人教版必修第三册2020-2021学年高中物理课时分层作业13电路中的能量转化含解析

1课时分层作业(十三)电路中的能量转化(时间：40分钟分值：100分)[合格基础练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么()A．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2tsB．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4tsC．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4tsD．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要8tsB[由公式Q＝U2Rt，煮沸一壶水所需的热量为Q＝220V2RtJ。当电压变为原来的12时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4ts，选项A错误，B正确。当电压变为原来的14时，时间要变为原来的16倍，即16ts，选项C、D错误。]2．如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是()A．导线有绝缘皮，隔热效果好B．导线较长，散热比电烙铁快C．导线的电阻远小于电烙铁的电阻D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流C[由Q＝I2Rt可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故通电一段时间后电烙铁很烫而导线不怎么热，选项C正确。]3．如图所示，A、B两点间电压为18V，R1＝0.2Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2Ω，电路中的电流是25A，则此电路中电能转化为机械能的效率是()A．72%B．28%C．55.6%D．44.4%2D[电路中总的电功率P＝UI＝450W，电路中的热功率P热＝I2(R1＋r)＝250W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝P－P热P×100%≈44.4%，D正确。]4．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＝Q2B．U1＝U2，Q1＝Q2C．W1＝W2，Q1＞Q2D．W1＜W2，Q1＜Q2A[电动机是非纯电阻，其两端电压U2＞IR＝U1，B错误；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此，W1＜W2，C错误；产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A正确，D错误。]5．现有一显示屏是由某种型号的LED灯组成的，每只灯在不同电压下发出不同颜色的光，发光时的工作电流均约为20mA。当电压为1.4V时发红光；当电压为1.8V时发黄光；当电压为3.2V时发蓝光。已知该显示屏面积为3m2,1m2灯的数量为1.0×104个，则当整个显示屏上所有LED灯都发光时，LED灯的总电功率最接近()A．1×102WB．1×103WC．1×104WD．1×106WB[总LED灯的个数为3×104个，假设全部都发红光，则总功率为P＝nIU＝3×104×0.02×1.4W＝840W，如果都发蓝光，则P′＝nIU′＝3×104×0.02×3.2W＝1920W，因此答案应该为B。]6．如图所示为甲、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220V的电路中时实际发光的功率分别约为()A．15W、30WB．30W、40WC．40W、60WD．60W、100W3C[由图像可知，当U＝220V时，通过甲、乙两灯的电流分别为I甲＝0.18A、I乙＝0.27A，则P甲＝UI甲≈40W，P乙＝UI乙≈60W，C正确。]二、非选择题(14分)7．一台线圈电阻为2Ω的电动机接在110V的电路中工作时，通过电动机的电流为10A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率。[解析]电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率P′＝IU＝10×110W＝1100W发热功率P热＝I2R＝102×2W＝200W转化成的机械功率P＝P′－P热＝1100W－200W＝900W机械效率η＝PP′×100%＝9001100×100%≈82%。[答案]1100W200W900W82%[等级过关练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近()A．8×108kW·hB．8×1010kW·hC．8×1011kW·hD．8×1013kW·hB[因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60W和10W，则每户家庭每天节省的电能为(60－10)×10－3×2×6kW·h＝0.6kW·h，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365kW·h＝8.76×1010kW·h，B正确，A、C、D错误。]2．如图所示，有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A．电解槽消耗的电功率为120WB．电解槽的发热功率为60WC．电解槽消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为60WC[灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流I＝I灯＝60W110V，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60W，选项C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R≈1.34W，B错误；整个电路消耗的功率P总＝220V×60W110V＝120W，D错误。]3．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10V10W”，B灯“60V60W”，C灯“20V20W”，D灯“20V20W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是()A．