2020-2021学年教科版高二物理选修3-1第二章第6节焦耳定律电路中的能量转化同步练习

焦耳定律 电路中的能量转化
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.W=UIt 适用于任何电路,而2
2U W I Rt t R ==只适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中,UI>I 2
R
D.焦耳热Q=I 2Rt 适用于任何电路
2、如图所示,R 1=10Ω,R 2=20Ω,R 3=30Ω,接在电源上时,功率分别为P 1、P 2、P 3,则( )
A.P 1>P 2>P 3
B.P 1=P 2=P 3
C.P 2<P 1<P 3
D.P 1<P 2<P 3
3、额定电压都是110V ,额定功率分别为100?
A P W =、40?
B P W =的两盏电灯,接在外电压是220V 的电路上,使每盏电灯均能正常发光,则电路中消耗的功率最小的电路是( )
4、电阻R 和电动机一起串联的电路中,如图所示.已知电阻R 跟电动机线圈的电阻相等,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U 1、U 2,经过时间t ,电流通过电阻R 做功为W 1,产生的电热为Q 1;电流通过电动机做功为W 2,产生的电热为Q 2,则有( )
A.U 1=U 2,Q 1=Q 2
B.W 1=W 2,Q 1=Q 2
C.W 1<W 2,Q 1<Q 2
D.W 1<W 2,Q 1=Q 2
5、在如图甲所示的电路中,电源的电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关闭合后,下列说法中正确的是( )
A.L1中的电流为L2中的电流的2倍
B.L1的电阻为7.5 Ω
C.L2消耗的电功率为0.375 W
D.L1消耗的电功率为0.75 W
6、在如图所示电路中,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω。

闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A。

则以下判断中正确的是( )
A.电动机的输出功率为14W
B.电动机两端电压为7.0V
C.电动机的发热功率为4.0W
D.电源的输出功率为24W
7、电动机的电枢阻值为R,电动机正常工作时,两端电压为U,通过电流强度为I,工作时间为t,下列说法中正确的是( )
A.电动机消耗的电能为UIt
B.电动机消耗的电能为2I Rt
C.电动机生热为2I Rt
D.电动机生热小于
2 U
t R
-图线上, a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态, b点8、如图所示, U I
αβ
=,则下列说法中正确的是( )
A.在b点时,电源的总功率最大
B.在b点时,电源的输出功率最大
C.从a到b时, β角增大,电源的总功率变小和输出功率减小
D.从b到c时, β角增大,电源的效率变大和输出功率减小
9、如图所示,图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线,OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图线,由图可知( )
A.该电源的电动势为6V,内阻是2Ω
B.固定电阻R的阻值为1Ω
C.该电源的最大输出功率为9W
D.当该电源只向电阻R供电时,其效率约为66.7%
10、某一电源的路端电压与电流的关系和电阻1R、2R的电压与电流的关系如图所示.用此电源和电阻1R、2R组成电路. 1R、2R可以同时接入电路,也可以单独接入电路.为使电源输出功率最大,可采用的接法是( )
A.将1R 、2R 串联后接到电源两端
B.将1R 、2R 并联后接到电源两端
C.将1R 单独接到电源两端
D.将2R 单独接到电源两端
11、如图是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的R 一I 图象。

