2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册 5.1电路中的能量 同步练习（解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
5.1电路中的能量
同步练习（解析版）
1．新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“96V
、
”字样。假设工作时电源的输出电压恒为96V，额定输出功率5.04kW。由于电动机发热造成的损耗（其它损耗不计），电动汽车的效率为80%。根据上述有关数据，下列说法不正确的是（　　）
A．动力电源充满电后总电荷量为3.6×105
C
B．额定工作电流为52.5
A
C．电动机的内阻约为0.46
Ω
D．电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是4h
2．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。机场严禁携带能量超过的充电宝搭乘飞机。某品牌充电宝的铭牌标志如图所示，其中有部分数据因磨损而显示不出。下列说法正确的是（　　）
产品名称：充电宝输入：输出1：输出2：电池容量：
A．相当于使的物体升高增加的重力势能
B．该充电宝充电时输入的功率为
C．满电时输出端1、2同时输出大约能使用
D．该充电宝不能被携带乘机
3．一根长度为，横截面为正方形（边长为）的电阻丝1接在电源两端，电源电动势和内阻恒定，相同材料、质量相等、横截面为圆（直径为）的电阻丝2与电阻丝1接在同一电源上，不考虑温度对电阻率的影响，则下列说法正确的是（　　）
A．电阻丝2的阻值是电阻丝1的
B．电阻丝2两端的电压小于电阻丝1两端的电压
C．单独接电阻丝2时电源的输出功率比单独接电阻丝1时电源的输出功率大
D．两电阻丝分别与电源相接时在相同时间内产生的热量可能相等
4．国庆期间小明去逛超市，遇促销打折买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所的参数及图示电路图。下列说法正确的是（　　）
A．该电吹风发热电阻R的阻值约为100Ω
B．该电吹风电动机M的内阻为193.6Ω
C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风
D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J
5．小雷同学家里购买了一款扫地机器人，小雷同学仔细检查了这个扫地机器人，发现铭牌上标有如下表所示数据，则该扫地机器人（　　）
主机基本参数
产品尺寸
345mm
345mm
96mm
电池
5000mA·h锂电池
产品质量
约3.8
kg
额定电压
15
V
额定功率
60
W
A．额定工作电流为0.25
A
B．充满电后正常工作的时间为2.5
h
C．电池充满电后储存的总电荷量为18000
C
D．以额定电流工作时每小时消耗能量为60
J
6．一只20W的节能灯的售价为20元，它和100W的白炽灯具有相同的亮度，但白炽灯的售价仅为2元，节能灯的平均使用寿命为5000h，而白炽灯的平均使用寿为1000h。如果1度电（1kW·h）价格为0.5元，按照平均使用寿命为测算依据，且均为正常使用，则两种灯泡都使用5000h，下列说法正确的是（　　）
A．正常使用5000h，节能灯消耗的总电能等于白炽灯消耗的总电能
B．正常使用节能灯的总花费比白炽灯少200元
C．正常使用节能灯的总花费比白炽灯少190元
D．节能灯每小时消耗的电能与白炽灯相等
7．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
8．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
9．家用灯暖型浴霸的电路如图所示，其中照明灯额定电压为、额定功率为；四只相同的取暖灯额定电压均为、额定功率均为；排气扇电机的内阻为。当将浴霸接入的交流电路中时，闭合全部开关后各用电器均正常工作，此时通过保险丝的电流为8.6A。以下判断中正确的是（　　）
A．交流电的频率为
B．排气扇电机的输出功率为
C．闭合全部开关，浴霸的总功率为
D．只闭合、，通过保险丝的电流为
