12.1电路中的能量转化 同步练习—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（含答案）

2021-2022人教版（2019）高二物理必修三
12.1电路中的能量转化
一、单选题
1．一个直流电动机所加电压为U，电流为I，线圈内阻为R，当它工作时，下列说法中正确的是（　　）
A．电动机的输出功率为
B．电动机的输出功率为
C．电动机的输出功率为
D．电动机的输出功率为
2．过量接收电磁辐射有害人体健康。按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过某个临界值W，若某无线电通讯装置的电磁辐射功率为4P，则符合规定的安全区域到该通讯装置的距离至少为（　　）
A．
B．
C．
D．
3．在如图所示的电路中，输入电压恒为，灯泡标有“，”字样，电动机线圈的电阻，若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是（　　）
A．电动机的输入电压是
B．流过电动机的电流是
C．整个电路消耗的电功率是
D．电动机的效率是
4．某地强风的风速约为，空气的密度为，如果把通过横截面积的风的动能有40%转化为电能，则用上述已知量计算风能转化电能的功率表达式为（　　）
A．
B．
C．
D．
5．某节能灯的额定功率为，正常发光消耗的电能为（　　）
A．
B．
C．
D．
6．一台电动机的额定电压为U，额定电流为I，电动机线圈的电阻为R。则该电动机正常工作时，t时间内产生的热量是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算全国一年节省的电能最接近（　　）
A．8108kWh
B．81010kWh
C．81012kWh
D．81014kWh
8．赛力斯华为智选电动拥有两台电动机，在日常城市驾驶纯电动模式下可以行驶180公里。如图所示，为汽车的蓄电池、电流表、车灯、电动机连接的简化电路，汽车蓄电池电动势为，内阻为。闭合，车灯接通后，电动机未起动，电流表示数为；再闭合，电动机启动的瞬间，电流表示数为，假设电灯的电阻不变，不计电流表内阻，则（　　）
A．闭合电动机未启动时，车灯的功率为
B．电动机启动瞬间，车灯两端的电压为
C．电动机启动瞬间，车灯的功率减少了
D．电动机启动瞬间，电动机消耗的功率为
二、多选题
9．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数。若该车在额定状态下以最大速度行驶，不计自行车自身的机械损耗，则（　　）
自重
40kg
额定电压
36V
载重
75kg
额定电流
12A
最大行驶速度
20km/h
额定输出功率
300W
A．电动机的输入功率为432W
B．电动机的内电阻约等于2Ω
C．该车获得的牵引力约为78N
D．该车受到的阻力约为54N
10．某品牌的电动汽车电池储能为，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108km/h的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8km，则该电动汽车（　　）
A．充电时间约为4.5h
B．匀速行驶时输出的功率为10kW
C．匀速行驶时每秒消耗的电能为
D．匀速行驶时所受的阻力大小为500N
11．如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机Ｍ的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2A，则以下判断中错误的是（　　）
A．电动机的电功率为2W
B．电动机两端的电压为1V
C．电动机产生的热功率为2W
D．电源输出的电功率为24W
12．“抗疫”期间，关键区域用机器人运送防疫物资，从而降低了感染的风险。某机器人电动机的额定工作电压为36V，正常工作时的额定功率为90W，其所用锂电池的容量为5000mAh，当机器人工作到电池剩余容量为总容量的10%时会停止工作，然后自动充电，下列说法正确的是（　　）
A．机器人正常工作时的电流为2.5A
B．机器人的内电阻为14.4Ω
C．机器人可以连续正常工作的时间为108min
D．机器人充满电后正常工作总共消耗的电能为6.48×105J
三、解答题
13．如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡上标有“6V
12W”字样，电动机线圈的电阻R0=0.50Ω.若灯泡恰好能正常发光，不计温度对灯丝电阻的影响，求：
（1）电动机的热功率；
（2）整个电路消耗的电功率。
14．如图所示的电路中，电源电压为60V（内阻不计），电阻，电动机的内阻，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求：
