高中物理 第4章 探究閉合電路歐姆定律 4_4 電路中的能量轉(zhuǎn)化與守恒學業(yè)分層測評 滬科版選修3-1

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電路中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．(多選)在某段電路中，其兩端電壓為U，通過的電流為I，通電時間為t，若該電路電阻為R，則關于電功和電熱的關系，下列結(jié)論正確的是(　　) A．在任何電路中，電功UIt＝I2Rt B．在任何電路中，電功為UIt，電熱為I2Rt C．在純電阻電路中，UIt＝I2Rt D．在非純電阻電路中，UIt≥I2Rt 【解析】　在純電阻電路中，UIt＝I2Rt，在非純電阻電路中，UIt>I2Rt.故A，D錯誤，B，C正確． 【答案】　BC 2．(2016濰坊高二檢測)額定電壓、額定功率均相同的電風扇、電烙鐵和日光燈，各自在額定電壓下正常工作了相同的時間．比較它們產(chǎn)生的熱量，結(jié)果是(　　) A．電風扇最多　　　　　 B．電烙鐵最多 C．日光燈最多 D．一樣多 【解析】　在三種用電器中，只有電烙鐵是純電阻用電器．將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B選項正確． 【答案】　B 3．把兩根電阻相同的電熱絲先串聯(lián)后并聯(lián)分別接在同一電源上，若要產(chǎn)生相等的熱量，則兩種方法所需的時間之比t串∶t并為(　　) A．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶4 【解析】　串聯(lián)后電阻為R1＝2r，產(chǎn)生的熱量為Q1＝t串＝t串；并聯(lián)后電阻為R2＝，產(chǎn)生的熱量為Q2＝t并＝t并，若要Q1＝Q2，所以有t串∶t并＝4∶1. 【答案】　C 4．如圖446所示，已知電源內(nèi)電阻r為2 Ω，定值電阻R0為3 Ω，滑動變阻器阻值范圍為0～10 Ω.當滑動變阻器R使其阻值為R1時，在R1上獲得最大功率，則R1的阻值應為(　　) 【導學號：37930051】 圖446 A．2 Ω B．3 Ω C．4 Ω D．5 Ω 【解析】　將R0視為內(nèi)阻，當外阻R1等于內(nèi)阻(R0＋r)時，輸出功率最大，即R1上的功率最大．故D正確． 【答案】　D 5.在圖447所示的電路中，電源電動勢為12 V，電源內(nèi)阻為1.0 Ω，電路中的電阻R0為1.5 Ω，小型直流電動機M的內(nèi)阻為0.5 Ω.閉合開關S后，電動機轉(zhuǎn)動，電流表的示數(shù)為2.0 A．以下判斷中正確的是(　　) 圖447 A．電動機的輸出功率為14 W B．電動機兩端的電壓為7.0 V C．電動機產(chǎn)生的熱功率為4.0 W D．電源輸出的電功率為24 W 【解析】　電動機兩端的電壓為U＝E－I(R0＋r)＝7 V，電動機產(chǎn)生的熱功率為P熱＝I2rM＝2 W，電動機的輸出功率為P1＝UI－I2rM＝12 W，電源輸出的電功率為P2＝EI－I2r＝20 W，故B正確． 【答案】　B 6. (多選)如圖448所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，如果變阻器的滑片向b端滑動，則(　　) 圖448 A．電燈L更亮，電流表的示數(shù)減小 B．定值電阻R2消耗的功率減小 C．電燈L變暗，電源的總功率減小 D．電燈L變暗，電流表的示數(shù)增大 【解析】　滑片向b端滑動，R1變大，電路中總電阻變大，根據(jù)I＝知I減小，電流表示數(shù)減小，根據(jù)E＝U外＋Ir知，U外變大，燈泡兩端電壓變大，故電燈L更亮．再根據(jù)P2＝IR2，I減小，IL變大，故I2變小，R2功率變小，故C，D錯誤，A，B正確． 【答案】　AB 7．如圖449所示是一實驗電路圖．在滑動觸頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是(　　) 圖449 A．路端電壓變小 B．電流表的示數(shù)變大 C．電源內(nèi)阻消耗的功率變小 D．