粵教版高中物理必修第三冊分層作業(yè)電路中的能量A組必備知識基礎(chǔ)練題組一電功、電功率的理解和計算1.下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法正確的是()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=I2Rt=U2C.U=IR對于純電阻電路和非純電阻電路都適用D.焦耳熱Q=I2Rt適用于任何電路2.1kW·h的電能可以供額定功率為25W的燈泡正常工作的時間是()A.40h B.50h C.60h D.70h3.某掃地機器人額定工作電壓為12V,工作電流為2.5A,正常工作1min,電流做的功為()A.30J B.150J C.288J D.1800J4.(多選)某品牌電動汽車的銘牌信息如圖所示.當(dāng)該電動汽車在粗糙的水平路面上保持額定功率正常行駛時,下列說法正確的是()制造年月:2022年06月乘坐人數(shù):6驅(qū)動電機額定功率:180kW驅(qū)動電機啟動電壓:600VA.當(dāng)汽車勻速行駛時,牽引力大于阻力B.當(dāng)汽車勻速行駛時,牽引力與阻力大小相等C.驅(qū)動電機的啟動電流為300AD.驅(qū)動電機的啟動電流為1000A題組二電功與電熱的比較5.隨著科技的發(fā)展,家用電器種類越來越多.下列家用電器中利用電流的熱效應(yīng)工作的是()6.某電阻絲的阻值為10Ω,給其通電1min,產(chǎn)生的熱量為6.0×104J,則通過該電阻絲的電流大小為()A.2A B.5AC.8A D.10A7.電烙鐵是電子制作和電器維修的必備工具,主要用途是焊接元件及導(dǎo)線,如圖所示.電烙鐵通電一段時間后,會變得很燙,而連接電烙鐵的導(dǎo)線卻不怎么熱,其主要原因是()A.導(dǎo)線有絕緣皮,隔熱效果好B.導(dǎo)線較長,散熱比電烙鐵快C.通過導(dǎo)線的電流小于通過電烙鐵的電流D.導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電烙鐵的電阻題組三閉合電路中的能量8.(多選)(2024廣東廣州高二期末)某節(jié)能路燈可通過光控開關(guān)自動隨周圍環(huán)境的亮度改變進(jìn)行發(fā)光亮度的控制.其內(nèi)部電路簡化圖如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r.R1為光敏電阻(光照強度增加時,其電阻值減小),R0為定值電阻,燈泡電阻不變.隨著傍晚到來,光照逐漸減弱時,下列判斷正確的是()A.A燈、B燈都變亮B.電源的輸出功率變大C.電源的效率變大D.R1中電流變化量等于R0中電流變化量9.如圖所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,閉合開關(guān)S,定值電阻R1=R2=R3,通過的電流分別為I1、I2、I3,各電阻兩端的電壓分別為U1、U2、U3,功率分別為P1、P2、P3,則()A.I1=I2=I3 B.U1=U2=U3C.P1=P2+P3 D.E=I1r+U1+U2B組關(guān)鍵能力提升練10.在如圖所示的電路中,R1=R2=R3=R0,電源內(nèi)阻r=R02.當(dāng)開關(guān)S與1接通時,R2的電功率為P2,當(dāng)開關(guān)S與2接通時,R2的電功率為P2'.則P2'與PA.94 B.C.964 D.11.某同學(xué)家中新買了一臺掃地機器人,如圖所示,他從使用說明書上得到信息:掃地機器人由規(guī)格為DC14.8V/2200mA·h的鋰電池供電,額定功率為35W,當(dāng)鋰電池剩余電量為總?cè)萘康?0%時,掃地機器人就自動回座機充電.結(jié)合上述信息,下列說法正確的是()A.DC14.8V/2200mA·h表示該電池輸出的是交變電流B.該機器人的額定電流為0.42AC.正常工作時機器人電動機每秒鐘輸出35J動能D.電池充滿電后機器人正常工作約45min后回座機充電12.(多選)如圖所示,a、b分別表示一個電池組和一只電阻的U-I圖線.以下說法正確的是()A.電池組的內(nèi)阻是1ΩB.電阻的阻值為3ΩC.改變外電阻的阻值時,該電池組的最大輸出功率為4WD.將該電阻與該電池組組成閉合電路,電池組的輸出功率是4W13.