（1）流过电动机的电流大小；
（2）电动机的输出功率。
15．微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3
V电压时，通过的电流为0.3
A，此时电动机不转；当加上2
V电压时，通过的电流为0.8
A，电动机正常工作。求正常工作时：
（1）在10
s内电流做的功；
（2）产生的热功率；
（3）转化为机械能的功率各是多少。
16．如图所示，电源电动势E为10V，定值电阻R1
为10Ω，小灯A上标有“4V
0.2A”，直流电动机M内阻R0为5Ω。电路接通后小灯A恰好正常发光。求：
（1）电动机的发热功率P1；
（2）电动机对外做功的功率P2
试卷第2页，总3页
参考答案
1．C
【详解】
电动机消耗的总功率为IU；内阻消耗的功率为I2R；电动机的输出功率为。
故选C。
2．C
【详解】
设规定的安全区域距离为R，则球的面积为S=4πR2．
则在1秒内球面获得的能量为
E=４Pt
在球面上单位面积的电磁辐射能量
由于工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过W，所以
故选项C正确，选项ABD错误．
故选C．
3．D
【详解】
A．输入电压恒为，灯泡两端电压3V，由串联电路分压规律可知，电动机的输入电压为，A错误；
B．流过灯泡的电流为
串联电路电流相等，故流过电动机的电流是，B错误；
C．整个电路消耗的电功率为
C错误；
D．电动机的电功率为
热功率为
电动机的机械功率为
电动机的效率为
D正确。
故选D。
4．C
【详解】
在t时间内通过横截面积S的空气的体积为
V=Svt
在t时间内通过横截面积S的空气的质量为
m=ρV
在t时间内通过横截面积S的空气的动能为
因为风的动能有转化为电能，所以在t时间内得到的电能为
W=40%Ek
则电功率为
联立以上各式，解得
故选C。
5．C
【详解】
根据W=Pt可知，消耗的电能为
W=5×60J=300J
故选C。
6．B
【详解】
电动机正常工作时，t时间内产生的热量是
故选B。
7．B
【详解】
全国的户数约为
n=
每个家庭一天电灯5小时，则节约的电能为
E=2×(60-10)×10-3kW×5h=0.5kW·h
全国一年节省的电能最接近
W=365nE=365×4.3×108×0.5kW·h≈7.8×1010kW·h
故选B。
8．C
【详解】
A．闭合电动机未启动时，车灯两端的电压
车灯的功率为
选项A错误；
B．电动机启动瞬间，车灯两端的电压为
选项B错误；
C．车灯电阻
电动机启动瞬间，车灯的功率
车灯的功率减少了
选项C正确；
D．电动机启动瞬间，车灯的电流
电动机消耗的功率为
选项D错误。
故选C。
9．AD
【详解】
A．额定电压36V，额定电流12A，则电动机的输入功率为
故A正确；
B．额定输出功率300W，则
所以
可得
故B错误；
CD．车在额定状态下以最大速度行驶时，牵引力等于阻力。所以
故C错误，D正确。
故选AD。
10．AD
【详解】
A．本题考查电动汽车的功率、消耗的电能及所受阻力的计算。根据，可得电动汽车的充电时间
故A正确；
B．匀速行驶的时间
匀速行驶时电动汽车输出的功率
故B错误；
C．匀速行驶时电动汽车每秒消耗的电能
故C错误；
D．电动汽车匀速行驶时，电动汽车所受的牵引力大小F与所受的阻力大小f相等，由，可得
故D正确。
故选AD。
11．ABD
【详解】
AB．电路中电流表的示数为2A，由闭合电路的欧姆定律得电动机两端电压为
U机=E?U内?UR0=E?Ir?IR0=12V?2×1V?2×1.5V=7V
电动机的总功率是
P总=U机I=7×2W=14W
AB错误，符合题意；
C．电动机内阻产生的热功率
P热=I2R内=22×0.5W=2W
C正确，不符合题意；
D．电源输出的电功率为
P出=EI?I2r=12×2W?22×1W=20W
D错误，符合题意。
故选ABD。
12．AC
【详解】
A．机器人正常工作时的电流为
选项A正确；
B．根据题中条件无法求解机器人的内电阻，选项B错误。
C．机器人可以连续正常工作的时间为
选项C正确；
D．机器人充满电后正常工作总共消耗的电能为
选项D错误；
故选AC。
13．（1）2W；（2）24W
【详解】
（1）路段电流为
故热功率为
（2）整个电路消耗功率为
P=UI=12×2W=24W
14．（1）5A；（2）210W
【详解】
（1）根据部分电路欧姆定律，有
（2）电动机的输入功率为
电动机的发热功率为
电动机的输出功率
15．（1）
16
J；（2）0.64W；（3）
0.96W
【详解】
（1）在10
s内电流做的功
（2）电动机不转，直流电动机内阻
产生的热功率
（3）机械能的功率
16．（1）；（2）
【详解】
（1）如图所示，由闭合电路的欧姆定律得：
I2=I-0.2=0.4A
功率
（2）总功率
所以
?答案第1页，总2页
答案第1页，总2页