10．某电动车总质量为，若它匀速前进用时，该过程中驱动电机的输入电流，电压为，电动车行驶时所受阻力为车总重力的，重力加速度取，机械效率是输出功率占输入功率的百分比。不考虑其他损耗，下列说法正确的是（　　）
A．驱动电机的输入功率为
B．电动车的机械功率为
C．驱动电机的内阻为
D．驱动电机的机械效率为85%
11．如图所示是某电吹风的简化电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。调节开关S1、S2的通断，可使电动机驱动风叶旋转，将冷空气从进风口吸入，从出风口吹出冷风或热风。已知电吹风的额定电压为220
V，吹冷风时的功率为100
W，吹热风时的功率为1200
W。关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）
A．当开关S1、S2均闭合时，电吹风吹出冷风
B．电动机的内阻为484Ω
C．电热丝的电阻为44Ω
D．正常工作吹冷风时，电动机每分钟消耗的电能为6000J
12．一辆电动车蓄电池的电动势为E，内阻为r，当空载的电动车以速度v在平直公路上匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动机线圈电阻为R，司机与电动车总重力为mg，电动车受到的阻力是总重力的k倍，忽略电动车内部的摩擦，则（　　）
A．电源输出功率为EI-I2R
B．电源效率为
C．电动机的工作电压为IR
D．电动机的输出功率为kmgv
13．如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G=500
N，电源电动势E=90V，电源内阻r=2Ω，不计各处摩擦，当电动机以v=0.6
m/s
的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=5
A，下列判断正确的是（　　）
A．电动机消耗的总功率为400
W
B．电动机线圈的电阻为0.4
Ω
C．电源的效率约为88.9%
D．电动机的效率为75%
14．闪电是常见的一种在云层之间、云层与地面之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。若一道闪电产生于云层与地面之间，放电时的平均电压大约是，平均电流大约是，一次闪电的时间为。则（　　）
A．一次闪电释放的能量约为
B．一次闪电平均功率约为
C．云层带电的主要原因是摩擦起电
D．带电云层靠近地面时，地面带电的主要原因是摩擦起电
15．电动自行车已经成为人们日常出行的一种常用交通工具，以下是某型号电动自行车的相关参数：该电动自行车采用后轮驱动直流电动机，其中额定转速是电动自行车在满载情况下在平直公路上以额定功率匀速行进时的车轮转速，求：
（1）电动自行车以额定转速行进时的速度v0；
（2）在额定工作状态时，损失的功率有80%是由于电动机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大；
（3）满载（车身质量+满载载重）情况下，该车以速度v=5m/s沿着坡度为θ=4.59°的长直坡道向上匀速行驶时，受到的摩擦阻力为车重（含载重）重量的0.02倍，求此状态下电动自行车实际运行机械功率（sin4.59°=0.08；重力加速度g=10m/s2）。
名称
车身质量
满载载重
前后车轮直径
额定转速
电动机额定电压
电动机额定电流
额定机械输出功率
参数
40kg
80kg
40cm
r/min
48V
20A
835W
16．电动机与电阻并联在电池组两端，如图所示，已知电动机线圈电阻r0=0.2Ω，电阻R=4Ω，电池组内阻r=1Ω，当开关S断开时，电阻功率P1＝36W；当S闭合时，电阻功率为P2=16W。求：
（1）电池组的电动势；
（2）开关S闭合时，电动机输出的机械功率。
17．如图所示，线路的电压U＝220V，每条导线的电阻r=5Ω，电炉的电阻RA＝100Ω，求
（1）电炉A上的电压和它消耗的功率？
（2）如果再并联一个阻值相同的电炉B，则每个电炉消耗的电功率各是多少？
18．有一个直流电动机，把它接入0.2
V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4
A；若把电动机接入2.0
V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0
A．求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？
