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（word含答案）

第一节电路中的能量转化
一、单选题（共7题，每题5分，共35分）
1．对阻值不变的灯泡L1、L2、L3，L1和L2上标有 “220V，100W”，上标有“110V、100W”若三个灯不烧毁在图中路中消耗功率最大的接法是（ ）
A． B．
C． D．
2．把两个分别标有“220V 25W”和“110V 25W”的白炽灯a和b接入电路中，下列说法中正确的是
A．当通过两灯的电流相等时，a灯与b灯一样亮
B．当通过两灯的电流相等时，b灯比a灯亮
C．当加在两灯上的电压相等时，b灯比a灯亮
D．当加在两灯上的电压相等时，a灯比b灯亮
3．电动机是把电能转化成机械能的一种设备，在工农业、交通运输、国防及家电、医疗领域广泛应用图示表格是某品牌电动机铭牌的部分参数，据此信息，下列说法中不正确的是( )
A．该电动机的发热功率为110 W
B．该电动机转化为机械能的功率为1 100 W
C．该电动机的线圈电阻R为
D．该电动机正常工作时每分钟对外做的功为
4．太阳能路灯是采用晶体硅太阳能电池供电，用代替传统公用电力照明的路灯，白天太阳能电池对蓄电池充电，晚上蓄电池的电能供给路灯照明。太阳光垂直照射到地面上时，单位面积的辐射功率为。某一太阳能路灯供电系统对一盏LED灯供电，太阳能电池的光电转换效率为12%左右，电池板面积，采用一组24V的蓄电池（总容量300Ah），LED路灯规格为“40W，24V”，蓄电池放电预留20%容量，下列说法正确的是（　　）
A．蓄电池的放电电流约为0.6A
B．一盏LED灯每天消耗的电能约为0.96kWh
C．该太阳能电池板把光能转换为电能的功率约为40W
D．平时把该蓄电池充满所需要的最大能量约为5.76kWh
5．电动平衡车因为其炫酷的操作，被年轻人所喜欢，变成了日常通勤的交通工具。平衡车依靠人体重心的改变，来实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。下表所示为某款电动平衡车的部分参数，若平衡车以最大速度行驶时，电机恰好达到额定功率，则下列说法中正确的是（　　）
电池输出电压 36 V 电池总容量 50000 mA·h
电机额定功率 900 W 最大速度 15 km/h
充电时间 2~3小时 百公里标准耗电量 6 kW·h
A．电池最多输出的电能约为1800 J
B．充满电的平衡车以额定功率行驶的最长时间约为2 h
C．该平衡车以最大速度行驶时牵引力约为60 N
D．该平衡车在标准情况下能骑行的最大里程约为3 km
6．两个小灯泡，分别标有“2 A　6 W”和“1 A　3 W”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻值之比为（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶16
7．电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则（　　）
A．I1C． D．U2=R2I2
二、多选题（共5题，每题5分，共25分）
8．我国已经于2012年10月1日起禁止销售100W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图象上A点与原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴成角，则（　　）
A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小
B．在A点，白炽灯的电阻可表示为
C．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0
D．在A点，白炽灯的电阻可表示为
9．为了保护环境，减少燃油车的排放，新能源纯电动汽车大量走进千家万户，电动汽车的充电问题变成了热点话题。已知图（甲）是某新能源汽车的铭牌、图（乙）是某充电桩的铭牌。下列关于新能源汽车的说法正确的是（ ）
A．AC表示交流电，DC表示直流电
B．Ah是一种能量单位
C．此充电桩的额定输出功率为7040W
D．利用此充电桩给该汽车充电至少需要的时间约为6.8小时
10．如图所示，电源电动势E＝8V，内电阻为r＝0.5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R0＝1.5Ω。下列说法中正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为1.6A B．电源的输出功率是8W