如圖所示,電源的電動勢E=10V,內(nèi)阻r=1Ω,定值電阻R1=5Ω,R2=10Ω,電動機的線圈電阻R3=0.5Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合,電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后,電壓表示數(shù)U1=2V,不計電動機除線圈電阻外其他損耗,求:(1)R2兩端的電壓U2;(2)電動機的機械效率η.14.(2024廣東高二期末)某品牌的共享電動自行車如圖甲所示,包括電源、純電阻車燈、電動機的整車簡化電路如圖乙所示.電動車相關(guān)性能參數(shù)如下表所示,電池電動勢E=48V,車燈電阻RL=90Ω.當(dāng)S1、S2都接通時,電動車以整車額定功率(電池的總功率)正常工作,電機在額定電壓下運轉(zhuǎn),回答下列問題:XL-48型電動車電池型號:48V鉛酸電池電機型號:后輪轂永磁電機整車質(zhì)量30kg電池容量12Ah電機繞阻0.5Ω最大載重120kg整車額定功率360W電機額定電壓45V(1)求總電流I和電池內(nèi)阻r;(2)求電機正常工作時的輸出功率;(3)若70kg的人騎該車以額定功率在水平路面上勻速行駛,阻力大小與車總重的比值為0.07,試求該車在充滿電情況下的最大行駛距離(假設(shè)電池可以完全放電,重力加速度g取10m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字).C組核心素養(yǎng)拔高練15.(2024廣東廣州高二單元測試)在物理課外實驗探究活動中,某小組設(shè)計了一個能反映水平風(fēng)力大小的裝置,如圖甲所示,電源電壓恒定為16V,R0為定值電阻,L為額定電壓2.5V的小燈泡,其I-U關(guān)系的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖乙所示,AB為長14cm、阻值60Ω、粗細(xì)均勻的電阻絲(電阻絲的阻值與長度成正比),OP為質(zhì)量、電阻均不計的金屬細(xì)桿,下端連接一個重為2N的圓球P.閉合開關(guān)S,無風(fēng)時,OP下垂并與A端接觸,此時電流表示數(shù)為0.2A;有風(fēng)時,OP繞懸掛點O轉(zhuǎn)動,風(fēng)對球的作用力F方向始終水平向右,已知OA為10cm,OP始終與AB接觸良好且摩擦忽略不計.(1)求電流表示數(shù)為0.2A時,燈泡的電阻.(2)求無風(fēng)時R0消耗的電功率.(3)有風(fēng)時,為防止燈泡燒壞(其兩端電壓不超過額定電壓),允許風(fēng)對球施加的最大作用力為多少?(OP可看作以O(shè)為支點的杠桿)

分層作業(yè)電路中的能量參考答案1.D解析由電功率公式P=Wt知,電功率越大,表示電流做功越快,對于一段電路,有P=UI,I=PU,焦耳熱Q=PU2Rt,可見Q與P、t都有關(guān),所以,P越大,Q不一定越大,故A錯誤;W=UIt是電功的定義式,適用于任何電路,而W=I2Rt=U2Rt只適用于純電阻電路,故B錯誤;U=IR2.A解析根據(jù)公式P=Wt可得,正常工作的時間為t=WP=3.D解析電流做的功W=UIt=1800J,故選D.4.BC解析汽車勻速行駛時,水平方向的牽引力與阻力等大反向,故A錯誤,B正確;根據(jù)P=UI可知,驅(qū)動電機的啟動電流I=300A,故C正確,D錯誤.故選B、C.5.B解析掃地機器人工作時將電能轉(zhuǎn)化為機械能,不是利用電流的熱效應(yīng)工作的,故A錯誤;電飯煲工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,是利用電流的熱效應(yīng)工作的,故B正確;電風(fēng)扇工作時將電能轉(zhuǎn)化為機械能,不是利用電流的熱效應(yīng)工作的,故C錯誤;電視機工作時主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能,不是利用電流的熱效應(yīng)工作的,故D錯誤.故選B.6.D解析根據(jù)Q=I2Rt,可得通過該電阻絲的電流大小為I=QRt=6.0×107.D解析導(dǎo)線與電烙鐵串聯(lián),通過導(dǎo)線的電流等于通過電烙鐵的電流,電烙鐵通電一段時間后,會變得很燙,而連接電烙鐵的導(dǎo)線卻不怎么熱,說明電烙鐵產(chǎn)生的焦耳熱遠(yuǎn)比導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱多,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt,可知導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電烙鐵的電阻,故A、B、C錯誤,D正確.8.AC解析光照逐漸減弱時,光敏電阻阻值增大,電路總電阻增大,總電流減小,內(nèi)電壓減小,外電壓增大.