新教材2025版高中物理课时分层作业十八电路中的能量转化新人教版必修第三册

课时分层作业(十八) 电路中的能量转化
基础达标练
1．关于电功W和电热Q的说法，正确的是( )
A.在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W＝Q
B．在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W不肯定等于Q
C．W＝UIt，Q＝I2Rt均只在纯电阻电路中才成立
D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立
2．室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W 的电视机和2 kW的空调器．假如进户线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列状况下不能同时运用的是( )
A．电饭煲和电冰箱
B．取暖器和空调器
C．电饭煲和空调器
D．电冰箱、电视机和空调器
3．当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J．若相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻，则在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )
A.3 V 1.8 J B．3 V 3.6 J
C．6 V 1.8 J D．6 V 3.6 J
素养综合练
4.
如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，定值电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω两灯电阻不计．
(1)分析电饭煲的工作原理．
(2)简要回答，假如不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．
5.
有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m ＝50 kg ，电路电压为120 V ，当电
动机以v ＝0.9 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I ＝5 A ，(g 取10 m/s 2)问：
(1)电动机线圈的电阻R 等于多少．
(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少．
(3)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大，电动机消耗的电功率又是多大．
课时分层作业(十八) 电路中的能量转化
1．解析：A 错，B 对：非纯电阻电路中，W ＝UIt 用来求电功；Q ＝I 2
Rt 用来求电热，但W >Q ；只有在纯电阻电路中，电功既可用公式W ＝UIt 计算，又可用公式W ＝I 2Rt 计算．C 、D
错：W ＝UIt 可用于任何电路求总电功；而Q ＝I 2Rt 可以适用于任何电路求电热．
答案：B
2．解析：电路中允许的最大功率为P m ＝UI ＝2 860 W ．用电器的功率之和大于最大功率时，用电器就不能同时运用．
答案：C
3．解析：设两次加在电阻R 上的电压分别为U 1和U 2，通电的时间都为t ，由公式W 1＝U 1q 1和W 1＝U 21 R t 可得：U 1＝3 V ，t R ＝0.1.再由W 2＝U 2q 2和W 2＝U 2
2 R
t 可求出：U 2＝6 V ，W 2＝3.6 J.
答案：D
4．解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合S 1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 ℃时，S 2自动断开，S 1仍闭合；水烧开后，温度上升到103 ℃时，开关S 1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态；由于散热，待温度降至70 ℃时，S 2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，S 2又自动断开，再次处于保温状态．
(2)假如不闭合开关S 1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到80 ℃. (3)加热时电饭煲消耗的电功率P 1＝U 2
R 并
， 保温时电饭煲消耗的电功率P 2＝
U 2R 1＋R 并， 两式中R 并＝R 2R 3R 2＋R 3＝500×50500＋50 Ω＝50011
Ω
从而有P 1∶P 2＝R 1＋R 并R 并＝500＋5001150011
＝12∶1. 答案：(1)见解析 (2)不能 (3)12∶1
5．解析：(1)电动机提升重物时，依据能量守恒定律得P 电＝P 热＋P 机，即UI ＝I 2R ＋mgv ，
解得R ＝6 Ω.
(2)依据P 电＝P 热＋P 机，得P 机＝P 电－P 热＝UI －I 2R ＝－R ⎝ ⎛⎭⎪⎫I －U 2R 2＋U 2
4R 当I ＝U 2R 时，P 机有最大值U 24R ，即I ＝12012
A ＝10 A 时， P 机max ＝600 W
依据P 机max ＝mgv max 得v max ＝1.2 m/s.
(3)若因故障电动机不能转动，则由欧姆定律得，
通过电动机线圈的电流为I ′＝U R ＝1206
A ＝20 A ， 电动机消耗的电功率为P ′机＝I ′2
R ＝2 400 W. 答案：(1)6 Ω (2)1.2 m/s (3)2 400 W。