课时梯级训练(21) 电路中的能量转化（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

课时梯级训练(21)　电路中的能量转化 1．关于四个公式：①P＝UI；②P＝I2R；③P＝；④P＝，下列叙述正确的是(　 　) A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B．公式②③适用于任何电路的热功率的计算 C．公式①②③适用于任何电路电功率的计算 D．以上均不正确 A　解析：P＝UI、P＝适用于任何电路的电功率的计算，而P＝I2R、P＝只适用于纯电阻电路的电功率的计算，A正确，C错误；P＝I2R适用于任何电路的热功率的计算，P＝UI、P＝只适用于纯电阻电路的热功率的计算，B错误。 2．把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在输出电压相同的电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并等于(　 　) A．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶4 C　解析：设每根电热丝电阻为R0，则R串＝2R0，R并＝。由Q＝W＝t得t串∶t并＝4∶1，C正确。 3．如图所示，直流电动机M的线圈电阻为r，接入电压恒为U的电源时，电动机正常工作，此时电动机中通过的电流为I，消耗的电功率为P，线圈电阻的发热功率为P热，输出的机械功率为P出。则下列关系式正确的是(　 　) A．I＝ B．P＝UI＋I2r C．P热＝ D．P出＝UI－I2r D　解析：电动机为非纯电阻用电器，电动机中通过的电流为I<，它消耗的电能一部分转化成机械能，一部分用于自身发热，线圈电阻的发热功率P热＝I2r，消耗的电功率为P＝UI，所以P出＝UI－I2r，A、B、C错误，D正确。 4．把三个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器滑片使灯泡均正常发光，两电路所消耗的电功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是(　 　) A．P甲＝3P乙 B．P甲>3P乙 C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲 A　解析：设灯泡正常发光时的电流为I，题图甲中，电路的总电流为3I，则P甲＝U·3I，题图乙中，电路的总电流为I，则P乙＝UI，所以P甲＝3P乙，A正确。 5．如图甲所示，用充电宝为一部手机充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内(　 　) A．充电宝输出的电功率为UI＋I2r B．充电宝产生的热功率为I2r C．手机电池产生的焦耳热为t D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt D　解析：充电宝的输出电压为U，输出电流I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为Pr＝I2r，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，D正确。 6．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。 答案：22.0 W　2 Ω 解析：当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值 r＝＝ Ω＝2 Ω 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和15.0 V，则电动机的总功率 P总＝U2I2＝15.0×2.0 W＝30.0 W 线圈电阻的热功率 P热＝Ir＝2.02×2 W＝8.0 W 所以电动机的输出功率 P输出＝P总－P热＝30.0 W－8.0 W＝22.0 W。 7．(多选)电饭煲工作时有两种状态：一种是煲内米饭中的水烧干前的加热状态，另一种是煲内米饭中的水烧干后的保温状态。如图所示的是电饭煲电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关，下列说法正确的是(　 　) A．当开关S接通时电饭煲为保温状态，当开关S断开时电饭煲为加热状态 B．当开关S接通时电饭煲为加热状态，当开关S断开时电饭煲为保温状态 C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1∶R2应为2∶1 D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1∶R2应为(－1)∶1 BD　解析：由P＝得，当S接通时，电阻变小，功率变大，处于加热状态，当S断开时，电阻变大，功率变小，处于保温状态，则R2是供加热用的电阻丝，当开关S接通时电饭煲为加热状态，S断开时为保温状态，A错误，B正确；使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，由P＝I2R可得，电阻R2在保温与加热状态下的电