外電壓增大,A燈變亮;支路R0上的電流減小,R0上的電壓減小,又因為外電壓增大,所以B燈電壓增大,所以B燈變亮,故A正確.電源的輸出功率P出=ER外+r2R外=E2R外(R外+r)2=E2(R外+r)2R外=E2(R外-r)2R外+4r,顯然,只有當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時電源的輸出功率才最大,而當(dāng)R外>r,且始終增大時,電源的輸出功率始終減小,而當(dāng)R外<r,且始終增大時,電源的輸出功率會先增大,后減小;電源電動勢不變,電源內(nèi)阻與外電路電阻關(guān)系不確定,故電源輸出功率無法判斷,故B錯誤.因為外電阻變大,根據(jù)η=I29.D解析根據(jù)串并聯(lián)電路的特點可知I1=I2+I3,故A錯誤;根據(jù)并聯(lián)電路的特點有U2=U3,即有I2R2=I3R3,而R2=R3,則可知I2=I3,又U1=I1R1=(I2+I3)R1,而R1=R2=R3,因此可得U1=2U2=2U3,故B錯誤;由于U1=2U2=2U3,I1=I2+I3=2I2=2I3,而P1=U1I1,P2=U2I2,P3=U3I3,則可得P1=4P2=4P3,可知P1>P2+P3,故C錯誤;根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得E=I1r+U1+U2或E=I1r+U1+U3,故D正確.10.C解析當(dāng)開關(guān)S與1接通時,P2=ER02+R02R0=4E29R0,當(dāng)開關(guān)S與2接通時P2'=12·ER0211.D解析DC14.8V/2200mA·h表示該電池輸出的是直流電,故A錯誤;該機器人的額定電流為I=PU=3514.8A=2.36A,故B錯誤;正常工作時機器人電動機內(nèi)阻要產(chǎn)生部分內(nèi)能,則每秒鐘輸出動能小于35J,故C錯誤;機器人正常工作的時間12.AC解析電池組的內(nèi)阻等于圖線a斜率的絕對值,為r=ΔUΔI=44Ω=1Ω,故A正確;電阻的阻值等于圖線b的斜率,為R=UI=13Ω,故B錯誤;設(shè)外電阻為R外,電源的輸出功率為P輸=I2R外=ER外+r2R外=E2R外+r2R外+213.解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得E=U2+(I1+I2)r根據(jù)歐姆定律可得通過R2電流I2=U通過R1的電流I1=U解得U2=8V,I1=1.2A.(2)電動機的輸入功率P=U1I1=2×1.2W=2.4W電動機的發(fā)熱功率P熱=I12R3=1.22×0.5W=0電動機的輸出功率P出=P-P熱=2.4W-0.72W=1.68W電動機的效率η=P出P×100%=1.68答案(1)8V(2)70%14.解析(1)根據(jù)P=UI可知總電流I=PU=7.電池內(nèi)阻r=E-UMI=(2)電機正常工作時的輸出功率P出=UMI-UMRL?I(3)70kg的人騎該車以額定功率在水平路面上勻速行駛,阻力大小與車總重的比值為0.07,則摩擦力f=0.07(M+m)g=70N根據(jù)能量守恒,P出P其中q=It=12×3600C=4.32×104C解得s=2.39×104m.答案(1)7.5A0.4Ω(2)290.5W(3)2.39×104m15.解析(1)由電路圖可知,燈泡L、定值電阻R0和電阻絲串聯(lián),電流表測電路中的電流,當(dāng)電流表示數(shù)為0.2A時,由圖乙可知此時燈泡兩端的電壓為1V,所以燈泡的電阻RL=ULIL(2)無風(fēng)時,OP下垂并與A端接觸,電阻絲接入阻值最大為60Ω,電阻絲兩端的電壓UAB=IRAB=0.2A×60Ω=12V因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以R0兩端的電壓U0=U-UL-UAB=3V則此時R0消耗的電功率P0=U0I=3V×0.2A=0.6W.(3)R0的阻值R0=U0I=為防止燈泡燒壞,燈泡兩端的電壓不能超過UL額=2.5V由圖乙可知,電路中的最大電流I'=0.3A此時風(fēng)對球的作用力最大,OP繞O轉(zhuǎn)動的角度最大,設(shè)此時OP與AB的接觸點為C,R0兩端的電壓U0'=I'R0=0.3A×15Ω=4.