12.1电路中的能量转化（同步作业）-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

第1节　电路中的能量转化 1、 电功与电功率 热功和热功率 1．一台正在打扫房间卫生的扫地机器人，工作电压为20V，工作电流为10A。在它打扫一分钟的时间里，电流做的功为（　　） A．200J B．1200J C．2000J D．12000J 2．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法，正确的是（　　） A．电功率越大，电流做功越快，电流做功一定越多 B．W=UIt适用于任何电路 C．在纯电阻电路中，UI>I2R D．Q=I2Rt只适用于纯电阻电路 2、 串、并联电路中的电功率 3．如图是额定电压均为的灯泡和的图像，且灯泡的电阻小于。下列分析正确的是（　　）    A．当两端的电压为时，其实际功率为 B．当通过的电流为时，其消耗的电能为 C．将、串联，若两端的电压为，则的功率为 D．将、并联，若通过的电流为，则的功率为 4．定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2Ω，在电路中允许消耗的电功率的最大值分别为10W、10W、2W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为（　　） A．22 W B．12 W C．15 W D．16 W 3、 纯电阻电路和非纯电阻电路 5．某物理兴趣研究小组用如图所示的实验电路研究电动机的性能。调节滑动变阻器R，当电流表和电压表的示数分别为0.2A和1.4V时，电动机不转动，重新调节R，当电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和30V，忽略温度对电阻的影响，则这台电动机（　　） A．正常运转时的输入功率为0.28W B．电阻为15 C．正常运转时的发热功率为28W D．正常运转时的输出功率为31.5W 6．如图，在蚌埠港码头，吊车正以0.1m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103kg的集装箱。已知吊车的电动机工作电压为380V，电流为20A，重力加速度取10m/s2，则（　　） A．电动机的内阻为19Ω B．电动机的发热功率为5.7×103W C．电动机的输出功率为7.6×103W D．电动机的工作效率为75% 7．长短、粗细均相同的保险丝和铜丝，分别接到线路板上A、B间和C、D间，如图所示。移动滑动变阻器的滑片，发现保险丝熔断而铜丝完好。下列说法错误的是（　　） A．保险丝的电阻比铜丝的大 B．通过保险丝的电流比铜丝的大 C．电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多 D．为了用电安全，禁止用铜丝代替保险丝 8．如图，用充电器给处于开机状态的手机充电，若充电电压用表示，充电电流用表示，则手机（　　） A．总电阻等于 B．总电阻大于 C．产热功率等于 D．消耗的电功率等于 9．如图所示，有A、B两段圆柱形电阻丝，材料相同，长度也相同，它们横截面的直径之比为dA:dB=2:1，把它们串联在电路中，下列说法正确的是（　　） A．A、B两段电阻丝的电阻之比为RA:RB=1:8 B．通过A、B两段电阻丝的电流之比为IA:IB=1:4 C．A、B两段电阻丝中的电场强度之比为EA:EB=4:1 D．A、B两段电阻丝消耗的功率之比为PA:PB=1:4 10．电阻R1、R2的伏安特性曲线分别如图中a、b所示，下列判断中正确的是（　　） A．将a、b并联后，其I-U图线位于a和U轴之间 B．将a、b串联后接入电路，a、b两端的电压之比为10∶3 C．将a、b并联后接入电路，通过a的电流是通过b的电流的倍 D．将a、b串联后接入电路，a、b的功率之比为100∶9 11．已知，灯泡A、B额定电压均为，额定功率分别为，，两灯泡内阻阻值不随温度变化。则两灯泡直接串联如图甲所示，灯泡不被烧坏且两端电压最大；为让灯泡A、B和电阻连接后接在220V电压上，且灯泡均正常发光，分别设计如图乙、丙、丁所示三种电路图，下列说法正确的是（    ）    A．