2022年高中物理 第二章 直流电路《焦耳定律 电路中的能量转化》课时跟踪训练 教科版选修3-1

2022年高中物理 第二章 直流电路焦耳定律 电路中的能量转化课时跟踪训练 教科版选修3-1一、选择题(每小题至少有一个选项正确，选对得5分，选不全得3分，错选不得分，共40分)1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是（ ）A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B.WUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻的电路C.在非纯电阻电路中，UII2RD.焦耳热QI2Rt适用于任何电路解析：电功率公式P，功率越大，表示电流做功越快。对于一段电路，有PUI，I，焦耳热Q()2Rt，可见Q与P、U、t都有关。所以，P越大，Q不一定越大，A不对。WUIt是电功的定义式，适用于任何电路。而I只适用于纯电阻电路，B对；在不是纯电阻的电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C正确。QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确，所以B、C、D对，A错误。答案：A2.为使电热丝所消耗的功率变为原来的一半，应当（ ）A.使电阻减半，电压保持不变B.使电压减半，电阻保持不变C.使电压和电阻都减半D.使电压减小为原来的，电阻不变解析：由P知，C正确，A、B、D错误。答案：C3.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图1所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、B。由图可知a、b的值分别为（ ）图1A.、 B.、C.、 D.、解析：电源的效率100%100%。a点对应的路端电压U为4个格，而电动势E为6个格。因此a；b点对应的路端电压为2个格，因此b。故D项正确。答案：D4.在如图2所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 ，电路中的电阻R0为1.5 ，小型直流电动机M的内阻为0.5 ，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A。则以下判断中正确的是（ ）图2A.电动机的输出功率为14 WB.电动机两端的电压为7.0 VC.电动机产生的热功率为4.0 WD.电源输出的功率为24 W解析：电动机两端的电压U机EI(rR0)7.0 V，选项B正确；电动机输出的功率P机出U机II2r机12 W，选项A错误；电动机产生的热功率为P机热I2r机2.0 W，选项C错误；电源输出的功率P出EII2r20 W，选项D错误。答案：B5.如图3所示电路中，当滑动变阻器的触头向上滑动时，则（ ）图3A.电源的功率变小B.电容器贮存的电荷量变小C.电源内部消耗的功率变大D.电阻R消耗的电功率变小解析：由闭合电路欧姆定律可知，当滑动触头向上滑动时，R总变小，I总增大，U端减小，而R1分压U1增大，所以电容器上的电压减小。电源功率P总I总E增大，A错误。QCU减小，B正确。电源内部消耗功率P内Ir增大，C正确。电阻R1消耗的功率在增大。R上消耗功率无法确定。答案：BC6.如图4为甲、乙两灯泡的IU图像，根据图像计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中，实际发光的功率约为（ ）图4A.15 W 30 W B.30 W 40 WC.40 W 60 W D.60 W 100 W解析：从图像的横坐标(U)为220 V的刻度可找出对应的纵坐标(I)的值分别为I甲0.18 A，I乙0.28 A。则P甲UI甲40 W，P乙UI乙60 W，即C项正确。答案：C7.如图5所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0r，滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（ ）图5A.路端电压变大B.电路中的电流变小C.滑动变阻器消耗的功率变小D.定值电阻R0上消耗的功率变小解析：滑片P由a端向b端滑动，电源外阻减小。由I可知，电路中的电流增大，由UEIr可知，路端电压U变小，A、B均错误；由PR0I2R0可知，I增大，PR0增大，D错误；因R0r，当滑动头由a端向b端滑动时，滑动变阻器消耗的功率PRR，随R变小，增大，故PR变小，C正确。答案：C8.如图6所示电路中，R1R3R2R4。在a、b两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则它们的大小关系是（ ）图6A.P1P3P1P3P4C.P2P1P4P3D.P1P2P3P4解析：设流过R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4，则I1I2I3I4，故P1IR1P3IR3。即P2P1P3。又因为R3P4，即P2P1P3P4综上所述，本题正确选项为B。答案：B二、非选择题(每小题10分，共20分)9.如图7所示，R18 ，电源的电动势E8 V，内阻r2 。R2为变阻器，问：图7(1)要使变阻器获得的电功率最大，R2的值应是多大？这时R2的功率多大？(2)调节R2的阻值，当R2为多少时，电源有最大输出功率，最大输出功率为多少？解析：(1)把R1看成是电源内阻的一部分，这样内电阻就是R1r。利用电源输出功率最大的条件，可以求出：当R2R1r8 2 10 时，R2有最大的功率P2 W1.6 W。(2)因R1r，所以当R20时，电源有最大输出功率，即R1消耗功率最大时，I A0.8 A。其功率P1I2R10.828 W5.12 W。答案：(1)10 1.6 W (2)0 5.12 W10.下表中是一辆电动自行车说明书上的一些技术参数，根据表中提供的信息，探究以下问题：规格后轮驱动直流永磁毂电机车型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)在额定电压下工作时，该电机的内阻是多少？其效率为多大？(2)假设行驶过程中所受阻力是车和人总重的0.02倍，在最大载重量的情况下，人骑车行驶的最大速度为多大？(g取10 m/s2)解析：(1)由表可知，电机的额定电压U40 V，额定电流I3.5 A，所以该电机正常工作时的输入功率P入UI140 W。又因电机的输出功率P出120 W，所以电机的发热功率P热P入P出20 W。由P热I2r知电机的内阻r1.6 ，电机正常工作时的效率100%85.7%。(2)由题知车行驶时所受阻力fk(Mm)g，当达到最大速度时有P出fvm，所以人骑车行驶的最大速度vm m/s4 m/s。答案：(1)1.6 85.7% (2)4 m/s