2020高中物理 12 電功率（含解析）粵教版-1

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE14-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時分層作業(yè)（十二)電功率(時間：40分鐘分值：100分）［基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題（本題共6小題,每小題6分)1.中國是全球最大的家用電器生產(chǎn)和消費國．家用電器擁有量的迅速增長帶來了巨大的能源消耗，同時也加重了對環(huán)境的污染．因此,我國通過制定和實施能效標(biāo)準(zhǔn)、推廣能效標(biāo)識制度來提高用能產(chǎn)品的能源效率,促進(jìn)節(jié)能減排，減少對環(huán)境的污染．如圖是某型號空調(diào)的能效標(biāo)識．其中，能效等級是依據(jù)能效比來劃分的，目前中國的能效等級根據(jù)能效比由高到低依次分為1、2、3三個等級．能效比是指空調(diào)在額定工作條件下制冷時,制冷量與輸入功率之比．制冷量是指空調(diào)制冷時，單位時間內(nèi)從密閉空間內(nèi)去除的熱量總和．若空調(diào)在額定工作條件下制冷，根據(jù)以上資料可以判斷，下列說法中正確的是()A．在制冷量相同的情況下，能效比大的空調(diào)輸入功率大B．在能效比相等的情況下，制冷量大的空調(diào)輸入功率小C．在輸入功率相同的情況下，能效比大的空調(diào)制冷量大D．在輸入功率相同的情況下,制冷量大的空調(diào)能效比小C［由題意能效比是指空調(diào)在額定工作條件下制冷時，制冷量與輸入功率之比，設(shè)能效比為k，制冷量功率為PQ，空調(diào)輸入功率為P,則PQ＝kP.在制冷量相同的情況下,由PQ＝kP可知，能效比大的空調(diào)輸入功率小．故A錯誤;由PQ＝kP可知，在能效比相等的情況下，制冷量大的空調(diào)輸入功率大．故B錯誤；由PQ＝kP可知，在輸入功率相同的情況下,能效比大的空調(diào)制冷量大．故C正確；由PQ＝kP可知，在輸入功率相同的情況下，制冷量大的空調(diào)能效比大．故D錯誤．]2．通過電阻R的電流為I時，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若電阻為2R,電流為eq\f(I，2)，則在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為（）A．4Q B．2QC．eq\f（1，2)Q D．eq\f(1,4)QC[根據(jù)焦耳定律知Q＝I2Rt，Q′＝(eq\f(I，2))2·2Rt，故Q′＝eq\f(1，2)Q，C正確．］3．有一只電風(fēng)扇，標(biāo)有“220V50W”，電動機線圈的電阻為0.4Ω，把它接入220V的電路中，以下幾種計算時間t內(nèi)產(chǎn)生熱量的方法,正確的是（）A．Q＝eq\f(U2t，R) B．Q＝PtC．Q＝（eq\f(P，U))2Rt D．以上三種方法均正確C［對純電阻電路電熱的計算可用Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f（U2t,R)，而電風(fēng)扇工作時不能看成純電阻電路，故電熱計算要用Q＝I2Rt計算，而電流計算I＝eq\f（P,U）用于任何電路，所以C項正確．]4.粗細(xì)均勻的金屬環(huán)上，A、B、C、D四點把其周長四等分，如圖所示,當(dāng)A、C點接入電路中時，圓環(huán)消耗的電功率為P；當(dāng)A、D點接入電路中時,圓環(huán)消耗的電功率為（電源內(nèi)阻不計）(）A．eq\f（4P，3) B．eq\f（3P，4）C．P D．3PA[設(shè)電源的電動勢為E，金屬環(huán)每一等份的電阻為R,則當(dāng)A、C點接入電路中時總電阻R1＝R。當(dāng)A、D點接入電路中時總電阻R2＝eq\f（R×3R，R＋3R）＝eq\f（3R,4)，由功率公式P＝eq\f（U2,R)，U＝E，得到P2∶P1＝R1∶R2＝4∶3，又P1＝P,得到P2＝eq\f(4P,3）.選項A正確．]5．燈泡L1、L2分別標(biāo)有“24V12W"、“12V12W"的字樣,將兩個燈泡串聯(lián)后接入電源電壓為U的電路中,若要保證兩個燈泡不損壞,則（不考慮燈絲電阻變化）（)A．電源電壓U的最大值為30VB．兩燈泡的實際功率之比為P1∶P2＝1∶4C．燈泡L2兩端電壓與電源電壓U之比為1∶3D．電源電壓U為36V時,燈泡L1、L2均能正常發(fā)光A［由P＝UI可得,兩燈泡的額定電流：I1＝eq\f(12，24）A＝0.5A,I2＝eq\f（12，12）A＝1A；由I＝eq\f(U，R）可得，兩燈泡的電阻：R1＝eq\f(24，0。