图甲中B更亮，两端电压为154V B．图乙中电阻上消耗的功率为45W C．图丙中与A串联的电阻消耗的功率比与B串联的电阻消耗的功率小 D．图丁中电路消耗的总功率与图丙中电路消耗的总功率一样大 12．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电热丝。下列说法正确的是（　　） A．自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态 B．自动开关S接通时，电饭锅处于保温状态 C．如果R1=0.5R2，电热丝在保温时与加热时的功率之比为4：9 D．如果R1=0.5R2，电热丝在保温时与加热时的功率之比为2：3 13．如图为手持电风扇，因其小巧便携、可充电等特点深受人们的喜爱。某品牌手持风扇电阻为0.5Ω，正常工作时的电压为3.7V、功率为4.44W。机内电池容量为1800mA．h。则（　　） A．该风扇正常工作时的电流为7.4A B．该风扇正常工作时电动机的发热功率为0.72W C．该风扇连续正常工作的时间为2.5h D．若风扇叶片卡住不动，则电动机的发热功率可达27.38W 14．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图表所示为某款扫地机器人的铭牌标有的数据，则该扫地机器人（　　） A．工作额定电流为2A B．以额定功率工作时，每分钟消耗电能为2400J C．以额定电压工作时，电机的内阻为10Ω D．电池充满电后储存的总电荷量为5000C 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1节　电路中的能量转化 1、 电功与电功率 热功和热功率 1．一台正在打扫房间卫生的扫地机器人，工作电压为20V，工作电流为10A。在它打扫一分钟的时间里，电流做的功为（　　） A．200J B．1200J C．2000J D．12000J 【答案】D 【详解】电流做功为故选D。 2．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法，正确的是（　　） A．电功率越大，电流做功越快，电流做功一定越多 B．W=UIt适用于任何电路 C．在纯电阻电路中，UI>I2R D．Q=I2Rt只适用于纯电阻电路 【答案】B 【详解】A．电功率越大，电流做功越快，根据W=Pt可知，W由P和t共同决定。故A错误； B．电功的定义式W=UIt适用于任何电路。故B正确； C．在纯电阻电路中，电流做功全部转化为内能，则UI=I2R故C错误； D．焦耳定律Q=I2Rt适用于各种电路。故D错误。故选B。 2、 串、并联电路中的电功率 3．如图是额定电压均为的灯泡和的图像，且灯泡的电阻小于。下列分析正确的是（　　）    A．当两端的电压为时，其实际功率为 B．当通过的电流为时，其消耗的电能为 C．将、串联，若两端的电压为，则的功率为 D．将、并联，若通过的电流为，则的功率为 【答案】C 【详解】 ACD．因为灯泡的电阻小于，所以下面的图线为灯泡的图，上面的图线为灯泡的图。由于图线的斜率为电阻大小。得灯泡的电阻为得灯泡的电阻为由图当两端的电压为时，对应的电流为0.5A，所以其实际功率为将、串联，若两端的电压为，流过电阻电流为则的功率为将、并联，若通过的电流为，由并联电路特点流过并联电阻电流跟电阻成反比，所以通过的电流为则的功率为故AD错误，C正确； B．当通过的电流为时，由图可知加在的电压为100V，其消耗的电能为故B错误。故选C。 4．定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2Ω，在电路中允许消耗的电功率的最大值分别为10W、10W、2W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为（　　） A．22 W B．12 W C．15 W D．16 W 【答案】B 【详解】首先分析两个并联电阻R2、R3所允许消耗的最大功率，因为R2与R3并联，则两端电压相等，由公式可知，R2与R3所消耗的电功率一样。已知R2与R3本身允许的最大电功率分别是10W和2W，所以R2、R3在该电路中消耗的最大电功率都是2W，否则会超过R3的最大电功率。