2018年高中物理 第二章 直流電路《焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化》課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 教科版選修3-1.doc

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2.6 焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化 [課時(shí)跟蹤訓(xùn)練] (滿分60分 時(shí)間30分鐘) 一、選擇題(每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)得5分，選不全得3分，錯(cuò)選不得分，共40分) 1.下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ） A.電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B.W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝t只適用于純電阻的電路 C.在非純電阻電路中，UI＞I2R D.焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路 解析：電功率公式P＝，功率越大，表示電流做功越快。對(duì)于一段電路，有P＝UI，I＝，焦耳熱Q＝()2Rt，可見(jiàn)Q與P、U、t都有關(guān)。所以，P越大，Q不一定越大，A不對(duì)。W＝UIt是電功的定義式，適用于任何電路。而I＝只適用于純電阻電路，B對(duì)；在不是純電阻的電路中，電流做的功＝焦耳熱＋其他形式的能，所以W＞Q，即UI＞I2R，C正確。Q＝I2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中產(chǎn)生的焦耳熱，D正確，所以B、C、D對(duì)，A錯(cuò)誤。 答案：A 2.為使電熱絲所消耗的功率變?yōu)樵瓉?lái)的一半，應(yīng)當(dāng)（ ） A.使電阻減半，電壓保持不變 B.使電壓減半，電阻保持不變 C.使電壓和電阻都減半 D.使電壓減小為原來(lái)的，電阻不變 解析：由P＝知，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 答案：C 3.電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)圖線如圖1所示，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點(diǎn)，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηB。由圖可知ηa、ηb的值分別為（ ） 圖1 A.、 B.、 C.、 D.、 解析：電源的效率η＝100%＝100%。a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路端電壓U為4個(gè)格，而電動(dòng)勢(shì)E為6個(gè)格。因此ηa＝；b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路端電壓為2個(gè)格，因此ηb＝。故D項(xiàng)正確。 答案：D 4.在如圖2所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，電源內(nèi)阻為1.0 Ω，電路中的電阻R0為1.5 Ω，小型直流電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻為0.5 Ω，閉合開(kāi)關(guān)S后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表的示數(shù)為2.0 A。則以下判斷中正確的是（ ） 圖2 A.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為14 W B.電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為7.0 V C.電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱功率為4.0 W D.電源輸出的功率為24 W 解析：電動(dòng)機(jī)兩端的電壓U機(jī)＝E－I(r＋R0)＝7.0 V，選項(xiàng)B正確；電動(dòng)機(jī)輸出的功率P機(jī)出＝U機(jī)I－I2r機(jī)＝12 W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱功率為P機(jī)熱＝I2r機(jī)＝2.0 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電源輸出的功率P出＝EI－I2r＝20 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：B 5.如圖3所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，則（ ） 圖3 A.電源的功率變小 B.電容器貯存的電荷量變小 C.電源內(nèi)部消耗的功率變大 D.