课时作业(14) 电路中的能量（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

课时作业(14)　电路中的能量 [对应学生用书P193] 1．电功率的计算公式P＝中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于(　　) A．计算电冰箱的功率 B．计算电风扇的功率 C．计算电烙铁的功率 D．计算洗衣机的功率 C　[公式P＝是根据功率公式P＝UI和欧姆定律I＝推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，A、B、D错误．] 2．电阻R1、R2的I­U图线如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．R1∶R2＝3∶1 B．将R1与R2串联后接于电源上，则电压之比U1∶U2＝1∶3 C．将R1与R2并联后接于电源上，则电流之比I1∶I2＝1∶3 D．将R1与R2并联后接于电源上，则功率之比P1∶P2＝1∶3 B　[由题图可知，当I＝1 A时，U1＝1 V，U2＝3 V，所以R1＝＝1 Ω，R2＝＝3 Ω，则R1∶R2＝1∶3，A错．R1与R2串联时，U1∶U2＝R1∶R2＝1∶3，B正确；R1与R2并联时，I1∶I2＝R2∶R1＝3∶1，P1∶P2＝R2∶R1＝3∶1，C、D均错．] 3．夏天空调正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图所示，此空调运行1小时用电(　　) A．1.0度 B．1.5度 C．2.0度 D．2.5度 B　[从题图可以看出，在1小时内，空调以0.5 kW工作的时间为20分钟，以2 kW工作的时间为40分钟，故空调1小时内用电为：P1t1＋P2t2＝(0.5×＋2×) kW·h＝1.5 kW·h＝1.5度，B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，则题甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12×3I，题乙图中电路的总电流为I，P乙＝12×I，故有P甲＝3P乙，B正确．] 5．把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内(　　) A．由Q＝I2Rt可知，电炉的发热量减少 B．由Q＝UIt可知，电炉的发热量不变 C．由Q＝t可知，电炉的发热量增加 D．无法确定 C　[因电阻丝剪去一小段后，总电阻减小，而电路两端的电压U不变，Q＝t，因时间、电压均保持不变，电阻减小，故发热量增大，C正确．] 6．(多选)家用电吹风中，有一个小电动机和与它串联的一段电热丝．电热丝加热空气，电动机带动风叶转动，送出热风．设电动机线圈的电阻为R1，电热丝的电阻为R2.将电吹风接到直流电源上，电源输出电压为U，输出电流为I，电吹风消耗的电功率为P.以下表达式中正确的是(　　) A．P＝UI B．P>UI C．P＝I2(R1＋R2) D．P>I2(R1＋R2) AD　[电吹风消耗的电功率P是总功率，总功率P＝IU，故A正确，B错误；电吹风总的发热功率为P热＝I2(R1＋R2)，由于电吹风消耗的部分电能转化为机械能，所以电吹风的总功率大于发热功率，故C错误，D正确．] 7．(2022·6月浙江卷)风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一．如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置．某风力发电机在风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，风速在5～10 m/s范围内，转化效率可视为不变．该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片．下列说法正确的是(　　) A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B．单位时间流过面积A的流动空气动能为ρAv2 C．若每天平均有1.0×108kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109kW·h D．若风场每年有5 000 h风速在6～10 m/s的风能资源，则该发电机年发电量至少为6.0×105 kW·h D　[设Δt内吹到风机旋转形成的圆面上的空气的质量为Δm，则Δm＝ρAvΔt，该部分空气的动能为ΔEk＝v2＝ρAv3Δt，设转化效率为k，则有PΔt＝kΔEk，解得P＝kρAv3，可知风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比，AB错误；由于风力发电机的效率一定小于100%，所以若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，每天的发电量一定小于2.4×109 kW·h，C错误；风力发电机在风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，若风场每年有5 000 h风速在6～10 m/s的风能资源，按照最低风速6 m/s计算，由上述分析可知风速为6 m/s时，输出电功率为×405 kW＝120 kW，该发电机年发电量至少为5 000 h×120 kW＝6.0×105 kW·h，D正确．] 8．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW.不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，忽略电动机内阻的热损耗，则不载人时扶梯运行的电功率是多大？若某次输送过程中，游客的平均质量为60 kg，则这台自动扶梯可同时承载多少人？(g＝10 m/s2) 解析　维持扶梯正常运行的功率：P0＝UI＝380×5 W＝1 900 W， 电动机的最大输出功率为4.9 kW，可用于输送顾客的最大功率ΔP＝Pmax－P0＝(4.9－1.9)kW＝3 kW， 输送一位顾客的功率P＝Fvsin30°＝Gvsin30°＝mgvsin30°＝120 W， 则可同时承载的最多人数n＝＝＝25(人)． 答案　1 900 W　25人 9．如图所示，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　[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，所以根据能量守恒得出P出＝UI－I2r，D正确．] 10．粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图所示，当A、B两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)(　　) A．3P B.P C．P D.P B　[设金属环的总电阻为4R，则当A、B两点接入电路中时，等效电阻为R，圆环消耗的电功率为P＝；当A、D两点接入电路中时，等效电阻为R1＝＝，圆环消耗的电功率P1＝＝P，选项B正确．] 11．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图像如图甲所示，若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图乙所示的电路，接在电压为U的电源两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的关系为(　　) 甲　　　　　　　　　　　乙 A．P1＝4P2 B．PD＝ C．PD＝P2 D．P1<4P2 D　[由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相同．当三者按照题图乙所示电路连接时，电阻器D两端的电压小于U，由题图甲可知，电阻器D的电阻增大，则有RD>R1＝R2，而RD与R2并联，两端电压相等，根据P＝，可知PD<P2，C错误；按题图乙方式连接后，由欧姆定律可知，电流ID<I2，又I1＝I2＋ID，故I1<2I2，根据P＝I2R，可知P1<4P2，A错误，D正确；由于电阻器D与电阻R2并联的总电阻R并<R1，所以D两端的电压小于，且D阻值变大，则PD<，B错误．] 12．小型直流电动机(其线圈内阻为r＝3 Ω)与规格为“6 V 6 W”的小灯泡(电阻为定值)并联，再与阻值为R＝4 Ω的定值电阻串联，然后接至U＝12 V的恒压电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作． (1)求通过电动机的电流； (2)求电动机的输出功率； (3)若正常工作的电动机突然卡住(短时间未烧坏)，求电动机的热功率． 解析　(1)小灯泡正常工作，小灯泡两端电压为UL＝6 V，电动机两端的电压UM＝UL＝6 V，则电阻两端的电压UR＝U－UM＝6 V，通过灯泡的电流IL＝＝1 A，通过电阻的电流IR＝＝ A＝1.5 A，则通过电动机的电流IM＝IR－IL＝1.5 A－1 A＝0.5 A. (2)电动机消耗的功率P电＝UM·IM＝6×0.5 W＝3 W，电动机的热功率P热＝Ir＝0.52×3 W＝0.75 W，则电动机的输出功率P出＝P电－P热＝3 W－0.75 W＝2.25 W. (3)电动机卡住后变为纯电阻，则电路的总电阻R总＝＋R＝ Ω＋4 Ω＝6 Ω，干路电流IR′＝＝ A＝2 A，定值电阻分担电压UR′＝IR′·R＝8 V，电动机两端电压UM′＝U－UR′＝4 V，则电动机的热功率P热′＝＝ W. 答案　(1)0.5 A　(2)2.25 W　(3) W 学科网（北京）股份有限公司 $$