PBPDPAPCB．PBPAPD＝PCC．PBPDPCPAD．PAPCPDPBB[由R＝U2P可知，灯的电阻RA＝10Ω，RB＝60Ω，RC＝RD＝20Ω，C、D并联部分的电阻为R并＝10Ω，电路中RBRA＝R并，由串联电路的功率关系知PBPA＝P并，而PC＝PD＝P并2，故PBPAPD＝PC，B正确。]4.(多选)如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定电压，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是()A．L1亮度不变，L2变暗B．L1变暗，L2变亮C．电路消耗的总功率减小D．经过滑动变阻器的电流减小BCD[当滑动变阻器的触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，R总变大，I总减小，由P1＝I2总R1知L1实际功率变小，即亮度变暗；U并＝U－I总R1变大，由P2＝U2并R2知L2的实际功率变大，L2变亮，P总＝UI总变小，I变＝I总－I2，由于I2变大，所以I变变小。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(12分)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW。不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60kg，g取10m/s2)[解析]设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态。该状态下，5扶梯自身移动所需功率为P1＝IU＝5×380W＝1900W＝1.9kW，n个人以恒定速度v＝0.4m/s向上移动所需功率为P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0kW，所以n＝P2mgvsinθ＝3.0×10360×10×0.4×12＝25(人)。[答案]25人6．(14分)如图是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到稳压电源上，当开头接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的19，电流为1.40A，已知分压电阻的阻值是R＝100Ω。求：(1)保温时，电阻R两端的电压；(2)稳压电源输出的电压；(3)电热丝的额定功率。[解析](1)电阻R两端的电压为UR＝IR＝1.40×100V＝140V。(2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则UR＋r2r＝19·U2r解得：r＝50Ω。所以电源电压为U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50)V＝210V。(3)电热丝的额定功率为P＝U2r＝210250W＝882W。[答案](1)140V(2)210V(3)882W6赠送：高中地理第五章4抛体运动的规律A组：合格性水平训练1．(平抛运动的理解)关于平抛运动，下列说法正确的是()A．平抛运动是非匀变速运动B．平抛运动是匀速运动C．平抛运动是匀变速曲线运动D．平抛运动的物体落地时的速度可能是竖直向下的答案C解析做平抛运动的物体只受重力作用，产生恒定的加速度，是匀变速运动，其初速度与合外力不共线，是曲线运动，故平抛运动是匀变速曲线运动，A、B错误，C正确；平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，故落地时的速度是水平方向的分速度和竖直方向的分速度的合速度，其方向一定与竖直方向(或水平方向)有夹角，D错误。2．(平抛运动的理解)从离地面h高处投出A、B、C三个小球，A球自由下落，B球以速度v水平抛出，C球以速度2v水平抛出，则它们落地时间tA、tB、tC的关系是(不计空气阻力)()A．tA＜tB＜tCB．tA＞tB＞tCC．tA＜tB＝tCD．tA＝tB＝tC答案D解析平抛运动物体的飞行时间仅与高度有关，与水平方向的初速度大小无关，故tB7＝tC，而平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以tA＝tB＝tC，D正确。3.(平抛运动规律的应用)(多选)两个物体做平抛运动的轨迹如图所示，设它们抛出的初速度分别为va、vb，从抛出至碰到台上的时间分别为ta、tb，则()A．va＞vbB．va＜vbC．ta＞tbD．ta＜tb答案AD解析由题图知，hb＞ha，因为h＝12gt2，所以ta＜tb，又因为x＝v0t，且xa＞xb，所以va＞vb，A、D正确。4.(平抛运动规律的应用)如图所示，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是()A．ta＞tb，va＜vbB．ta＞tb，va＞vbC．ta＜tb，va＜vbD．ta＜tb，va＞vb答案A解析由于小球b距地面的高度小，由h＝12gt2可知tb＜ta，而小球a、b运动的水平距离相等，由x＝v0t可知，va＜vb。由此可知A正确。5．(平抛运动规律的应用)(多选)物体以初速度v0水平抛出，若不计空气阻力，重力加速度为g，则当其竖直分位移与水平分位移相等时，以下说法中正确的是()A．竖直分速度等于水平分速度B．瞬时速度大小为5v0C．运动的时间为2v0gD．运动的位移大小为22v20g答案BCD解析由位移相等可知v0t＝12gt2，解得t＝2v0g，又由于vy＝gt＝2v0，所以v＝v2x＋v2y8＝5v0，s＝x2＋y2＝2v0t＝22v20g，故A错误，B、C、D正确。6.(平抛运动规律的应用)斜面上有P、R、S、T四个点，如图所示，PR＝RS＝ST，从P点正上方的Q点以速度v水平抛出一个物体，物体落于R点，若从Q点以速度2v水平抛出一个物体，不计空气阻力，则物体落在斜面上的()A．R与S间的某一点B．S点C．S与T间某一点D．T点答案A解析平抛运动的时间由下落的高度决定，下落的高度越高，运动时间越长。如果没有斜面，从Q点以速度2v平抛，物体下落至与R等高时，其位置恰位于S点的正下方的一点，但实际当中斜面阻碍了物体的下落，物体会落在R与S点之间斜面上的某个位置，A项正确。7.(与斜面结合的平抛运动问题)两个相同高度的斜面倾角分别为30°、60°，两小球分别由斜面顶端以相同水平速度v水平抛出，如图所示，不计空气阻力，假设两球都能落在斜面上，则分别向左、右两侧抛出的小球下落高度之比为()A．1∶2B．3∶1C．1