高中物理人教版 (2019)必修 第三冊1 電路中的能量轉(zhuǎn)化課后作業(yè)題

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三冊1 電路中的能量轉(zhuǎn)化課后作業(yè)題，共17頁。試卷主要包含了單選題，多選題，實(shí)驗(yàn)題，解答題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
2021-2022學(xué)年度高二物理第十二章電能能量守恒定律第一節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化（五）必修第三冊（人教版2019）未命名  一、單選題1．一電阻為R的矩形金屬線框在勻強(qiáng)磁場中繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，線框內(nèi)磁通量隨時間變化的規(guī)律為。則一個周期內(nèi)該線框中產(chǎn)生的熱量為（　?。?/span>A． B． C． D．2．鋰電池因能量密度高、綠色環(huán)保而廣泛使用在手機(jī)等電子產(chǎn)品中。現(xiàn)用充電器為一手機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，下列說法不正確的是（　?。?/span>A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為 B．充電器輸出的電功率為UIC．由歐姆定律可知 D．電池產(chǎn)生的熱功率為3．如圖所示，電阻Ω，電動機(jī)的內(nèi)阻Ω。當(dāng)開關(guān)斷開時，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)開關(guān)閉合后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，關(guān)于電流表的示數(shù)和電路消耗的電功率的選項正確的是（    ）A．A B．A C．W D．W4．如圖所示,電源內(nèi)阻不可忽略,電路中接有一小燈泡和一電動機(jī)．小燈泡L上標(biāo)有“9V 9W”字樣,電動機(jī)的線圈電阻RM=1Ω.若燈泡正常發(fā)光時,電源的輸出電壓為15V,此時(    )A．電動機(jī)的輸入功率為36WB．電動機(jī)的輸出功率為5WC．電動機(jī)的熱功率為6WD．整個電路消耗的電功率為15W5．如圖所示電路，電阻R = 3Ω，當(dāng)開關(guān)K斷開時，電源內(nèi)電路消耗功率與輸出功率之比為1：3；當(dāng) K閉合時，電源內(nèi)電路消耗功率與輸出功率相等．則當(dāng)K斷開和閉合時，電燈 L上消耗功率之比為 (     )A．4：9B．1：3C．9：4D．3：16．電動自行車越來越受到人們的歡迎，不少人用電動自行車替代了汽車上下班．使用之前，先對自行車車內(nèi)的蓄電池進(jìn)行充電．已知某款家庭經(jīng)濟(jì)型小汽車每百公里平均油耗為7 L，每升汽油6.4元．家庭用電每度(1度＝1 kW·h)0.52元．小明家里某款電動自行車的一些主要參數(shù)如下表所示，假定電動自行車載人行駛時，受到的阻力是人與車總重力的0.02倍，小明自身質(zhì)量為60 kg．下列說法正確的是(  )外形尺寸1 630 mm×600 mm×1 100 mm額定輸出功率100～200 W整車質(zhì)量40 kg標(biāo)準(zhǔn)載重90 kg額定電壓36 V電池容量12 A·h欠壓保護(hù)31.5 V過流保護(hù)6 A一次充電連續(xù)行駛里程20 km充電時間4～8 h  A．小明騎電動自行車在水平路面上以6 m/s的速度勻速行駛時，電動自行車的輸出功率為100 WB．小明騎電動自行車在水平路面上勻速行駛時的最大速度為15 m/sC．額定電壓下，將完全沒電的電池充滿電需要耗電0.432度D．騎該電動自行車比開小汽車每行駛10 km節(jié)省4.26元7．如圖所示，一直流電動機(jī)與阻值R=10的電阻串聯(lián)接在電源上。電源電動勢E=36V、內(nèi)阻不計，用理想電壓表測出電動機(jī)兩端的電壓U=18V，則（　?。?/span>A．電動機(jī)的內(nèi)阻為10 B．通過電動機(jī)的電流為1.8AC．電動機(jī)的內(nèi)阻消耗的功率為18W D．電動機(jī)的機(jī)械功率為32.4W 二、多選題8．如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r.將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為、、，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為，下列判斷正確的是A．V2的示數(shù)增大 B．電源輸出功率在增大C．與的比值不變 D．小于9．直流電動機(jī)在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。如圖所示，一個直流電動機(jī)M 和電燈L 串聯(lián)后接在直流電源上，電動機(jī)內(nèi)阻rM=0.5Ω，電燈燈絲電阻 R=6Ω（阻值認(rèn)為不變），電源電動勢 E=12V，內(nèi)阻不計，開關(guān)S閉合時電動機(jī)正常工作，電壓表讀數(shù)為 9V。則下列說法不正確的是（　?。?/span>A．流過電源的電流3AB．流過電動機(jī)的電流0.5AC．