2024-2025學(xué)年高中物理課時分層作業(yè)12電功率含解析粵教版選修3-1

PAGE7-電功率(時間：40分鐘分值：100分)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．家用電器擁有量的快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準、推廣能效標識制度來提高用能產(chǎn)品的能源效率，促進節(jié)能減排，削減對環(huán)境的污染．如圖是某型號空調(diào)的能效標識．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依據(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，依據(jù)以上資料可以推斷，下列說法中正確的是()A．在制冷量相同的狀況下，能效比大的空調(diào)輸入功率大B．在能效比相等的狀況下，制冷量大的空調(diào)輸入功率小C．在輸入功率相同的狀況下，能效比大的空調(diào)制冷量大D．在輸入功率相同的狀況下，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.在制冷量相同的狀況下，由PQ＝kP可知，能效比大的空調(diào)輸入功率?。蔄錯誤；由PQ＝kP可知，在能效比相等的狀況下，制冷量大的空調(diào)輸入功率大．故B錯誤；由PQ＝kP可知，在輸入功率相同的狀況下，能效比大的空調(diào)制冷量大．故C正確；由PQ＝kP可知，在輸入功率相同的狀況下，制冷量大的空調(diào)能效比大．故D錯誤．]2．把6個相同的電燈接成如圖甲、乙所示兩電路，通過調(diào)整供電電壓與變阻器R1、R2的阻值，使兩組電燈均能正常發(fā)光，并且兩電路消耗的總電功率也相同，則R1、R2大小滿意()A．R2＝9R1 B．R2＝6R1C．R2＝3R1 D．R1＝R2A[設(shè)正常發(fā)光時通過每個燈泡的電流均為I，則題圖甲中總電流為3I，題圖乙中總電流為I；要使兩電路消耗的總電功率也相同，需使PR1＝PR2，即(3I)2R1＝I2R2，故R2＝9R1，所以選項A正確．]3．有一只電風(fēng)扇，標有“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.粗細勻稱的金屬環(huán)上，A、B、C、D四點把其周長四等分，如圖所示，當A、C點接入電路中時，圓環(huán)消耗的電功率為P；當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A、C點接入電路中時總電阻R1＝R.當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(不考慮燈絲電阻改變)()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．(多選)日常生活用的電吹風(fēng)中有電動機和電熱絲，電動機帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)可將頭發(fā)吹干．設(shè)電動機線圈的電阻為R1，它與電阻為R2的電熱絲相串聯(lián)，接到直流電源上，電吹風(fēng)兩端電壓為U，通過的電流為I，消耗的電功率為P，則以下選項正確的是()A．IU>P B．IU＝PC．P>I2(R1＋R2) D．P＝I2(R1＋R2)BC[依據(jù)題意可知，通過電吹風(fēng)的電流為I，它兩端的電壓為U，所以它消耗的電功率P＝UI，B項正確，A項錯誤；電吹風(fēng)內(nèi)部有兩部分電阻，一是電熱絲的電阻，二是電動機線圈的電阻，所以熱功率為I2(R1＋R2)，因為有一部分電能轉(zhuǎn)化為電動機的機械能，所以P>I2(R1＋R2)，C項正確，D項錯誤．]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，始終流電動機與阻值R＝9Ω的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動勢E＝30V，內(nèi)阻r＝1Ω，用志向電壓表測出電動機兩端電壓UM＝10V，已知電動機線圈電阻RM＝1Ω，求：(1)電源的總功率和電源的輸出功率；(2)電動機消耗的電功率和電動機輸出的機械功率．[解析](1)由E＝UM＋IR＋Ir得I＝eq\f(E－UM,R＋r)＝eq\f(30－10,9＋1)A＝2A電源的總功率P總＝EI＝30×2W＝60W電源的輸出功率P出＝EI－I2r＝60W－22×1W＝56W.(2)電動機消耗的電功率P電＝UMI＝10×2W＝20W電動機輸出的機械功率P機＝P電－I2RM＝20W－22×1W＝16W.[答案](1)60W56W(2)20W16W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，電源的輸出功率肯定變小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(\s\up1(2),\s\do1(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志向電表．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，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＋Ir＝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)肯定減小B．R0的功率肯定增大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)肯定先減小后增大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)肯定先增大后減小，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，其中標準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充電器輸出電壓63V舒適速度15km充電器輸出電流1100mA標準里程22km電池組總?cè)萘?.75A·hA．充電器的輸出功率為700WB．充溢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溢電所需的時間約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準里程為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準里程為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，M為電動機，N為電爐子，電爐子的電阻R＝4Ω，電動機的內(nèi)阻r＝1Ω，恒定電壓U＝12V．當S1閉合、S2斷開時，志向電流表A示數(shù)為I1；當S1、S2同時閉合時，志向電流表A示數(shù)為I2＝5A．求：(1)志向電流表的示數(shù)I1及電爐子發(fā)熱功率；(2)電動機的輸出功率．[解析](1)電爐子為純電阻元件，由歐姆定律得I1＝eq\f(U,R)＝eq\f(12,4)A＝3A其發(fā)熱功率為：PR＝Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))R＝32×4W＝36W.(2)當S1、S2同時閉合時，流過電動機的電流為I3＝I2－I1＝2A，電動機為非純電阻元件，輸出功率為P出＝UI3－Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(3))r＝20W.[答案](1)3A36W(2)20W6．(14分)5月20日是“中國學(xué)生養(yǎng)分日”，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養(yǎng)分，買了一臺全自動豆?jié){機．如圖甲是