1、1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 P I2R 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 Q CU，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把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接
2、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( )A11 B21C41 D14解析：选 C 串联后电阻为 R12 r，产生的热量为 Q1 t 串 t 串 ；并联后电U2R1 U22r阻为 R2 ，产生的热量为 Q2 t 并 t 并 ，若要 Q1 Q2，所以有 t 串 t 并 41。r2 U2R2 U2r23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 1A P 甲 P 乙 B P 甲 3 P 乙C P 乙 3 P 甲 D P 乙 3P 甲解析：
3、选 B 设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123 I36 I，乙图中电路的总电流为 I， P 乙 12 I12 I，故有 P 甲 3 P 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2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A BC D解析：选 A 由 P 热 I2R 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 UI I2R，而电动机 U I I2R P 机 ，所以 U U，
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 2A电压表的示数增大 B R2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 U E Ir 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 P I2R 可知灯泡功率增大，故 C 错误
5、。6(多选)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 R r 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解析：选 AD 根据 Pr I2r ，由数学知识可知，当 R rE2r R r 2 E2 R r 2r 4R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 ，故接
6、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ERR r率为： PR I2R ，故当内阻 r 最小时， R 上的功率最大，即接在丙电源上时，电E2R R r 2源的输出功率最大，故选项 D 正确，C 错误。37如图 3 所示，直线 A 为某电源的 UI 图线，曲线 B 为某小灯泡的 UI 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 3A4 W,8 W B2 W,4 WC2 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 EI32 W6 W。选项 D 正
7、确。8额定电压为 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 AB电动机正常工作时的输出功率为 8.0 WC电动机每分钟将电能转化成机械能为 240.0 JD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 A2 A，选项 A 错误；Qrt 411电动机正常工作时的输出功率为 P 出 IU P 内 24 W 4 W4 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 t460 J240 J，选项 C 正确；电动机正
8、常工作时的输入功率为 P UI24 W8 W，选项 D 错误。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 4A电池组的内阻是 0.33 4B电阻的阻值为 1 C电池组的输出功率将是 4 WD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 1 U I 4 04，A 错误；图线 b 的斜率表示电阻的大小，故 R 3 ，故 B 错误；两图 U I 3 01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，由图读出路
9、端电压为 U3 V，电流为 I1 A，电池组的输出功率是 P UI3 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 R r1 时，电池组的最大输出功率 P 出 2R4 W，故 D 正确。(ER r)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 5A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电源中。所以当两部分电阻相等时，此时的电
10、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量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于
11、 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。5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： P Ek。(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理
12、量，要在解题中做必要的说明)解析：(1)由动能定理得 Ekm eUm，可得 UmEkme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 E Um 电源内Ekme阻 r 。EI短 EkmNe2(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，一个电子经电源内部电场后损失的动能 Eke eU设单位时间内有 N个电子到达 B 板，则损失的动能之和 Ek N Eke N eU根据电流的定义，此时电源内部的电流 I N e此时流过外电阻的电流也是 I N e，外电阻上消耗的电功率 P IU N eU所以 P
13、Ek。答案：(1) Ne (2) (3)见解析Ekme Ekme EkmNe212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 ， R2 R3 R48 。 g 取 10 m/s2，已知 sin 370.6，cos 370.8。求：6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 4 R2R3R2 R3由闭合电路欧姆定律得 I A2 AER1 R23 r 153 4 0.5电源的输出功率 P 出 I(E Ir)28 W。(2)两板间的电压 UC I(R1 R23)2(34) V14 V两板间的电场强度 E 140 N/C。UCd(3)小球处于静止状态，所受电场力为 F，又 F qE由平衡条件得：竖直方向 Tcos mg0水平方向 Tsin qE0带电小球的质量 m5.610 4 kg。答案：(1)28 W (2)140 N/C (3)5.610 4 kg