電動機(jī)的輸入功率等于2WD．電動機(jī)對外輸出的機(jī)械功率4.375W10．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路研究微型電動機(jī)的性能。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻R使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I1＝0.5A和U1＝2.0V；重新調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻R使電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I2＝2.0A 和U2＝24V,則（　?。?/span>A．電動機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線＝4.0ΩB．電動機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線＝12ΩC．電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝48WD．電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝32W  三、實(shí)驗(yàn)題11．某同學(xué)練習(xí)使用多用電表。(1)該同學(xué)使用多用電表測量某電阻時，選擇開關(guān)和指針位置如圖1所示，若他的操作是正確的，則該電阻的測量值為_____?。(2)該同學(xué)繼續(xù)用相同擋位測量另一電阻，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小。為了減小測量誤差，他再次進(jìn)行測量前應(yīng)該進(jìn)行的操作是__________（從下列選項中挑出合理的步驟并按操作順序排列）。A．將紅表筆和黑表筆接觸B．把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置C．把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1”位置D．調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使表針指向歐姆零點(diǎn)(3)該同學(xué)注意到多用電表電阻的刻度線是不均勻的，而直流電流、電壓的刻度線是均勻的。他在課本上查閱到多用電表歐姆表的電路示意圖，如圖2所示。請根據(jù)歐姆表的電路示意圖，結(jié)合所學(xué)知識分析電阻的刻度線不均勻的原因_____________。12．電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用．對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同．（1）請在圖1中畫出上述u–q圖像．類比直線運(yùn)動中由v–t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep．（___________）______（2）在如圖2所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略內(nèi)阻）．通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進(jìn)行兩次充電，對應(yīng)的q–t曲線如圖3中①②所示．a．①②兩條曲線不同是______（選填E或R）的改變造成的；b．電容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電．依據(jù)a中的結(jié)論，說明實(shí)現(xiàn)這兩種充電方式的途徑．__________________（3）設(shè)想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對電容器充電，可實(shí)現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加．請思考使用“恒流源”和（2）中電源對電容器的充電過程，填寫下表（選填“增大”、“減小”或“不變”）． “恒流源”（2）中電源電源兩端電壓________通過電源的電流________  四、解答題13．如圖所示，將一個絕熱的汽缸豎直放在水平桌面上，在汽缸內(nèi)用一個活塞封閉一定質(zhì)量的氣體在活塞上面放置一個物體，活塞和物體的總質(zhì)量為m，活塞的橫截面積為已知外界的大氣壓為，不計活塞和汽缸之間摩擦在汽缸內(nèi)部有一阻值為R的電阻絲，電源的電壓為U，在接通電源t時間后，發(fā)現(xiàn)活塞緩慢上升h高度已知重力加速度為g，求：外界對氣體做多少功；在這一過程中氣體的內(nèi)能改變了多少？14．微型直流電動機(jī)的內(nèi)阻一定,把它接入電壓為?1=3V . 的電路時,電動機(jī)不轉(zhuǎn),測得此時流過電動機(jī)的電流是?1 ＝6?;若把電動機(jī)接入電壓為?2=2V . 的電路中,電動機(jī)正常工作,工作電流?2=1?,求:(1)電動機(jī)線圈的電阻R;(2)電動機(jī)正常工作時輸出的機(jī)械功率。15．英國物理學(xué)家焦耳通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電流通過導(dǎo)體時會產(chǎn)生熱量，通過實(shí)驗(yàn)建立起電阻與電流的熱效應(yīng)規(guī)律——焦耳定律，如圖所示的各種家用電器都是運(yùn)用了電流的熱效應(yīng)。