再分析R1在电路中允许消耗的最大电功率，把R2与R3看成一个并联电阻R′，R′所消耗的电功率为则电路就是R1与R′串联，而串联电路电流处处相等，再由P＝I2R知，R1与R′所消耗的电功率之比为＝＝2则R1消耗的电功率为P1=2×4W＝8W<10W所以这部分电路消耗的电功率最大值为故B正确。故选B。 3、 纯电阻电路和非纯电阻电路 5．某物理兴趣研究小组用如图所示的实验电路研究电动机的性能。调节滑动变阻器R，当电流表和电压表的示数分别为0.2A和1.4V时，电动机不转动，重新调节R，当电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和30V，忽略温度对电阻的影响，则这台电动机（　　） A．正常运转时的输入功率为0.28W B．电阻为15 C．正常运转时的发热功率为28W D．正常运转时的输出功率为31.5W 【答案】C 【详解】A．正常运转时的输入功率为故A错误； B．电动机停止转动时，其电路是纯电阻电路，由欧姆定律得电动机的电阻为故B错误； C．正常运转时的发热功率为故C正确； D．正常运转时的输出功率为故D错误。故选C。 6．如图，在蚌埠港码头，吊车正以0.1m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103kg的集装箱。已知吊车的电动机工作电压为380V，电流为20A，重力加速度取10m/s2，则（　　） A．电动机的内阻为19Ω B．电动机的发热功率为5.7×103W C．电动机的输出功率为7.6×103W D．电动机的工作效率为75% 【答案】D 【详解】BC．电动机的输入功率为电动机的输出功率为电动机发热功率为故BC错误； A．电动机发热功率为解得故A错误； D．电动机的工作效率为故D正确。故选D。 7．长短、粗细均相同的保险丝和铜丝，分别接到线路板上A、B间和C、D间，如图所示。移动滑动变阻器的滑片，发现保险丝熔断而铜丝完好。下列说法错误的是（　　） A．保险丝的电阻比铜丝的大 B．通过保险丝的电流比铜丝的大 C．电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多 D．为了用电安全，禁止用铜丝代替保险丝 【答案】B 【详解】B．因为保险丝和铜丝串联，因此通过它们的电流相同，故B错误，符合题意； AC．通电时间相同，电流相同，保险丝熔断，根据焦耳定律可得，保险丝电阻大，产生的热量多，故AC正确，不符合题意； D．为了用电安全，铜丝难熔断，所以不可以用铜丝代替保险丝，故D正确，不符合题意。 故选B。 8．如图，用充电器给处于开机状态的手机充电，若充电电压用表示，充电电流用表示，则手机（　　） A．总电阻等于 B．总电阻大于 C．产热功率等于 D．消耗的电功率等于 【答案】D 【详解】AB．因为手机电池为非纯阻电路，所以总电阻不等于，也不会大于，故AB错误； CD．消耗的功率为P=UI消耗的功率一部分储存在电池里，一部分转化为内能，所以产热功率小于UI，故D正确，C错误。故选D。 9．如图所示，有A、B两段圆柱形电阻丝，材料相同，长度也相同，它们横截面的直径之比为dA:dB=2:1，把它们串联在电路中，下列说法正确的是（　　） A．A、B两段电阻丝的电阻之比为RA:RB=1:8 B．通过A、B两段电阻丝的电流之比为IA:IB=1:4 C．A、B两段电阻丝中的电场强度之比为EA:EB=4:1 D．A、B两段电阻丝消耗的功率之比为PA:PB=1:4 【答案】D 【详解】A．长度、材料均相同，它们的横截面的直径之比为：dA:dB=2:1则横截面积之比为：SA：SB=4:1根据：可知电阻之比：RA：RB=1:4故A错误； B．因两者是串联，它们的电流总相等，故B错误； C．两段导体两端电压之比为：因此A、B两段电阻丝中的电场强度之比为EA:EB=1:4故C错误； D．两段电阻丝发热功率之比为：故D正确。故选D 10．电阻R1、R2的伏安特性曲线分别如图中a、b所示，下列判断中正确的是（　　） A．将a、b并联后，其I-U图线位于a和U轴之间 B．将a、b串联后接入电路，a、b两端的电压之比为10∶3 C．将a、b并联后接入电路，通过a的电流是通过b的电流的倍 D．