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1、 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 课时跟踪检测(十一)焦耳定律电路中的能量转化 1(2015浙江高考 )下列说法正确的是( ) A电流通过导体的热功率与电流大小成正比 B力对物体所做的功与力的作用时间成正比 C电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比 D弹性限度内,弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比 解析:选C 在导体电阻一定的条件下,由PI2R知热功率与电流的二次方成正比, 选项 A 错误。根据功的公式可知其大小与力的作用时间无关,选项B 错误。由电容的定义 式可得QCU,即电荷量与两极间的电势差成正比,选项C 正确。弹簧的劲度系数只跟弹 簧本身有关,与弹簧伸长量无关,选项D 错误。
2、2把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上,若要产生相等的热量, 则两种方法所需的时间之比t串t并为( ) A 11 B2 1 C41 D14 解析:选 C 串联后电阻为R12r,产生的热量为Q1 U 2 R1 t串 U2 2r t串;并联后电阻 为R2 r 2,产生的热量为 Q2 U2 R2 t并 U2 r 2 t并,若要Q1Q2,所以有t串t并 41。 3把六个相同的小灯泡接成如图1 甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光, 甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论中正确的是( ) 图 1 AP甲P乙BP甲3P乙 CP乙3P甲DP乙3P甲 解析: 选 B 设
3、每个灯泡正常工作时的电流为I,则甲图中电路的总电流为3I,P甲 12 3I 36I,乙图中电路的总电流为I,P乙12I12I,故有P甲3P乙,B 正确。 4一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,当二者通过相同的电流且均正常工 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 作时,在相同的时间内( ) 电炉放出的热量与电动机放出的热量相等 电炉两端电压小于电动机两端电压 电炉两端电压等于电动机两端电压 电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 AB CD 解析:选 A 由P热I 2R 知正确。因电动机消耗的功率有热功率和机械功率两部分, 正确。对电炉UII 2R ,而电动机UII 2R P机,所以UU,
4、正确。 5(多选 )如图 2 所示,R1、R2为定值电阻, L 为小灯泡,R3为可变电阻,当R3的阻值 减小时 ( ) 图 2 A电压表的示数增大BR2中的电流减小 C小灯泡的功率减小D电源路端电压降低 解析:选 ABD 当R3的阻值减小时,总电阻减小,则由闭合电路欧姆定律可得,电路 中总电流增大,则由UEIr可知,路端电压减小,故D 正确;因干路电流增大,则R1 两端的电压增大,故电压表示数增大,故A 正确;因路端电压减小,电压表示数增大,则 并联部分电压减小,故R2中的电流减小,故B 正确;由以上分析可知,通过小灯泡L 的电 流增大,由PI 2R 可知灯泡功率增大,故C 错误。 6(多选
5、)现有甲、乙、丙三个电源,电动势E相同,内阻不同,分别为r甲,r 乙,r丙。 用这三个电源分别给定值电阻R供电,已知Rr甲r乙r丙,则将R先后接在这三个电源 上的情况相比较,下列说法正确的是( ) A接在甲电源上时,电源内阻消耗的功率最大 B接在甲电源上时,定值电阻R两端的电压最大 C接在乙电源上时,电源的输出功率最大 D接在丙电源上时,电源的输出功率最大 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 解析:选 AD 根据PrI 2r E2r Rr 2 E2 Rr 2 r 4R ,由数学知识可知, 当Rr时, Pr最大,故接在甲电源上时,电源内阻消耗的功率最大,选项A 正确;因为UR ER Rr,
6、故 接在甲电源上时,定值电阻R两端的电压最小,选项B 错误;电源的输出功率为:PRI 2R E 2R Rr 2,故当内阻 r最小时,R上的功率最大,即接在丙电源上时,电源的输出功率最 大,故选项D 正确, C 错误。 7如图 3 所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡的U-I图线,用该电 源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是( ) 图 3 A 4 W,8 W B2 W,4 W C2 W,3 W D4 W,6 W 解析: 选 D 用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率是UI22 W4 W, 电源的总功率是EI3 2 W 6 W。选项 D 正确。 8额定
7、电压为4.0 V 的直流电动机的线圈电阻为1.0 ,正常工作时,电动机线圈每秒 产生的热量为4.0 J ,下列计算结果正确的是( ) A电动机正常工作时的电流强度为4.0 A B电动机正常工作时的输出功率为8.0 W C电动机每分钟将电能转化成机械能为240.0 J D电动机正常工作时的输入功率为4.0 W 解析:选 C 电动机正常工作时的电流强度为I Q rt 4 11 A2 A ,选项 A 错 误;电动机正常工作时的输出功率为P出IUP内2 4 W 4 W 4 W,选项 B 错误;电 动机每分钟将电能转化成机械能为E 机P出t4 60 J 240 J ,选项 C 正确;电动机正常工 作时的