電路的總電阻變大 【解析】　滑片觸頭由a端滑向b端的過程中，總電阻變小，D錯誤；干路電流變大，路端電壓變小，A正確；內(nèi)阻消耗功率變大，C錯誤；定值電阻R3上電壓降低，電流表示數(shù)變小，B錯誤． 【答案】　A 8．(2013上海高考)如圖4410，電路中三個電阻R1、R2和R3的阻值分別為R、2R和4R.當電鍵S1斷開、S2閉合時，電源輸出功率為P0；當S1閉合、S2斷開時，電源輸出功率也為P0.則電源電動勢為________；當S1、S2都斷開時，電源的總功率為________． 圖4410 【解析】　S1斷開，S2閉合時：P0＝()2R； S1閉合、S2斷開時：P0＝()24R； 聯(lián)立得：r＝2R，E＝3， 當S1、S2都斷開時，P＝＝＝P0. 【答案】　3　P0 [能力提升] 9．如圖4411所示，有一內(nèi)電阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標有“110 V　60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則(　　) 圖4411 A．電解槽消耗的電功率為120 W B．電解槽的發(fā)熱功率為60 W C．電解槽消耗的電功率為60 W D．電路消耗的總功率為60 W 【解析】　燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110 V電壓，且干路電流I＝I燈＝ A，則電解槽消耗的功率P＝P燈＝60 W，C對，A錯；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2R內(nèi)＝1.3 W，B錯；整個電路消耗的總功率P總＝220 W＝120 W，D錯． 【答案】　C 10. (多選)如圖4412所示，當電路中的滑動變阻器R2的滑動觸頭P向下滑動時(　　) 【導學號：37930052】 圖4412 A．電容器C兩端的電壓增大 B．電容器C兩極板間的電場強度增大 C．電壓表的讀數(shù)減小 D．R1消耗的功率增大 【解析】　P下滑時R2接入電路的電阻增大，總電阻增大，總電流減小，R1消耗的功率減小，故D錯誤．內(nèi)電壓減小，外電壓增大，電壓表的讀數(shù)增大，故C錯誤．電容器兩端的電壓增大，兩極板間的電場強度增大，A，B選項正確． 【答案】　AB 11．表中是一輛電動自行車說明書上的一些技術參數(shù)，根據(jù)表中提供的信息，探究以下問題： 規(guī)格 后輪驅(qū)動直流永磁轂電機 車型 26″電動自行車 額定輸出功率 120 W 整車質(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，該電機的內(nèi)阻是多少？其效率為多大？ (2)假設行駛過程中所受阻力是車和人總重的0.02倍，在最大載重量的情況下，人騎車行駛的最大速度為多大？(g取10 m/s2，車行駛速度最大時為勻速運動狀態(tài)) 【解析】　(1)由功率之間的關系知： UI＝I2r＋P出，所以r≈1.63 Ω 效率為η＝＝＝85.7%. (2)當車以最大速度行駛時有 P出＝0.02(M＋m)gvm 所以vm＝＝4 m/s. 【答案】　(1)1.63 Ω　85.7%　(2)4 m/s 12.如圖4413所示，電源內(nèi)阻r＝1 Ω，R1＝2 Ω，R2＝6 Ω，燈L上標有“3 V　1.5 W”的字樣，當滑動變阻器R3的滑片P移到最右端時，電流表示數(shù)為1 A，燈L恰能正常發(fā)光． 圖4413 (1)求電源的電動勢； (2)求當P移到最左端時，電流表的示數(shù)； (3)當滑動變阻器的Pb段電阻為多大時，變阻器R3上消耗的功率最大？最大值為多大？ 【解析】　(1)滑動變阻器的滑片P移到最右端時，電源的電動勢E＝UL＋IR1＋Ir＝3 V＋12 V＋11 V＝6 V. (2)當P移到最左端時，由閉合電路歐姆定律，I＝＝2 A. (3)設滑動變阻器的Pb段電阻為R3，R3與RL并聯(lián)等效電阻 R3L＝ 由閉合電路歐姆定律，得 I＝，又U3＝IR3L 所以P3＝＝ ＝＝ 當R3＝2 Ω時，變阻器R3上消耗的功率最大，且最大值為2 W. 【答案】　(1)6 V　(2)2 A　(3)2 Ω　2 W