C．电动机消耗的电功率为4.5W D．电动机输出的机械功率为3W
11．如图所示，电阻 R1＝20 Ω，电动机的内阻 R2＝5Ω。当开关断开时， 电流表的示数 是 0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电 压不变，关于电流表的示数 I、电路消耗的电功率 P 和电动机的热功率 P的 式子正确的是( )
A．I＝2.5 A B．I>2.5 A
C．P 热＜20 W D．P＜25 W
12．电饭煲工作时有两种状态：一种是煲内水烧干前的加热状态，另一种是煲内水烧干后的保温状态。如图所示是电饭煲电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关下列说法正确的是（ ）
A．当开关S接通时电饭煲为保温状态，当开关S断开时电饭煲为加热状态
B．当开关S接通时电饭煲为加热状态，当开关S断开时电饭煲为保温状态
C．要使在保温状态时的功率为加热状态时的一半，应为2：1
D．要使在保温状态时的功率为加热状态时的一半，应为
三、解答题（共4题，每题10分，共40分）
13．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，闭合电键S后，标有“8V，12W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R 0 =4Ω，求：
（1）电源的输出功率P 0 ；
（2）10s内电动机产生的热量Q．
14．如图所示，直流电动机M串联在直流电路中，其轴与圆盘中心O相连．开关S断开时，电压表的读数12.6V，开关S接通时，电流表的读数为2A，电压表的读数为12V．圆盘半径为5cm，测速计测得圆盘的转速为r/s，两弹簧秤的读数分别为F1=7N，F2=6.10N，问：
（1）电动机的输出功率、效率各为多少？
（2）拉紧皮带可使电动机停转，此时电压表、电流表的读数各为多少？电动机的输入功率为多大？
15．一块数码相机的锂电池电动势为，容量为。电池充满后，关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，打开液晶屏时可拍摄照片150张左右。在关闭和打开液晶屏时每拍摄一张照片消耗的电能各是多少？
16．在如图所示电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω。闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A。求电动机两端的电压以及电动机的输出功率分别为多少。
参考答案
1．B
【详解】
试题分析：A.要想不烧坏，则并联电路两端的电压不能超过110V，根据公式可得，
B．要想不烧坏，则电路干路中的电流不能超过的额定电流，即,所以并联电路两端电压不能超过,所以可得
C.要使灯泡不烧坏，则与不能超过的额定电流，即，故并联电路两端电压为220V，所以可得
D．要使灯泡不烧坏，则电路干路中的电流不能超过的额定电流，并且并联电路两端电压不能超过110V，所以可得
故B中消耗的电功率最大，故选B，
考点：考查了串并联电路规律和电功率的计算
点评：解决本题的关键知道在混联电路中，总功率等于各电阻消耗的功率之和，
2．C
【详解】
试题分析：根据可知，a灯电阻较大；故当通过两灯的电流相等时，根据P=I2R可知，a灯功率大于b灯，故a灯比b灯亮，选项AB错误；根据可知，当加在两灯上的电压相等时，a灯的功率小于b灯，故b灯比a灯亮．选项C正确，D错误；故选C.
考点：电功率.
3．B
【分析】
当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，输入的功率是电功率，结合效率可求发热功率，再由可求内阻，输出功率由能量守恒定律研究，从而也可求电动机对外所做的功．
【详解】
由电动机的额定功率及效率可求得电动机的发热功率为：，电动机转化为机械能的功率为：，故A正确，B错误；由可得电动机的线圈电阻为：，故C正确；电动机正常工作时每分钟对外做功为：，故D正确．此题选择不正确的选项，故选B．
【点睛】
本题考查功率的计算；电动机是非纯电阻电路，电动机的输入功率等于热功率与输出功率之和，应用电功率公式与电功公式即可正确解题．
4．D
【详解】
A．蓄电池的放电电流为
A错误；
B．一盏LED灯的功率为40W，每天平均使用按10小时算，每天消耗的电能约为
B错误；
C．太阳能电池板把光能转化为电能的功率
C错误；
D．把蓄电池完全充满电，假设太阳能电池板全部用于对蓄电池充电，需能量为
D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．电池最多储存的电能为
故A错误；