5)Ω＝48Ω，R2＝eq\f（12,1）Ω＝12Ω；因要保證兩個燈泡不損壞，所以電路中的最大電流I＝I1＝0。5A；因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以電源的最大電壓U＝I（R1＋R2）＝0。5A×(48Ω＋12Ω）＝30V，故A正確；當(dāng)電源電壓U為36V時，燈泡L1、L2不能正常發(fā)光，故D錯誤；因串聯(lián)電路各處的電流相等,所以由P＝I2R可知，兩燈泡的實際功率之比eq\f（P1，P2)＝eq\f（R1,R2）＝eq\f(48,12）＝eq\f（4,1），故B錯誤；由U＝IR可知，燈泡L2兩端電壓與電源電壓之比：eq\f(U2,U)＝eq\f(IR2，I（R1＋R2））＝eq\f（R2,R1＋R2）＝eq\f（12，12＋48）＝eq\f(1,5）,故C錯誤．故選A.］6.如圖所示，有一內(nèi)電阻為4.4Ω的電解槽和一盞標(biāo)有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則（)A．電解槽消耗的電功率為120WB．電解槽的發(fā)熱功率為60WC．電解槽消耗的電功率為60WD．電路消耗的總功率為60WC[燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110V電壓,且干路電流I＝I燈＝eq\f(P，U）＝eq\f(6,11）A,則電解槽消耗的功率P＝P燈＝IU＝60W，C正確,A錯誤；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2R內(nèi)＝1.3W,B錯誤;整個電路消耗的總功率P總＝220×eq\f(6，11)W＝120W,D錯誤．］二、非選擇題（14分)7.如圖所示的電路中，電源電動勢E＝6.0V,內(nèi)阻r＝0.6Ω,電阻R2＝0。5Ω。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為1。5A,電壓表的示數(shù)為3。0V,試求:（1)電阻R1和R3的阻值；(2）當(dāng)S閉合后，電壓表的示數(shù)以及R2上消耗的電功率．[解析](1)R3＝eq\f(U3,I3）＝eq\f（3。0,1.5)Ω＝2.0Ω由E＝I3(R1＋R3＋r）代入數(shù)據(jù)有6。0＝1.5（R1＋2.0＋0.6)解得R1＝1.4Ω（2）S閉合后，R總＝R1＋r＋eq\f（R2·R3，R2＋R3)＝2.4Ω電壓表的示數(shù)U＝eq\f（E,R總)×eq\f（R2·R3，R2＋R3）＝eq\f(6，2。4)×0.4V＝1.0VR2上消耗的功率P2＝eq\f(U2,R2）＝eq\f(12，0.5)W＝2。0W。[答案](1）1.4Ω2.0Ω（2）1。0V2.0W[能力提升練］一、選擇題(本題共4小題,每小題6分)1．如圖所示，直線A為某電源的U.I圖線，曲線B為標(biāo)識不清的小燈泡L1的U-I圖線，將L1與該電源組成閉合電路時，L1恰好能正常發(fā)光．若將相同材料制成的標(biāo)有“3V，20W”的燈泡L2與該電源組成閉合電路，下列說法中正確的是(）A．電源的內(nèi)阻eq\f（2，3）ΩB．把燈泡L1換成L2，L2可能正常發(fā)光C．把燈泡L1換成L2，電源的輸出功率可能相等D．把燈泡L1換成L2，電源的輸出功率一定變小C[由圖讀出電源的電動勢為E＝4V，圖線A的斜率大小表示電源的內(nèi)阻，則r＝eq\f（4－1,6）Ω＝0。5Ω，故A錯誤；燈泡與電源連接時,A、B兩圖線的交點表示燈泡的工作狀態(tài)，則知其電壓U＝3V,I＝2A，則燈泡L1的額定電壓為3V，功率為P1＝UI＝6W．把燈泡L1換成“3V，20W"的燈泡L2，不能正常發(fā)光，而由P＝eq\f（U2，R)知：燈泡L2的正常工作時的電阻為R2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2)，P2)＝eq\f（32，20）＝0.45Ω，燈泡L1的電阻為R1＝eq\f（U,I）＝eq\f(3，2）Ω＝1.5Ω，則知正常發(fā)光時燈泡L2的電阻更接近電源的內(nèi)阻，但是這里燈泡并沒有達(dá)到正常發(fā)光，此時L2的電阻是不確定的；電源的輸出功率可能變大，可能相等，也有可能變小，故B、D錯誤，C正確．］2．如圖所示為汽車蓄電池與車燈（電阻不變)、電動機組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05Ω，電流表和電壓表均為理想電表．只接通S1時,電流表示數(shù)為10A，電壓表示數(shù)為12V；再接通S2，啟動電動機工作時，電流表示數(shù)變?yōu)?A，則(）A．蓄電池的電動勢為12VB．此時通過電動機的電流是34AC．此時通過電動機的電流是25AD．此時電動機的輸入功率為500WC[只接通S1時，由閉合電路歐姆定律得：E＝U＋I(xiàn)r＝12＋10×0。05＝12.5V，故A錯誤．