池容量5 200 mA·h可知，电量为q＝5.2 A×3 600 s＝18 720 C，由于机器人工作过程遇电量不足20%时，会自动返回基座充电，所以充满电后正常工作的时间为t＝＝s≈0.88 h，故C错误；以额定功率工作时每分钟消耗电能为E＝Pt＝68×60 J＝4 080 J，故D正确。 13．图甲所示的新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220 V电路中，在电饭锅工作的一段时间内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示。求： (1)电热丝R1的电阻； (2)0～10 min内电饭锅消耗的电能。 解析：(1)由图乙电路图分析可知，当开关S、S1均闭合时，电阻R1和R2并联，电路中总电阻最小，电流最大。当开关S闭合，S1断开时，电路中电阻R1接入电路，此时电路中总电阻最大，电流最小，结合图丙分析可得R1＝＝110 Ω。 (2)由图丙可知，0～10 min电路电流为3 A，则消耗电能为W＝UI1t＝3.96×105 J。 答案：(1)110 Ω　(2)3.96×105 J 学科网（北京）股份有限公司 $$