8、输入功率为PUI2 4 W 8 W,选项 D 错误。 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 9如图 4 所示,a、b分别表示一个电池组和一只电阻R的伏安特性曲线。用该电池组 直接与电阻R连接成闭合电路,则以下说法正确的是( ) 图 4 A电池组的内阻是0.33 B电阻的阻值为1 C电池组的输出功率将是4 W D改变电阻R的阻值时,该电池组的最大输出功率为4 W 解析:选 D 根据图线a可得图线a的斜率表示电源内阻,故r U I 4 0 4 1 , A 错误;图线b的斜率表示电阻的大小,故R U I 30 1 3 ,故 B 错误;两图线的 交点表示将该电阻接在该电池组两端时电路的工作状态,由
9、图读出路端电压为U3 V,电 流为I1 A,电池组的输出功率是PUI3 W,故 C 错误;根据数学知识得知,当外电阻 等于电池的内阻时,即外电阻Rr1 时,电池组的最大输出功率P出 E Rr 2R4 W, 故 D 正确。 10(多选 )如图 5 所示,电源的电动势和内阻分别为E、r。滑动变阻器的滑片P由a向 b缓慢移动的过程中,下列各物理量变化情况为( ) 图 5 A电容器所带电荷量一直增加 B电容器所带电荷量先减少后增加 C电源的总功率先减少后增加 D电压表的读数先减少后增加 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 解析:选BC 对电路分析可知:滑动变阻器两部分是并联,再与另一电阻串连接入
10、电 源中。所以当两部分电阻相等时,此时的电阻最大,电流最小。随着滑动变阻器的滑片P 由a向b缓慢移动的过程中,总电阻先增大后减小,导致电流先减小后增大。而电容器与电 阻R0并联,所以电压先减小后增大,则电容器所带电荷量先减少后增加,故选项A 错误、 B 正确;因电动势不变,则电源的总功率先减少后增加,故选项C 正确; 因电流先减小后增 大,内电压先减小后增大,外电压先增大后减小,由于电压表是测得外电压,所以路端电压 是先增加后减少,故选项D 错误。 11(2015北京高考 )真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图6 所示。 光照前两板都不带电。用光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能
11、量而逸出。假设所有 逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变。a 和b为接线柱。 图 6 已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm。元电荷为e。 (1)求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流I短。 (2)图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r。 (3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U。外电阻上消耗的电功率设 为P; 单位时间内到达B板的电子, 在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为Ek。 请推导证明:PEk。 (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的
12、说明) 解析: (1)由动能定理得EkmeUm,可得Um Ekm e 短路时所有逸出的电子都到达B板,故短路电流 I短Ne (2)电源的电动势等于断路时的路端电压,即上面求出的Um, 所以EUm Ekm e 电源内阻 r E I短 Ekm Ne 2。 (3)设电阻两端的电压为U,则电源两端的电压也是U。由动能定理知, 一个电子经电源 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 内部电场后损失的动能EkeeU 设单位时间内有N个电子到达B板,则损失的动能之和EkNEkeNeU 根据电流的定义,此时电源内部的电流INe 此时流过外电阻的电流也是INe,外电阻上消耗的电功率PIUNeU 所以PEk。
13、答案: (1) Ekm e Ne(2) Ekm e Ekm Ne2 (3)见解析 12如图 7 所示,一电荷量q310 5 C 带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足 够大的平行金属板中的O点。 开关 S合上后,当小球静止时, 细线与竖直方向的夹角37。 已知两板相距d0.1 m,电源电动势E15 V,内阻r0.5 ,电阻R13 ,R2R3R4 8 。g取 10 m/s 2,已知 sin 37 0.6, cos 37 0.8。求: 图 7 (1)电源的输出功率; (2)两板间的电场强度的大小; (3)带电小球的质量。 解析: (1)R2与R3并联后的电阻值R23 R2R3 R2R34 由闭合电路欧姆定律得I E R1R23r 15 34 0.5 A2 A 电源的输出功率P出I(EIr) 28 W。 (2)两板间的电压UCI(R1R23)2(34) V14 V 两板间的电场强度E UC d 140 N/C 。 (3)小球处于静止状态,所受电场力为F,又FqE 由平衡条件得:竖直方向Tcos mg 0 水平方向Tsin qE0 带电小球的质量m5.610 4 kg。 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 答案: (1)28 W (2)140 N/C (3)5.610 4 kg
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