某家用電器正常工作時測得在內(nèi)通過其導(dǎo)線橫截面的電荷量為。（1）求通過該家用電器的電流強(qiáng)度；（2）若該家用電器正常工作時的電阻為，求在內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少焦耳？16．圖甲為一直流電動機(jī)提升重物的裝置圖，該直流電動機(jī)的電路結(jié)構(gòu)可間化為圖乙用來保護(hù)電路的定值電阻的阻值為，電動機(jī)線圈屯阻為，當(dāng)電動機(jī)勻速向上提升質(zhì)量為10kg的重物時，圖中電壓表的示數(shù)為，而電壓表的示數(shù)為，電動機(jī)處于正常工作中取，求： 電流表的示數(shù)；重物上升的速度．
參考答案1．B【詳解】由可知，通過線框磁通量的最大值為，周期為，角速度為，線框?yàn)?/span>1匝，線框感應(yīng)電動勢的最大值為由于線框在磁場繞軸轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流為正弦交流電，因此電動勢的有效值為由于線框勻速轉(zhuǎn)動，根據(jù)焦耳定律得線框在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱為ACD錯誤，B正確。故選B。2．C【詳解】AD．由焦耳定律可得電池產(chǎn)生的熱功率，根據(jù)能量守恒定律可知電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為，故AD正確，不符合題意；B．充電器輸出的電功率等于鋰電池消耗的總的電功率，即為，故B正確，不符合題意；C．因鋰電池將大部分電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬非純電阻元器件，不滿足歐姆定律，，故C錯誤，符合題意。故選C。3．D【解析】【詳解】AB.當(dāng)開關(guān)S斷開時，由歐姆定律得V。當(dāng)開關(guān)S閉合后，通過的電流仍為0.5A，電動機(jī)的電流A，故電流表的電流A，故AB錯誤；CD.電路中電功率，故C錯誤，D正確。4．B【詳解】ABC．燈正常發(fā)光，電路中電流：電動機(jī)兩端電壓：電動機(jī)的輸入功率：電動機(jī)的熱功率：電動機(jī)的輸出功率：故B正確，AC錯誤．D．整個電路消耗的電功率： ，電源內(nèi)阻不可忽略 ，，整個電路消耗的電功率大于15W．故D項錯誤．5．A【解析】【詳解】當(dāng)K斷開時，只有燈泡連入電路，設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，則，解得，當(dāng)K閉合時，燈泡L與R并聯(lián)在電路中，且電源內(nèi)電路消耗功率與輸出功率相等，故，聯(lián)立解得，當(dāng)K斷開時電燈泡的電流為，而K閉合時通過燈泡的電流為，故閉合前后燈泡消耗的個電功率之比為，C正確．6．C【解析】【詳解】A.勻速行駛時，牽引力等于阻力，F＝f＝0.02×100×10 N＝20 N，輸出功率P＝F·v＝120 W，故A錯誤；B.最大輸出功率為200 W，故，故B錯誤；C.額定電壓下，將完全沒電的電池充滿電需要耗電W＝UIt＝36×12×10－3 kW·h＝0.432 kW·h，即0.432度，C正確；D.騎行電動自行車10 km耗電為W＝0.432 kW·h×0.5＝0.216 kW·h，需花費(fèi)0.216×0.52元≈0.11元，小汽車每行駛10 km花費(fèi)7×6.4×0.1元＝4.48元，騎電動自行車比開小汽車每行駛10 km節(jié)省4.37元，故D錯；7．B【詳解】AB．由題意可知則電路電流電動機(jī)不是純電阻電路，則電動機(jī)的內(nèi)阻A錯誤，B正確；CD．電動機(jī)消耗的總功率為P=IU=1.8×18W=32.4W而內(nèi)阻消耗的功率無法確定，可知電動機(jī)輸出的機(jī)械功率小于32.4W，選項CD錯誤。故選B。8．BC【詳解】A．理想電壓表內(nèi)阻無窮大，相當(dāng)于斷路，理想電流表內(nèi)阻為零，相當(dāng)短路，所以定值電阻R與變阻器串聯(lián)，電壓表V1、V2、V3分別測量R、路端電壓和變阻器兩端的電壓．當(dāng)滑動變阻器滑片向下滑動時，接入電路的電阻減小，電路中電流增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，則V2的示數(shù)減小，故A錯誤；B．當(dāng)內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大，故當(dāng)滑動變阻器滑片向下滑動時，外電阻越來越接近內(nèi)阻，故電源的輸出功率在增大，故B正確；C．與的比值為r，不會改變，故C正確D．根據(jù)閉合電路歐姆定律得，則得而由于，則得故D錯誤．【點(diǎn)睛】本題是電路的動態(tài)分析問題，關(guān)鍵要搞清電路的結(jié)構(gòu)，明確電表各測量哪部分電路的電壓或電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析．9．AC【解析】電壓表讀數(shù)為 9V，則燈泡電壓為3V，則電路的電流：，選項A錯誤，B正確；電動機(jī)的輸入功率等于P=UI=9×0.5W=4.5W，選項C錯誤；電動機(jī)輸出功率：，選項D正確；此題選項不正確的選項，故選AC. 10．