19．一台电风扇，内阻为，接上电压后，消耗功率。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机械能的功率是多少？电动机的效率是多少？
（3）如果接上电源后电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时电动机消耗的电功率是多少？
20．如图所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω，电流表和电压表均为理想电表。只闭合S1时，电流表示数为10A，电压表示数为15V，再闭合S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8A。求：
(1)电源电动势E等于多少；
(2)通过启动电动机的电流是为多少；
(3)S1和S2都闭合时，电源的输出功率是多少。
参考答案
1．A
【详解】
A．由动力电源上的铭牌可知
A错误；
B．由公式
所以额定工作电流为52.5
A，B正确；
C．由题意可知，额定输出功率5.04kW，发热功率为
由公式
解得
C正确；
D．根据电池容量Q=210
A·h，电流为52.5
A，则可得
D正确。
故选A。
2．C
【详解】
A．将质量为的物体提升时重力势能的变化量
二者不相等，故A错误；
B．该充电宝充电时输入的功率为
故B错误；
C．该充电宝满电时输出端1、2同时输出，输出总电流为，则有
故C正确；
D．该充电宝具有能量为
则该充电宝能被携带乘机，故D错误。
3．D
【详解】
A．两电阻丝材料、质量相同，故体积也相同，电阻丝1的横截面积为，电阻丝2的横截面积为，可知电阻丝2的横截面积小，长度大，根据电阻定律可知电阻丝2的阻值是电阻丝1的，故A错误；
B．串联电流相同，因为电阻丝2电阻大，所以两端电压更大，故B错误；
C．由于无法判断电阻丝的电阻和电源内阻哪个大，因此无法判断电源的输出功率大小，故C错误；
D．两电阻丝阻值的乘积等于电源内阻的平方时，两电阻丝分别与电源相接消耗的热功率相等，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．由表格可以得到只有发热电阻工作时的功率为
根据得
故A错误；
B．因为电动机是非纯电阻，只知道电动机工作的总功率250W和工作电压220V，所以无法计算电动机的内阻，故B错误；
C．开关S1断开、S2闭合时，只有电动机工作，发热电阻不工作，所以电吹风吹的是冷风，故C正确；
D．开关S1、S2均闭合时，电吹风吹的是热风，功率为1000W，但是电动机的功率是250W，所以电动机每秒钟消耗的电能为250J，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．通过铭牌可知，额定功率为60
W，额定电压是15
V，所以额定电流为4
A，A错误；
BC．根据电池容量为5000
mA·h可知总电量为
故可以正常工作的时间为
B错误，C正确；
D．以额定电流工作时，每小时消耗能量为
D错误。
故选C。
6．C
【详解】
ABC．正常使用5000h，节能灯消耗的总电能为
度
电费为元，加上成本20元，共计70元；
若使用白炽灯，正常使用5000h，需要5只，消耗的总电能为
度
电费为元，加上成本元，共计260元，所以节能灯消耗的总电能小于于白炽灯消耗的总电能，正常使用节能灯的总花费比白炽灯少190元，故AB错误，C正确；
D．由于节能灯功率小于白炽灯功率，故节能灯每小时消耗的电能小于白炽灯消耗的电能，故D错误。
故选C。
7．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。
8．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。
9．AD
【详解】
A．根据
可得交流电的频率为
故A正确；
BC．照明灯电流
取暖灯电流
则通过排气扇的电流为
排气扇电机的输出功率为
排气扇功率
故浴霸的总功率为
故BC错误；
D．只闭合、，通过保险丝的电流为
故D正确。
故选AD。
10．AC
【分析】
本题通过分析电动车在运动过程中涉及的能量问题，考查考生的理解能力和分析综合能力。
【详解】
A．驱动电机的输入功率为
选项A正确；
B．电动车的速度为
电动车行驶时所受阻力大小为
电动车匀速行驶时牵引力大小等于阻力大小，即
故电动车的机械功率
选项B错误；
