(新教材)【人教版】20版必修三关键能力·素养形成·分层设计 12.1电路中的能量转化

A.40 W

B.4 W

C.90 W

D.9 W

【解析】选A。开关断开时,由欧姆定律可知,电压U=IR1=1.5×20 V=30 V,当开关闭合时,流过R1的电流不变,则由并联电路分流原理可知,流过电动机的电流IM=3.5 A-1.5 A=2 A,则电动机的热功率PQ=D错误。

2.一台电风扇,内阻为20 Ω,接上220 V电压后,消耗功率 66 W,问: (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少?

(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率是多少?转化为机械能的功率是多少?电动机的效率是多少?

【解析】(1)由P=UI可得电流I==(2)线圈电阻发热功率PQ=I2r=1.8 W; 机械功率P机=P-PQ=64.2 W; 电动机的效率η=

=97.3%

A=0.3 A;

R2=22×10 W=40 W,故A正确,B、C、

答案:(1)0.3 A (2)1.8 W 64.2 W 97.3% 【补偿训练】

1.如图所示电路,电动机M转动起来后,将滑动变阻器的滑动触头向左移动时,电动机中产生的电热Q随电压表测得的电压U和电流表测得的电流I而变化的情况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)

( )

A.Q跟电流I的平方成正比 B.Q跟电压U的平方成正比 C.Q跟电压U与电流I的乘积成正比 D.Q跟电压U与电流I的比值成正比

【解析】选A。根据焦耳定律,电流通过用电器产生的热量Q=I2Rt,其中I是电路中的电流,R是用电器的电阻,A正确;在纯电阻电路中,用电器只发光发热,电流做功把所有的电能都转化为内能,所以Q=W=UIt,即Q与电压U和电流I的乘积成正比,但电动机M在电路中除把部分电能转化为内能Q外,还把部分的电能转化成机械能,此时W>Q,所以C不正确;同样,只有在纯电阻电路中,欧姆定律I=才成立,所以Q=I2Rt=

t,即热量Q与电压的平方成正比,在电动机电路中,欧姆定

律不成立,也就不能得出这个结论了,B不正确;由于在电动机电路中欧姆定律I=不成立,R≠,D不正确。

2.有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的额定电压和额定功率均为“220 V 60 W”,现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量( ) A.日光灯最多 B.电烙铁最多 C.电风扇最多

D.一样多

【解析】选B。电风扇、电烙铁和日光灯额定电压、额定功率相同,相同时间内消耗的电能相等,而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能,日光灯消耗的电能

大部分转化为光能,电烙铁消耗的电能全部转化为内能,所以产生的热量电烙铁最多,故B正确,A、C、D错误。

课堂检测·素养达标

1.一台电动机的额定电压是220 V,额定电流为5 A,电动机线圈的电阻是0.4 Ω当该电动机正常工作时,每秒钟产生的热量是 ( ) A.1 100 J B.110 J C.1 210 J D.10 J

【解析】选D。电流是5 A,线圈电阻是0.4 Ω,则线圈每秒钟产生的热量:Q=I2Rt=(5 A)2×0.4 Ω×1 s=10 J,故选D。 2.关于电功、电功率和焦耳定律,下列说法中不正确的是

( )

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W=I2Rt只适用于纯电阻的电路 C.在非纯电阻电路中UI>I2R D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路

【解析】选A。电功率越大,电流做功越快,但不一定转化的热量多,故A错误;W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt只适用于纯电阻的电路,故B正确;在非纯

电阻电路中,总电功大于电热,故UI>I2R,故C正确;任何电路中求焦耳热都要用Q=I2Rt,故D正确。本题为选择不正确的,故选A。

3.如图所示,某同学设计了一个转向灯电路,其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源。当S置于位置1时,以下判断正确的 是

( )

A.L1的功率大于L与L2的功率之和 B.L2的功率大于L与L1的功率之和 C.L1比L2亮,L1的功率等于额定功率 D.L2比L1亮,L2的功率等于额定功率

【解析】选A。当S置于位置1时,L与L2串联后与L1并联。由于电源存在内阻,因而L1两端电压必然小于6 V,因而L1的功率小于额定功率,同理L2的功率小于额定功率;L和L2的电阻之和大于L1的电阻,因而L1的功率大于L与L2功率之和。故选A。 【补偿训练】

一直流电动机正常工作时两端的电压为U,通过的电流为I,电动机线圈的电阻为r。该电动机正常工作时,下列说法错误的是 A.电动机消耗的电功率为UI B.电动机的输出功率为UI-I2r C.电动机的发热功率为I2r

( )

D.I、U、r三个量间满足I=

【解析】选D。电动机正常工作时,电动机消耗的电功率P电=UI,故A正确。电动机的发热功率P热=I2r,由于欧姆定律不再成立,P热≠

。根据能量守恒定律得到,

电动机的输出功率P出=P电-P热=UI-I2r,故B正确,C正确。电动机正常工作时,其电路是非纯电阻电路,电能一部分转化为内能,则有UIt>I2rt,得到U>Ir,故D错误。

4.吴明家的配电板上安装的是“220 V 15 A”的电能表。当他家客厅的一台 1 500 W的空调机和五盏40 W LED灯在正常工作时,问: (1)通过电能表的电流是多大?

(2)此时还能再使用卧室里的一台1 100 W的空调机吗? 【解析】(1)吴明家正常工作的家用电器的总功率为: P=1 500 W+5×40 W=1 700 W 通过电能表的电流为: I==

A=7.73 A

(2)接上空调机后的电功率为: P′=1 700 W+1 100 W=2 800 W

若空调机正常工作,则通过电能表的电流为: I==

A=12.73 A

故可以再使用空调机。 答案:(1)7.73 A (2)能