車燈的電阻為R燈＝eq\f(U，I)＝eq\f（12，10)Ω＝1.2Ω，再接通S2后，流過電動機的電流為I電動機＝eq\f(E－I′R燈，r)－I′＝eq\f（12.5－9×1。2，0.05)A－9A＝25A，故B錯誤，C正確．此時電動機的輸入功率為PM＝U′·I電動機＝I′R燈·I電動機＝9×1.2×25＝270W，故D錯誤．］3．如圖所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，下列說法正確的是(）A．電流表的讀數(shù)一定減小B．R0的功率一定增大C．電源的輸出功率可能先減小后增大D．電壓表與電流表讀數(shù)的比值eq\f(U,I)一定先減小后增大C[由圖可得電流表測量總電流，電壓表測量路端電壓；滑動變阻器的滑片P左右兩側(cè)的電阻并聯(lián)后與R0串聯(lián)；滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，并聯(lián)電路的電阻先增大后減小,故并聯(lián)電路和R0串聯(lián)后的總電阻先增大后減小，由歐姆定律可得:電壓表與電流表讀數(shù)的比值eq\f（U,I)一定先增大后減小,故D錯誤；并聯(lián)電路和R0串聯(lián)后的總電阻先增大后減小,即電路總電阻先增大后減小，那么，總電流I先減小后增大,故電流表的讀數(shù)I先減小后增大,R0的功率I2R0先減小后增大,故A、B錯誤；設(shè)外電路的電阻為R,那么R先增大后減?。还孰娫吹妮敵龉β蔖＝I2R＝eq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r）)）eq\s\up10(2)R＝eq\f（R,（R＋r）2）E2＝eq\f(1,R＋\f(r2，R)＋2r）E2;由R先增大后減小可得:若R〉r,則R＋eq\f(r2，R)先增大后減小,故P先減小后增大，故C正確．]4．如圖所示是某品牌電動平衡車,其部分參數(shù)如表所示,其中標(biāo)準(zhǔn)里程是滿電時在平坦路面以舒適速度行駛測試所得，則該電動平衡車（)最大速度20km/h充電器輸出電壓63V舒適速度15km/h充電器輸出電流1100mA標(biāo)準(zhǔn)里程22km電池組總?cè)萘?.75A·hA．充電器的輸出功率為700WB．充滿電后以舒適速度能行駛3hC．以舒適速度行駛時百公里耗電能約1.1kW·hD．電池從完全沒電到充滿電所需的時間約2hC[1100mA＝1。1A；充電器的輸出功率P＝UI＝63×1。1＝69。3W．故A錯誤；滿電時在平坦路面以舒適速度行駛的標(biāo)準(zhǔn)里程為22km,舒適速度為15km/h，則滿電后以舒適速度能行駛t＝eq\f(22，15)h≈1.5h，故B錯誤；由表格內(nèi)的數(shù)據(jù)可知，電池的容量是3.75A·h，充電的電壓為63V，則充電消耗的電能E0＝qU＝3.75A·h×63V＝236。25W·h，滿電時在平坦路面以舒適速度行駛的標(biāo)準(zhǔn)里程為22km,所以以舒適速度行駛時百公里耗電能約eq\f（100，22）×236。25≈1100W·h＝1。1kW·h，故C正確；由表格內(nèi)的數(shù)據(jù)可知，電池的容量是3.75A·h，即q＝3。75A·3600s＝13500C，充電器輸出電流為I充＝1100mA＝1.1A，所以充電的時間為t＝eq\f(q,I充）＝eq\f(13500，1。1)＝12273s≈3.4h,故D錯誤．］二、非選擇題（26分）5．（12分)如圖所示，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.5Ω,“10V20W”的燈泡L與直流電動機M并聯(lián)在電源兩極間,燈泡恰能正常發(fā)光，已知電動機線圈的電阻為RM＝1Ω，求：(1)流過內(nèi)阻的電流為多少？(2)電動機的輸出功率為多少？（3）電源的效率為多少?[解析］（1)設(shè)流過燈泡的電流為IL，則IL＝eq\f（P，U）＝eq\f（20W,10V）＝2A內(nèi)阻r的電壓Ur＝E－UL＝12V－10V＝2V流過內(nèi)阻的電流為I＝eq\f(Ur，r）＝eq\f(2V，0。5Ω)＝4A。（2）設(shè)流過電動機的電流為IM，IM＝I－IL＝（4－2）A＝2A電動機的輸入功率為PM總＝IMU＝2×10W＝20W電動機線圈的熱功率為PQ＝Ieq\o\al（2,M）RM＝22×1W＝4W電動機輸出功率為:PM出＝PM總－PQ＝(20－4)W＝16W.（3)電源的效率為η＝eq\f(UI,EI)×100％＝eq\f(10，12）×100％＝83％.[答案]（1）4A(2）16W(3)83%6．(14分）5月20日是“中國學(xué)生營養(yǎng)日”，學(xué)生的膳食結(jié)構(gòu)越來越受到學(xué)校家庭和社會的重視．媽媽為了改善小紅的早餐營養(yǎng)，買了一臺全自動豆?jié){機．如圖甲