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12.1 电路中的能量转化 分层作业
人教版高中物理必修第三册
1. 下列关于电功的说法，错误的是(　 　)
A. 导体内静电力移动电荷所做的功叫作电功
B. 电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程
C. 电流做功消耗的能量由电源提供
D. 电功就是电能
2.一只标有“220 V,60 W”字样的白炽灯,用多用电表测量它的灯丝电阻时,其阻值可能为 (　　)
A.1 210 Ω B.807 Ω
C.65 Ω D.0
3. 用某品牌的电热壶烧水，若不考虑能量损失，当把它接入110 V的电源上时，在32 min内可将一壶水烧开，若将该壶接在220 V电源上时，烧开同样一壶水所用的时间为(　 　)
A. 8 min B. 16 min C. 64 min D. 128 min
4. 如图甲所示的实验原理图，实验中闭合开关S后，调节电阻箱的电阻，并记录阻值R和电流表的示数I，用描点连线法得到如图乙所示的电流I与电阻R的关系图像。当电阻箱阻值R=10 Ω时，电阻箱消耗的电功率为(　 　)
甲　 　乙
A. 0.4 W B. 2 W
C. 20 W D. 50 W
5. 有一个电风扇，额定电压为U，额定功率为P，电风扇线圈的电阻为R，把它接入电源电压为U的电路中，此时电风扇正常工作。下列计算时间t内产生热量的方法，正确的是(　 　)
A. Q=t
B. Q=Rt
C. Q=Pt
D. Q=2Rt
6. (多选)有两个灯泡L1、L2，额定电压均为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，假设灯泡的电阻是定值，则下列说法中，正确的有
(　 　)
A. 若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B. 若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
C. 若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D. 若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
7. 如图所示，小灯泡的电阻和电动机M的内阻都等于R，串联接到电路中，开关接通后，电动机正常工作。设灯泡和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过灯泡做的功为W1，产生热量为Q1，电流流过电动机做的功为W2，产生热量为Q2，则(　 　)
A. U1=U2
B. W1=W2
C. Q1=Q2
D. W2=Q2
8.小灯泡A、B与定值电阻R、输出电压恒为U的电源组成图示电路,小灯泡A、B分别标有“3 V,0.3 A”及“5 V,0.6 A”字样,当两只小灯泡都能正常发光时,应有 (　　)
A.电源的输出功率为4.8 W
B.定值电阻R的阻值为15 Ω
C.电源的输出电压为5 V
D.定值电阻在10 s内产生的电热为30 J
9. 有一个直流电动机，把它接入电压为0.2 V的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入电压为2 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A。
(1)求这台电动机的内阻；
(2)求电动机正常工作时的输出功率；
(3)若在正常工作时，转子突然被卡住，则此时电动机的热功率为多大？
10.(14分)小明家新买的一辆汽车具有后视镜加热功能(如图甲)。他查询资料,了解到加热电路简化图如图乙所示,S为挡位切换开关,根据气温、雨水情况可切换高温、低温和关三个挡位,高温挡功率为12 W,低温挡功率为9 W。电源电压恒为12 V,R1和R2均为阻值不变的电热丝。求:
(1)当后视镜处于高温挡时,通过电路的电流;
(2)电热丝R1的阻值;
(3)当后视镜处于低温挡时,工作5 min电热丝R2产生的热量。
参考答案与解析
1. 答案：D
【解析】 电功是过程量，电能是状态量，在纯电阻电路中，虽然电功的数值等于消耗的电能，但电功不是电能，D错误。
2. 答案：C
2.选C　白炽灯可以看作纯电阻,由P=可得R== Ω≈806.67 Ω,此数值为白炽灯正常发光时的阻值,由于灯丝为金属材料,电阻率随温度的升高而增大,当白炽灯不发光时,温度低,所以灯丝的阻值要小于此数值,但不可能为零,故选C。
3. 答案：A
【解析】 根据焦耳定律有Q=t，烧开同样一壶水，需要的热量相同，则有，解得t2=8 min，A正确。
4. 答案：A
【解析】 根据题图乙可知，当电阻箱的阻值R=10 Ω时，电流为0.2 A，电阻箱消耗的电功率为P=I2R=0.22×10 W=0.4 W，A正确。
5. 答案：B
【解析】 电风扇正常工作时产生的热量是由线圈发热产生的，所以时间t内产生的热量为Q=I2Rt，由于此电路是非纯电阻电路，故I＜，故Q≠t，A错误；由于I=，Q=I2Rt，故Q=Rt，B正确，D错误；电风扇的功率为P，而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能，所以产生的热量Q＜Pt，C错误。
6. 答案：BC
【解析】 当两灯泡串联时，电流相等，L1的额定电流为I1==1 A，电阻R1==6 Ω，L2的额定电流为I2==0.5 A，电阻R2==12 Ω，要使两灯泡都不被烧坏，电路中的最大电流为0.5 A，最大功率为Pmax=I2R1＋I2R2=4.5 W，A错误，B正确；当两灯泡并联时，电压相等，当电压为6 V时，两灯泡均可正常发光，此时电路中最大功率为9 W，C正确，D错误。
7. 答案：C
【解析】 设开关接通后电路中电流为I，对于小灯泡，由欧姆定律得U1=IR，对于电动机，有U2＞IR，则U1＜U2，A错误；电流做的功W=UIt，由于U1＜U2，所以W1＜W2，B错误；根据焦耳定律得Q1=I2Rt，Q2=I2Rt，则Q1=Q2，C正确；电动机做的功大部分转化为机械能，所以Q2＜W2，D错误。
8. 答案：A
8.选A　由题图可知,电源的输出电压为U=UB+UA=8 V,干路电流为I=IB=0.6 A,电源的输出功率为P=UI=4.8 W,故A正确,C错误;两只小灯泡都能正常发光,可得IR=I-IA=0.3 A,UR=UA=3 V,根据欧姆定律,可得R==10 Ω,故B错误;定值电阻在10 s内产生的电热为Q=Rt=9 J,故D错误。
9. 答案：（1）0.5 Ω；（2）1.5 W；（3）8 W
【答案】(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W
【解析】 (1)电动机不转时电路为纯电阻电路，由欧姆定律可知，电动机线圈的内阻r= Ω=0.5 Ω。　
(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，消耗的总功率P总=UI=2×1 W=2 W，线圈内阻的热功率P热=I2r=12×0.5 W=0.5 W，则电动机正常工作时的输出功率P出=P总－P热=2 W－0.5 W=1.5 W。
(3)电动机的转子突然被卡住时，此时电路为纯电阻电路，热功率P= W=8 W。
10. 答案：（1）1 A；（2）12 Ω；（3）675 J
12.解析:(1)当后视镜处于高温挡时,通过电路的电流为
I高===1 A。
(2)当开关S接“2”时,只有R1接入电路,此时电路中电阻最小,由P=可知,此时为高温挡,电热丝R1的阻值为
R1===12 Ω。
(3)当开关S接“1”时,R1、R2串联接入电路,此时电路中电阻最大,为低温挡,由P=UI可知,此时电路的电流为
I低== A=0.75 A
电路的总电阻为R总== Ω=16 Ω
R2的阻值为R2=R总-R1=16 Ω-12 Ω=4 Ω
工作5 min电热丝R2产生的热量为Q2=R2t=0.752×4×5×60 J=675 J。
答案:(1)1 A　(2)12 Ω　(3)675 J
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