AD【詳解】AB．當(dāng)電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，相當(dāng)于一個純電阻元件，根據(jù)歐姆定律可知，電動機(jī)內(nèi)線圈的電阻為A正確，B錯誤；CD．當(dāng)電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)消耗的電功率為電動機(jī)內(nèi)線圈消耗的熱功率為故電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為C錯誤，D正確。故選AD。11．    BAD    根據(jù)閉合電路歐姆定律可知通過表頭的電流，可見通過表頭的電流I與待測電阻Rx之間的關(guān)系為非線性關(guān)系，因此電阻的刻度線是不均勻的    【詳解】(1)［1］由圖可知選擇的是“×10”檔位，所以被測電阻為Rx=15×10Ω=150Ω(2)［2］歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度過小，說明所選擋位太小，應(yīng)換大擋進(jìn)行測量，應(yīng)將旋轉(zhuǎn)開關(guān)K置于“×1k”，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，再測電阻，因此合理是實(shí)驗(yàn)步驟是：B、A、D。(3)［3］根據(jù)閉合電路歐姆定律可知通過表頭的電流可見通過表頭的電流I與待測電阻Rx之間的關(guān)系為非線性關(guān)系，電阻的刻度線是不均勻的，而是刻度值越大處刻度線越密。12．        R    要快速度充電時，只要減小圖2中的電阻R；要均勻充電時，只要適當(dāng)增大圖2中的電阻R即可    增大    不變    不變    減小    【詳解】由電容器電容定義式得到圖象，類比圖象求位移求解電量，由圖3斜率解決兩種充電方式不同的原因和方法；根據(jù)電容器充電過程中電容器兩極板相當(dāng)于電源解答(1)由電容器電容定義式可得：，整理得：，所以圖象應(yīng)為過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖：由題可知，兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能即為圖線與橫軸所圍面積，即，當(dāng)兩極間電壓為U時，電荷量為，所以；(2)a.由于電源內(nèi)阻不計，當(dāng)電容器充滿電后電容器兩端電壓即電源的電動勢，電容器最終的電量為：，由圖可知，兩種充電方式最終的電量相同，只是時間不同，所以①②曲線不同是R造成的；b.由圖3可知，要快速度充電時，只要減小圖2中的電阻R，要均勻充電時，只要適當(dāng)增大圖2中的電阻R即可；(3)在電容器充電過程中在電容器的左極板帶正電，右極板帶負(fù)電，相當(dāng)于另一電源，且充電過程中電量越來越大，回路中的總電動勢減小，當(dāng)電容器兩端電壓與電源電動勢相等時，充電結(jié)束，所以換成“恒流源”時，為了保證電流不變，所以“恒流源兩端電壓要增大，通過電源的電流不變，在(2)電源的電壓不變，通過電源的電流減?。?/span>13．外界對氣體做功；  在這一過程中氣體的內(nèi)能改變了【解析】【詳解】（1）設(shè)封閉氣體壓強(qiáng)為P，選活塞為研究對象，由受力平衡得：①活塞上升h高度的過程中，氣體對外做功大小為： ②外界對氣體做功為：③由①②③解得； ④（2）電阻絲在這段時間內(nèi)的熱量為： ⑤由熱力學(xué)第一定律得：⑥由④⑤⑥得：【點(diǎn)睛】本題要求學(xué)生能正確審題，從題目中找出所需信息，再利用所學(xué)的物理規(guī)律列式計算，對學(xué)生的分析問題、解決問題能力要求較高．14．（1）0.5Ω（2）1.5W【解析】試題分析：在電動機(jī)不轉(zhuǎn)時，電動機(jī)相當(dāng)于純電阻，根據(jù)歐姆定律可以求得電動機(jī)的線圈電阻；根據(jù)功率的公式P=UI，可以求得電動機(jī)的總功率；由求出熱功率；進(jìn)一步可求出電動機(jī)工作時的輸出功率。（1）電動機(jī)不轉(zhuǎn)時，根據(jù)歐姆定律可得電動機(jī)內(nèi)阻為： .（2）電動機(jī)正常工作時消耗的功率為：P=U2I2=2.0×1.0 W=2.0 W電動機(jī)正常工作時線圈電阻損耗的功率為： 電動機(jī)正常工作時輸出功率為： 點(diǎn)睛：本題主要考查了非純組問題，對于非純電阻電路，總功率和發(fā)熱功率的計算公式是不一樣，這一點(diǎn)必須記住。15．（1）；（2）【詳解】（1）由電流定義式代入數(shù)據(jù)得該家用電器的電流強(qiáng)度為;（2）時間由焦耳定律代入數(shù)據(jù)得在內(nèi)產(chǎn)生的熱量為。16． 5A；．【解析】【分析】在計算電功率的公式中，總功率用來計算，發(fā)熱的功率用來計算，如果是計算純電阻的功率，這兩個公式的計算結(jié)果是一樣的，但對于電動機(jī)等非純電阻，第一個計算的是總功率，第二個只是計算發(fā)熱的功率，這兩個的計算結(jié)果是不一樣的．【詳解】（1）對電阻R，根據(jù)歐姆定律得：  
（2）電動機(jī)的輸入功率為： 
電動機(jī)的發(fā)熱功率為：
所以電動機(jī)的輸出功率，即機(jī)械功率為： W 
又：
代入數(shù)據(jù)解得：【點(diǎn)睛】對于電功率的計算，一定要分析清楚是不是純電阻電路，對于非純電阻電路，總功率和發(fā)熱功率的計算公式是不一樣的．