第12章 第1节 电路中的能量转化 -【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第三册五维课堂Word课时作业（人教版2019）

一、选择题 1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　) A．电功率越大，说明电流做功越快，则电路中产生的焦耳热一定越多 B．W＝UIt＝I2Rt＝t，对任何电路都适用 C．U＝IR对于纯电阻和非纯电阻电路都适用 D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 解析：D　[电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短及是否是纯电阻电路有关，所以A错误；公式W＝UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律I＝，可以推出W＝I2Rt，W＝t，所以W＝I2Rt，W＝t只能适用于纯电阻电路，所以B错误；U＝IR只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路不适用，选项C错误；焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，所以D正确．] 2．室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器．如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不能同时使用的是(　　) A．电饭煲和电冰箱 B．取暖器和空调器 C．电饭煲和空调器 D．电冰箱、电视机和空调器 解析：C　[电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2 860 W．用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，故C正确．] 3．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 解析：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．] 4．A、B为“220 V　100 W”的两盏相同的灯泡，C、D为“220 V　40 W”的两盏相同的灯泡．现将四盏灯泡接成如图所示的电路，并将两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD.则实际功率的大小关系为(　　) A．PA＝PB，PC＝PD B．PA＝PD＞PB＝PC C．PD＞PA＞PB＞PC D．PB＞PC＞PD＞PA 解析：C　[根据R＝得，RA＝RB＜RC＝RD.由电路图知，UB＝UC，根据P＝知PB＞PC；因为IA＝ID，根据P＝I2R知，PD＞PA.流过A、D的电流大于流过B、C的电流，由P＝I2R知，PA＞PB，PD＞PC，所以PD＞PA＞PB＞PC.] 5．(多选) 日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风可将头发吹干．设电动机线圈的电阻为R1，它与电阻为R2的电热丝相串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是(　　) A．IU >P B．IU＝P C．P>I2(R1＋R2) D．P＝I2(R1＋R2) 解析：BC　[根据题意可知，通过电吹风的电流为I，它两端的电压为U，所以它消耗的电功率P＝UI，A项错误，B项正确；电吹风内部有两部分电阻，一是电热丝的电阻，二是电动机线圈的电阻，所以热功率为I2(R1＋R2)，因为有一部分电能转化为电动机的机械能，所以P>I2(R1＋R2)，C项正确，D项错误．] 6．一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(电源内阻忽略不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是(　　) A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W C．1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 J D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 解析：C　[由于电饭煲是纯电阻用电器，所以R1＝＝44 Ω，P1＝UI1＝1 100 W，其在1 min内消耗的电能W1＝UI1t＝6.6×104 J，洗衣机为非纯电阻用电器，所以R2≠＝440 Ω，P2＝UI2＝110 W，其在1 min内消耗的电能W2＝UI2t＝6.6×103 J，其热功率P热≠P2，而P1＝10P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍，只有选项C正确．] 7．电阻R和电动机串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作．设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有(　　) A．U1＜U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2 C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2 解析：A　[电动机是非纯电阻，其两端电压U2＞IR＝U1，B错；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此，W1＜W2，C错；产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A对，D错．] 8.如图所示，三个电阻的阻值相同，在A、B间接上电源后，三个电阻的功率之比为(　　) A．4∶1∶1 B．1∶4∶4 C．2∶1∶1 D．1∶2∶2 解析：A　[由图可知，电阻R2与R3并联，然后与R1串联，由于三个电阻的阻值相同，根据并联电路的特点知通过电阻R2与R3的电流相等，设为I，则通过R1的电流为2I，根据电功率的计算公式P＝I2R可得三个电阻的功率之比为P1∶P2∶P3＝(2I)2R1∶I2R2∶I2R3＝4∶1∶1，选项A正确。] 9．在如图，甲所示的电路中，电源电压为3.0 V，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R为定值电阻，阻值为7.5 Ω。当开关S闭合后(　　) A．L1的电阻为 Ω B．L1消耗的电功率为7.5 W C．L2的电阻为7.5 Ω D．L2消耗的电功率为0.375 W 解析： C　[已知电源电压为3.0 V，故L1两端的电压为3.0 V，由题图乙可知，此时通过L1的电流为0.25 A，所以L1的电阻R1＝＝Ω＝12 Ω，L1消耗的电功率P＝IU＝0.25×3.0 W＝0.75 W，A、B错误；在题图乙上作出电阻R的伏安特性曲线如图所示，由于电阻R与L2串联，所以流过二者的电流是相等的，由图可知此时二者两端的电压都是1.5 V，通过的电流是0.2 A，所以L2的电阻R2＝ Ω＝7.5 Ω，C正确；L2消耗的电功率P′＝I′U′＝0.2×1.5 W＝0.3 W，D错误。] 二、计算题 10．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． 解析：(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得： I1＝＝ A＝3 A 其发热功率为：PR＝IR＝32×4 W＝36 W； (2)当S1、S2同时闭合时，流过电动机的电流为： I3＝I2－I1＝2 A， 电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得： UI3＝P出＋Ir， 代入数据解得：P出＝20 W. 答案：(1)3 A　36 W　(2)20 W 11．规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接220 V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上(1)中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． 解析：(1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为I＝＝ A≈0.16 A. 发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W. 转化为机械能的功率为 P机＝P－P热＝(36－1) W＝35 W. (2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为 I′＝＝ A＝5.5 A. 电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5 W＝1 210 W. 答案：(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W 12．一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如下表．质量M＝70 kg的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重力的k倍，k＝0.02.取g＝10 m/s2.求： 规格 后轮驱动直 流永磁铁电动机 车型 26″电动自行车 额定输出功率 120 W 整车质量 30 kg 额定电压 40 V 最大载重 120 kg 额定电流 3.5 A (1)此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率； (2)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速率； (3)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速v＝2.0 m/s时，人骑车的加速度大小． 解析：(1)由题表可知，电动机的额定电压为U0＝40 V，额定电流为I0＝3.5 A，所以电动机正常工作时的输入功率为P入＝U0I0＝140 W 又电动机的输出功率为P出＝120 W 所以电动机的效率为η＝×100%＝85.7%. (2)设车的质量为m，则车行驶时所受阻力为f＝k(M＋m)g 当达到最大速度vm时，应有P出＝fvm 所以最大速度vm＝＝6.0 m/s. (3)当车速为v＝2.0 m/s时，牵引力F＝＝60 N 设此时车的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得 F－f＝(M＋m)a，解得a＝0.4 m/s2. 答案：(1)85.7%　(2)6.0 m/s　(3)0.4 m/s2 学科网（北京）股份有限公司 $$