现将甲、乙串联后接人电路中,则( )
A.甲电阻丝两端电压比乙电阻丝两端电压小
B.甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大
C.在相同时间内,电流通过乙电阻丝产生的焦耳热较少
D.甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小
12、在如图所示电路中,定值电阻R0=2Ω,电流表和电压表均为理想电表.闭合开关S,当滑动变阻器Rx 的滑片P 从一端移向另一端时,发现电压表的电压变化范围为0~3V,电流表的变化范围为0.75~1.0A.求:
（1）电源的电动势和内阻
（2）移动滑动变阻器滑片时,能得到的电源的最大输出功率
1答案及解析：
答案：A
解析：
电功率越大,表示电流做功越快,但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关,A错误;公式W=UIt是计算电路的总功的大小,适用于任何的电路,当为纯电阻电路时,根据
欧姆定律
U
I
R
=,可以推到出2
W I Rt
=,
2
U
W t
R
=,所以2
W I Rt
=,
2
U
W t
R
=只能适用于纯
电阻电路,B正确;在不是纯电阻的电路中,UI表示的是总功率的大小,而I2R只是电路中发热功率,还有对外做功的功率的大小,所以UI>I2R,所以C正确;焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算,D正确.
2答案及解析：
答案：C
解析：设R1和R2并联的电压为U,则由公式
2
U
P
R
=,
可得,
2
1
2
2
22
2
1
,
1020
P P
R
U U
R
U U
====,
所以P1>P2;
电阻R3的电流等于R1和R2的电流的和,
所以R 3的功率为2312
2332310P U I R R U U R R ⎛⎫= ⎪⎝⎭
==+; 所以P 2<P 1<P 3,所以C 正确.
故选:C.
3答案及解析：
答案：C 解析：额定电压相同, A B P P >,由2
U P R
=和P I U =可知A B R R <,A B I I >. A 、B 图中,由串、并联电路的特点可知A 、B 错误; C 图中B 灯与变阻器并联使并联电阻
B R <,则A R 和可以相等,从而使两灯均可正常发光; D 图中两灯均可正常发光,但对比
C 、
D 图中变阻器消耗的功率可得, C 图中
()A B U I I =-,D 图中
()A B U I I =+,故正常发光情况下C 图所示电路消耗功率最
小.
4答案及解析：
答案：D
解析：
5答案及解析：
答案：D
解析：
6答案及解析：
答案：B 解析：由部分电路欧姆定律知电阻R 0。

两端电压为V,电源内电压为U 内=Ir=2.0V,所以电动机两端电压为U 机=E-U-U 内=7.0V,B 对;电动机的发热功率和总功率分别为P 热=I 2r 1=2 W,P 总=U 机I=14W,C 错;电动机的输出功率为P 出=P 总-P 热=12W,A 错;电源的输出功率为P=U 端I=(E-U 内)I=20W, D 错。

7答案及解析：
答案：ACD
解析：
8答案及解析：
答案：BD
解析：
9答案及解析：
答案：CD
解析：图线AB 与纵轴的交点是电源电动势的值,斜率得绝对值等于电源内阻的值,所以电源电动势为6V,内阻为r=1Ω,故A 错;
图线C 的斜率等于固定电阻的阻值,该固定电阻阻值为422
R =Ω=Ω,故B 错; 当外电路电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,所以该电源的最大输出功率
2
9E P R W R r ⎛⎫== ⎪+⎝⎭,故C 对; 当该电源只向电阻R 供电时,其效率4100%100%66.7%6
UI EI η=⨯=⨯=,故D 对。

10答案及解析：
答案：C
解析：由题意知电源的电动势3E V =,内阻120.5,0.5,1r R R =Ω=Ω=Ω,由电源的输出功率特点可知C 项对.
11答案及解析：
答案：BC
解析：将甲、乙串联接人电路中,电流相等,由题图知,甲的电阻大于乙的电阻,由电阻定律知甲的电阻率大于乙的电阻率,B 正确; 由U=-IR 知甲两端的电压比乙的大,A 错误;根据Q= I 2
Rt 拟,知乙产生的焦耳热较少,C 正确;由P = I 2R 知甲消耗的电功率比乙的大, D 错误。

12答案及解析：
答案：（1）.当R x =0时,U x1=0,对应电流为
I 1=1.0A,由闭合电路欧姆定律得E=I 1(R 0+r)①
当R x 为最大值时,U x2=3V,
对应电流为I 2=0.75A,有
E=I 2(R 0+r)+U x2② x R 的最大值为223 40.75
m x x U R I ==Ω=Ω 由①②两式代入数据得E=12V,r=10Ω.
（2） 电源的输出功率
当R x +R 0=r 时,电源有最大输出功率,但R x +R 0恒小于r,由输出功率随外电阻变化的关系知, 当0x R R +取最大值时输出功率最大,即
()()22
001242 3.3754210m x m E Pm R R W W R R r ⎛⎫⎛⎫=+=⨯+= ⎪ ⎪++++⎝⎭⎝⎭ 解析：。