B．由储存的电能除以额定功率可求得时间为
故B正确；
C．根据功率公式则有
故C错误；
D．由电池总电量除以百公里标准耗电量即可求出
故D错误。
故选B。
6．A
【详解】
它们的电阻分别为
它们均正常发光时的电阻阻值之比为
故选A。
7．B
【详解】
A．小灯珠与电动机串联，所以
故A错误；
B．对小灯珠，由欧姆定律可得，故B正确；
CD．电动机不是纯电阻电路，则，且则
故CD错误。
故选B。
8．BCD
【详解】
A．由图示图象可以知道随电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻变大，故A错误；
BD．由欧姆定律可以知道在A点白炽灯的电阻
故B正确，D正确；
C．在A点白炽灯的电功率
故C正确。
故选BCD。
9．ACD
【详解】
A． AC表示交流电，DC表示直流电，故A正确；
B．A是电流的单位，h是时间的单位， ，故Ah是电量的单位，故B错误；
C． 此充电桩的额定输出功率
故C正确；
D． 利用此充电桩给该汽车充电至少需要的时间
故D正确。
故选：ACD。
10．CD
【详解】
A．灯泡L正常发光，通过灯泡的电流
电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IM=I=1A，故A错误；
B．路端电压
U=E-Ir=（8-0.5）V=7.5V
则电源的输出功率是
P出=UI=7.5×1W=7.5W
故B错误；
CD．电动机两端的电压
UM=U-UL=7.5V-3V=4.5V
电动机的输入功率
P入=UMIM=4.5×1W=4.5W
所以电动机消耗的电功率为4.5W；
电动机的输出功率
PM出=UMIM-IM2R=4.5W-1×1.5W=3W
故CD正确。
故选CD。
11．CD
【详解】
AB．当电键S断开时，由欧姆定律得
U=I1R1=10V．
当电键S闭合后，通过R1的电流仍为0.5A，电动机的电流
故电流表的电流I＜2.5A，选项AB错误；
C．电动机消耗的热功率
选项C正确；
D．电路中电功率P=UI＜10×2.5=25W，选项D正确。
故选CD。
12．BD
【详解】
AB．如图所示，由
P =
得，当接通S时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开S时，电阻变大，功率变小，处于保温状态，则R2是供加热用的电阻丝，当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态，A错误、B正确；
CD．使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，由
P = I2R
可得，电阻R2在保温与加热状态下的电流之比1：，所以
(R1 + R2)：R2 = ：1
则
R1：R2 = ( - 1)：1
C错误、D正确。
故选BD。
13．（1）16W；（2）10J；
【详解】
（1）S闭合时，L、M并联，L正常发光，L两端电压：
电流：
总电流：
电源的输出功率：
（2）通过电动机的电流：
则10s内电动机产生的热量
考点：电动机电路．
14．（1）18W、75%；
（2）10.5V、7A， 73.5W
【详解】
试题分析：（1）圆盘边缘的线速度：v=ωR="9.0" m/s，电动机的输入功率：P入=U2I2="24" W，电动机的输出功率：P出=ΔFv="18" W，电动机的效率：η= P入/ P出×100%=75%
（2）电源电动势：E=U1="12.6" V，电源的内阻：r=="0.3" Ω，设电动机线圈的电阻为R0，则：P入-P出=I2R0，得：R0="1.5" Ω，当电动机卡住时，电动机为纯电阻电路.总电流即为电流表的读数I3==7A，电压表的读数为：U3=I2R0="10.5" V，电动机的输入功率为：P3=U3I3="73.5" W.
考点：电动机电路
【点睛】
（1）电动机的输入功率为UI=，电动机的输出功率与皮带对圆盘做功功率相等，为（F1-F2）v，v为圆盘转动的线速度，代入计算即可.效率为输出与输入的比值；（2）拉紧皮带使电动机停转，此时电路为纯电阻电路，由题分析可知电源电动势为12.6 V.电源内阻为0.3 Ω，电动机直流电阻可根据第一问中电动机的输入功率减电动机的输出功率求出电动机的热功率，进而求出电动机的直流电阻.
15．33.3J，88.8J
【详解】
电池的能量为
关闭液晶屏时每拍摄一张照片消耗的电能为
打开液晶屏时每拍摄一张照片消耗的电能
16．；
【详解】
电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为：
电动机的总功率为：
总
电动机的发热功率为：
热
所以电动机的输出功率为：
出总热