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

12.1 电路中的能量转化
一、单选题
1．一只白炽灯L接在电压恒定的电路中，若L的灯丝断了，经搭丝后再用，重新接在原电路中，则此时L的亮度与灯丝未断前相比（　　）
A．不变 B．变亮
C．变暗 D．条件不足无法判断
2．一台额定电压是U的电动机，它的电阻为R，正常工作时通过的电流为I，则（　　）
A．电动机t秒内产生的热量是Q=IUt
B．电动机t秒内产生的热量是Q=I2Rt
C．电动机的功率为P=I2R
D．以上说法均错误
3．把“220V、100W”的A灯和“220V、200W”的B灯串联起来，接到220V的电路中，导线的电阻不计，以下选项不正确的是（　　）
A．电阻之比为RA：RB＝2：1
B．电压之比为UA：UB＝1：2
C．功率之比为PA：PB＝2：1
D．相同时间内电热之比为QA：QB＝2：1
4．充电宝为手机电池充电时，充电宝输出电能转化为手机电池的化学能和内能，等效电路如图所示。在充电开始后的时间t内，充电宝的输出电压U与输出电流I都可认为是恒定的，若手机电池的内阻为r，则t时间内（　　）
A．输出电流
B．充电宝自身的热功率为I2r
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
5．如图所示是一直流电动机匀速竖直向上提升质量为m＝160kg的重物时的电路图，已知电动机内电阻r＝1Ω，定值电阻R＝11Ω，直流电压U＝220V，理想电压表示数UV＝165V，g取10m/s2，则提升速度大小是（　　）
A．0.5m/s B．1m/s
C．1.2m/s D．1.8m/s
6．机场规定旅客携带的充电宝额定能量不能超过100Wh，根据所学可判断该能量最接近的是（ ）
A．近似等于50kg的物体在720m的高空处的重力势能（以地面为零势能面）
B．近似可以提供60W白炽灯正常工作2min
C．近似等于1C的电荷在100V电压下加速后获得的动能
D．近似等于50kg的物体以2m/s的速度运动时的动能
7．扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。如图所示，某扫地机器人电池的容量2000mA·h，额定工作电压20V，额定功率40W，则下列说法正确的是（　　）
A．扫地机器人正常工作时的电流是2A B．扫地机器人的电阻是10Ω
C．题中mA·h是能量的单位 D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为2h
8．“神舟九号”飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应。“神舟九号”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达22%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是（　　）
A．0.27J B．0.26J C．0.25J D．0.24J
9．小明同学给爷爷买了一个电热水壶，电热水壶的铭牌上标有如图所示的数据．用电高峰时，爷爷家的入户电压为，假设恒定不变，则电热水壶此时工作的实际功率约为（　　）
A． B． C． D．
10．如图所示是一均匀实心半球形导体，球心为A，顶点为B，CD为底面直径。若按甲图的方式将其接在两个电极之间，接在电压为U的恒定电路中，其电功率为P1，若按乙图的方式接在两个电极之间，接在电压为U的恒定电路中，其电功率为P2，电极的电阻不计，则P1：P2是 （　　）
A．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．8∶1
11．有一个玩具电动机，其内阻，把它接在如图所示的电路中，先夹住电动机的转轴，闭合开关，电动机不转．调整滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表的示数为；松开夹子，使电动机正常转动，调整滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表的示数为（此电压为电动机的额定电压），此时电流表的示数为．则下列说法正确的有（　　）
A．无论电动机转不转，电动机的电功率与热功率都相等
B．电动机转动时，电动机的电功率等于热功率
C．电动机不转时，电动机的电功率等于热功率，并且都为
D．电动机转动后，电动机的电功率为，热功率为
12．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，为图线P点处的切线，为U轴的垂线，为I轴的垂线．则下列说法中正确的是（　　）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
B．对应P点，小灯泡的电阻为
C．对应P点，小灯泡的电阻为
D．对应P点，小灯泡的功率为图中曲线和直线所围的面积
13．某型号玩具小车的电动机额定工作电压为5V，工作电流为200mA，车上装有100cm2的太阳能电板，可用太阳能电板为该模型的电池供电。已知太阳辐射的总功率约为4 × 1026W，太阳到地球的距离为1.5 × 1011m，考虑到能量损耗，太阳光只有60%的能量传播到达地面，小车的太阳能电板的光电转化效率为16%，若垂直电板光照6h，则该玩具小车最长可工作时间约为多少（ ）
A．4h B．6h C．8h D．10h
二、解答题