C．设驱动电机的内阻为，由能量守恒定律得
解得驱动电机的内阻为
选项C正确；
D．驱动电机的机械效率为
选项D错误。
故选AC。
【点睛】
电源总功率
任意电路：
纯电阻电路：
电源内部消耗的功率
电源的输出功率
任意电路：
纯电阻电路：
与外电阻R的关系
电源的效率
任意电路：
纯电阻电路：
11．CD
【详解】
A．当开关S1、S2均闭合时，电阻丝工作，产生热量，所以此时电吹风吹出热风，故A错误；
B．当吹冷风时，只有电动机工作，电动机是非纯电阻元件，其内阻不能用求，故B错误；
C．当吹热风时，电动机和电阻丝并联，电阻丝消耗的功率为
由
可得
故C正确；
D．当吹风机正常工作吹冷风时，电动机的功率为100W，电动机每分钟消耗的电能为
故D正确。
故选CD。
12．BD
【详解】
A．电源的输出功率为
P出=EI?I2r
A错误；
B．电源的效率为
B正确；
C．电动机的工作电压为
C错误；
D．电动车匀速运动，牵引力等于阻力，即
F=kmg
则电动机的输出功率为
P出＇=kmgv
D正确。
故选BD。
13．ACD
【详解】
重物被提升的功率
P重=Fv=Gv=500×0.6
W=300
W
此时电路中的电流I=5
A，则电源的总功率
P总=EI=90×5
W=450
W
设电动机线圈的电阻为R，根据能量守恒定律得
P总=P重＋I2r＋I2R
则得
R=Ω=4Ω
电动机消耗的总功率
P电=P重＋I2R=400
W
电源的效率
η1=×100%=×100%≈88.9%
电动机的效率
η2=×100%=×100%=75%
故选项ACD正确，B错误。
14．AC
【详解】
A．一次闪电释放的能量约为
故A正确；
B．一次闪电平均功率约为
故B错误：
C．云层带电主要是因为云层和空气的摩擦起电，故C正确；
D．带电云层靠近地面时，地面带电的主要原因是感应起电，故D错误。
15．（1）15m/s；（2）0.25Ω；（3）600W
【详解】
（1）在额定状态下电机以额定的转速转动，则
联立得
（2）电动机在额定工作状态时
损失的电功率80％转化为电热功率，则
联立得
（3）当电动自行车在斜坡上匀速行驶时，受力分析如图
由牛顿定律得
电动自行车的实际功率
联立解得
16．(1)15V；(2)35W
【详解】
(1)当开关S断开时，电阻功率
P1＝=36W
解得回路电流为I1=3A，故电池组的电动势为
(2)开关S闭合时，电阻功率
P2==16W
解得流过电阻的电流I2=2A，电源的路端电压为
由闭合电路欧姆定律可得
解得干路电流I=7A，故流过电动机的电流为
电动机的电功率及热功率分别为
故电动机输出的机械功率为
17．（1）200V
；400W；（2）336.4W；336.4W
【详解】
（1）当开关S断开时，对整个电路，由欧姆定律可有
对电炉A，其上的电压
UA=I1RA=2×100V=200V
则电炉A上消耗的电功率为
（2）当开关S闭合时，电炉A和电炉B并联，其并联后阻值为
再对整个电路，由欧姆定律可有
A=3.67A
则电炉A和电炉B上消耗的电功率均为
18．1.5
W；8
W
【详解】
当电动机转子不转时，电动机无机械能输出，故电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。当电动机转动时，一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电阻，故又在线圈上产生内能，输入的电功率
接电压时，电动机不转，电流，根据欧姆定律，线圈电阻
当接电压时，电流，故输入电功率
消耗热功率
故输出功率即机械功率
如果正常工作时转子被卡住，变为纯电阻电路，故其发热功率
19．（1）；（2），；（3）
【详解】
（1）根据功率的定义式，有
代入数据，得
（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率为
电风扇正常工作时转化为机械能的功率为
电风扇正常工作时的效率为
（3）电风扇的风叶被卡住后，电动机不转时可视为纯电阻，通过电风扇的电流为
电动机消耗的电功率为
20．(1)15.5V；(2)62A；(3)840W
【详解】
(1)由闭合电路欧姆定律
E=U1+I1r=（15+10×0.05）V=15.5V
(2)
由欧姆定律得
此时路端电压
U2=I2R灯=12V
根据闭合电路的欧姆定律得
解得
=70A
则流过电动机的电流
I电=-I2=62A
(3)电源的输出功率
P=U2=840W