電阻R消耗的電功率變小 解析：由閉合電路歐姆定律可知，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，R總變小，I總增大，U端減小，而R1分壓U1增大，所以電容器上的電壓減小。電源功率P總＝I總E增大，A錯(cuò)誤。Q＝CU減小，B正確。電源內(nèi)部消耗功率P內(nèi)＝Ir增大，C正確。電阻R1消耗的功率在增大。R上消耗功率無(wú)法確定。 答案：BC 6.如圖4為甲、乙兩燈泡的I－U圖像，根據(jù)圖像計(jì)算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220 V的電路中，實(shí)際發(fā)光的功率約為（ ） 圖4 A.15 W 30 W B.30 W 40 W C.40 W 60 W D.60 W 100 W 解析：從圖像的橫坐標(biāo)(U)為220 V的刻度可找出對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)(I)的值分別為I甲＝0.18 A，I乙＝0.28 A。則P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，即C項(xiàng)正確。 答案：C 7.如圖5所示，電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電池與定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，已知R0＝r，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是2r。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（ ） 圖5 A.路端電壓變大 B.電路中的電流變小 C.滑動(dòng)變阻器消耗的功率變小 D.定值電阻R0上消耗的功率變小 解析：滑片P由a端向b端滑動(dòng)，電源外阻減小。由I＝可知，電路中的電流增大，由U＝E－Ir可知，路端電壓U變小，A、B均錯(cuò)誤；由PR0＝I2R0可知，I增大，PR0增大，D錯(cuò)誤；因R0＝r，當(dāng)滑動(dòng)頭由a端向b端滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率PR＝R＝，隨R變小，增大，故PR變小，C正確。 答案：C 8.如圖6所示電路中，R1＝R3P1>P3>P4 C.P2>P1>P4>P3 D.P1>P2>P3>P4 解析：設(shè)流過(guò)R1、R2、R3、R4的電流分別為I1、I2、I3、I4，則I1＝I2＝I3＋I(xiàn)4，故P1＝IR1P3＝IR3。即P2>P1>P3。 又因?yàn)镽3P4，即P2>P1>P3>P4 綜上所述，本題正確選項(xiàng)為B。 答案：B 二、非選擇題(每小題10分，共20分) 9.如圖7所示，R1＝8 Ω，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝8 V，內(nèi)阻r＝2 Ω。R2為變阻器，問(wèn)： 圖7 (1)要使變阻器獲得的電功率最大，R2的值應(yīng)是多大？這時(shí)R2的功率多大？ (2)調(diào)節(jié)R2的阻值，當(dāng)R2為多少時(shí)，電源有最大輸出功率，最大輸出功率為多少？ 解析：(1)把R1看成是電源內(nèi)阻的一部分，這樣內(nèi)電阻就是R1＋r。利用電源輸出功率最大的條件，可以求出：當(dāng)R2＝R1＋r＝8 Ω＋2 Ω＝10 Ω時(shí)，R2有最大的功率P2＝＝＝ W＝1.6 W。 (2)因R1>r，所以當(dāng)R2＝0時(shí)，電源有最大輸出功率，即R1消耗功率最大時(shí)，I＝＝ A＝0.8 A。其功率P1＝I2R1＝0.828 W＝5.12 W。 答案：(1)10 Ω 1.6 W (2)0 5.12 W 10.下表中是一輛電動(dòng)自行車(chē)說(shuō)明書(shū)上的一些技術(shù)參數(shù)，根據(jù)表中提供的信息，探究以下問(wèn)題： 規(guī)格 后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁轂電機(jī) 車(chē)型 26″電動(dòng)自行車(chē) 額定輸出功率 120 W 整車(chē)質(zhì)量 30 kg 額定電壓 40 V 最大載重 120 kg 額定電流 3.5 A (1)在額定電壓下工作時(shí)，該電機(jī)的內(nèi)阻是多少？其效率為多大？ (2)假設(shè)行駛過(guò)程中所受阻力是車(chē)和人總重的0.02倍，在最大載重量的情況下，人騎車(chē)行駛的最大速度為多大？(g取10 m/s2) 解析：(1)由表可知，電機(jī)的額定電壓U＝40 V，額定電流I＝3.5 A，所以該電機(jī)正常工作時(shí)的輸入功率P入＝UI＝140 W。又因電機(jī)的輸出功率P出＝120 W，所以電機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝P入－P出＝20 W。由P熱＝I2r知電機(jī)的內(nèi)阻r＝＝1.6 Ω，電機(jī)正常工作時(shí)的效率η＝＝100%＝85.7%。 (2)由題知車(chē)行駛時(shí)所受阻力f＝k(M＋m)g， 當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)有P出＝fvm， 所以人騎車(chē)行駛的最大速度 vm＝＝ m/s＝4 m/s。 答案：(1)1.6 Ω 85.7% (2)4 m/s