14．如图所示，某一用直流电动机提升重物的装置，重物质量m=50kg，电源的电压为U=220V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以恒定加速度a=6m/s2由静止向上提升重物，当物体的速度为v=1.25m/s时，电路中的电流I=5A。（重力加速度g=10m/s2）求此时∶
（1）电动机的输入功率；
（2）电动机的输出功率；
（3）电动机线圈的电阻R。
15．提升重物用的直流电动机工作时的电路图如图所示，电动机内线圈的电阻，电路中另一电阻，直流电压，理想电压表示数，求：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率；
（3）电动机转化为机械能的功率。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．B
【详解】
当白炽灯的灯丝断了后再搭上，则长度变短，电阻减小，根据
可知，功率变大，灯泡的亮度比以前变亮。
故选B。
2．B
【详解】
ABD．根据焦耳定律，电动机t秒内产生的热量为
AD错误B正确；
C．电动机的功率
C错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．根据公式
可得电阻之比为
RA：RB＝2：1
故A正确；
B．根据串联电路的分压原理，可得
UA：UB＝2：1
故B错误；
C．根据公式
可得功率之比为
PA：PB＝2：1
故C正确；
D．根据焦耳定律
可得相同时间内电热之比为
QA：QB＝2：1
故D正确。
本题选不正确的，故选B。
4．D
【详解】
A．手机电池不是纯电阻，则输出电流
选项A错误；
B．因r是手机电池的内阻，可知手机电池的热功率为I2r，选项B错误；
C．手机电池产生的焦耳热为
选项C错误；
D．手机电池储存的化学能为
E=UIt－I2rt
选项D正确。
故选D。
5．A
【详解】
通过R的电流为
电动机的输入功率为
电动机内电阻的发热功率为
输出的机械功率为
解得
故选A。
6．A
【详解】
机场限定的充电宝的能量
E = 100Wh = 100 × 3600J = 3.6 × 105J
A．50kg的物体在720m的高空处的重力势能为
Ep= mgh = 50 × 10 × 720J = 3.6 × 105J
则机场限定的充电宝的能量近似等于50kg的物体在720m的高空处的重力势能，A正确；
B．60W白炽灯正常工作2min的能量为
E = 60 × 2 × 60J = 7.2 × 103J
B错误；
C．1C的电荷在100V电压下加速后获得的动能为
Ek= qU = 100J
C错误；
D．50kg的物体以2m/s的速度运动时的动能为
Ek= mv2= × 50 × 22J = 100J
D错误。
故选A。
7．A
【详解】
A．扫地机器人正常工作时的电流是
故A正确；
B．扫地机器人不是纯电阻电路，故欧姆定律不适用，电阻不是10Ω，故B错误；
C．根据可知，mA·h是电荷量的单位，故C错误；
D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为
故D错误。
故选A。
8．A
【详解】
根据太阳能电池每秒产生的电能为
则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量
故A正确，BCD错误。
故选A。
9．A
【详解】
电热水壶的阻值为
爷家的入户电压为，假设恒定不变，则电热水壶此时工作的实际功率约为
所以A正确；BCD错误；
故选A。
10．C
【详解】
此题中的半球形导体可以等分成两块四分之一的球形材料，将甲图作分割，如图所示
甲图连接方式相当于两个四分之一的球形导体并联，设甲图的电阻为R，乙图中就相当于两个四分之一的球形导体串联，根据串并联电阻的特点，乙图连接的电阻是甲图连接的4倍，由
则
故C正确，ABD错误。
故选C。
11．C
【详解】
AB．电动机转动时，电流通过电动机时一部分输出为机械功率，另一部为热功率，所以电功率大于热功率；当电动机不转时，电动机的电功率与热功率相等，故AB错误；
C．电动机不转时，电动机的电功率等于热功率
故C正确；
D．电动机正常转动，电动机的总功率为
电动机的热功率为
故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．由图可知流过小灯泡的电流I随所加电压U变化的图线为非线性关系，可知小灯泡的电阻随所加电压的增大而逐渐增大，选项A错误；
BC．根据欧姆定律，对应P点，小灯泡的电阻应为
R＝
选项B错误，C正确；
D．对应P点，小灯泡的功率为
P＝U1I2
也就是图中矩形PQOM所围面积，选项D错误。
故选C。
13．C
【详解】
由于太阳辐射为球面状，则单位面积上接收的功率
P = ，S = 4π × (1.5 × 1011)2m2
垂直电板光照6h，玩具小车吸收太阳能后转化成的电能为
E = P × 60% × 16% × 0.01 × 6 × 3600
玩具小车的电动机消耗的功率为
P0 = UI = 5 × 0.2W = 1W
则玩具小车最长可工作时间约为
t = = 3.84 × 1025s = 8h
故选C。
14．（1）1100W；（2）1000W；（3）4Ω
【详解】
（1）电动机的输入功率
（2）电动机的牵引力
电动机的输出功率
（3）电动机的热功率
因为
解得
15．（1）5A；（2）；（3）
【详解】
（1）由串联电路中的电压关系可得电阻两端的电压
则通过电动机的电流
（2）电动机消耗的电功率
解得
（3）电动机的发热功率
电动机转化为机械能的功率
解得
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