将a、b串联后接入电路，a、b的功率之比为100∶9 【答案】BC 【详解】A．图象的斜率表示电阻的倒数，将a、b并联后，并联电阻阻值小于a、b任意一个电阻，则图象的斜率增大，一定在b图线的上方，故A错误； B．R1的电阻为，R2的电阻为将a、b串联后接入电路，通过a、b的电流相同，a、b两端的电压之比为故B正确； C．将a、b并联后接入电路，根据欧姆定律，通过a的电流是通过b的电流比为故C正确； D．将a、b串联后接入电路，通过a、b的电流相同，a、b的功率之比为故D错误。故选BC。 11．已知，灯泡A、B额定电压均为，额定功率分别为，，两灯泡内阻阻值不随温度变化。则两灯泡直接串联如图甲所示，灯泡不被烧坏且两端电压最大；为让灯泡A、B和电阻连接后接在220V电压上，且灯泡均正常发光，分别设计如图乙、丙、丁所示三种电路图，下列说法正确的是（    ）    A．图甲中B更亮，两端电压为154V B．图乙中电阻上消耗的功率为45W C．图丙中与A串联的电阻消耗的功率比与B串联的电阻消耗的功率小 D．图丁中电路消耗的总功率与图丙中电路消耗的总功率一样大 【答案】AD 【详解】A．灯泡的电阻分别为，所以在电流相同时，B更亮，在串联加最大电压时，B正常发光，电路中电流为，此时A分到的电压为44V，B分到的电压为110V，于是串联能加的最大电压为154V，A正确； B．题图乙中电阻的作用为分流，其功率为，B错误； C．题图丙中，对A所在支路，灯泡A与电阻两端电压相等，所以二者功率相等，均为100W，同理，灯泡B与电阻两端电压相等，所以二者功率相等，均为40W，C错误； D．题图丁中电路的总功率可以直接利用等效思想，得出电路的总功率为280W，D正确。 故选AD。 12．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电热丝。下列说法正确的是（　　） A．自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态 B．自动开关S接通时，电饭锅处于保温状态 C．如果R1=0.5R2，电热丝在保温时与加热时的功率之比为4：9 D．如果R1=0.5R2，电热丝在保温时与加热时的功率之比为2：3 【答案】AC 【详解】AB．由电路图可知，而开关闭合时，R1被短路，只有R2接入电路；而开关断开时，两电阻串联；则由可知，开关接通时为加热状态，故A正确，B错误； CD．电热丝在加热时即开关闭时，此时电阻丝功率为电热丝在保温时即开关断开，此时电阻丝功率为则电热丝在保温时与加热时的功率之比为故C正确，D错误。故选AC。 13．如图为手持电风扇，因其小巧便携、可充电等特点深受人们的喜爱。某品牌手持风扇电阻为0.5Ω，正常工作时的电压为3.7V、功率为4.44W。机内电池容量为1800mA．h。则（　　） A．该风扇正常工作时的电流为7.4A B．该风扇正常工作时电动机的发热功率为0.72W C．该风扇连续正常工作的时间为2.5h D．若风扇叶片卡住不动，则电动机的发热功率可达27.38W 【答案】BD 【详解】A．该风扇正常工作时的电流为，A错误； B．该风扇正常工作时电动机的发热功率为，B正确； C．根据题意可得机内电池容量为可得该风扇连续正常工作的时间为，C错误； D．当风扇叶片卡住不动，此时电动机相当于纯电阻，正常工作时的电压全部加载在内阻上所以有此时电动机的发热功率为，D正确。故选BD。 14．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图表所示为某款扫地机器人的铭牌标有的数据，则该扫地机器人（　　） A．工作额定电流为2A B．以额定功率工作时，每分钟消耗电能为2400J C．以额定电压工作时，电机的内阻为10Ω D．电池充满电后储存的总电荷量为5000C 【答案】AB 【详解】A．由铭牌标有的数据可知工作额定电流为故A正确； B．以额定功率工作时，每分钟消耗电能为故B正确； C．由于扫地机器人是非纯电阻负载，所以以额定电压工作时，应满足可得故C错误； D．电池充满电后储存的总电荷量为故D错误。故选AB。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$