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、选择题
1．如图所示，灯为“6V，4W”，灯为“6V，2W”。现把它们按在12V的电路中，要使每个灯都正常发光，还要求省电，正确的接法是（　　）
A． B．
C． D．
2．在物理学发展史上，许多科学家通过恰当的运用科学研究方法，超越了当时研究条件的局限性，取得了辉煌的研究成果，下列表述符合物理学史实的是（　　）
A．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
B．伽利略首先引入电场线和磁感线来形象描绘电场和磁场，揭开电磁学研究的新篇章
C．库仑利用库仑扭秤巧妙地实现了他对电荷间相互作用力规律的研究
D．焦耳应用欧姆定律和电流做功表达式，推导得出焦耳定律
3．辽某电力公司曾举办“计量日进您家”活动，免费上门为市民进行家庭用电耗能诊断分析，针对每户家庭提出个性化的节能建议。在上门实测过程中，电力技术人员发现，家电待机耗电成为最容易被市民忽略的问题。以电视机为例，待机一天的耗电量在0.2度左右，小小机顶盒一天待机耗电量更是高达0.4度。根据专家统计：每使用1度(千瓦时)电，就相应消耗了0.4 kg标准煤，同时产生0.272 kg碳粉尘、0.997 kg二氧化碳、0.03 kg二氧化硫、0.015 kg氮氧化物。根据下表提供的数据，若按照1度电电费为0.5元，估算一户普通家庭待机一年(　　)
A．多消耗电能14度 B．多交电费7元
C．相应多消耗了标准煤56 kg D．相应产生的二氧化碳为1 400 kg
4．一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．
5．一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．根据表中提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为（ ）
额定容量
54L
最高水温
75℃
额定功率
1500W
额定压力
0.7MPa
额定电压
220V
电器类别
Ⅰ类
A．6.8A B．0.15A C．4.4A D．0.23A
6．四盏灯泡接成如图电路，a、b灯泡的规格为“220V 100W”， c、d规格为“220V 40W”，各个灯泡的实际功率均没有超过它的额定功率，则四盏灯泡实际功率大小顺序是
A．Pd＞Pa＞Pc＞Pb B．Pd＞Pa＞Pb＞Pc
C．Pa＞Pd＞Pb＞Pc D．Pa＞Pd＞Pc＞Pb
7．灯泡标有“”的字样，灯泡标有“”的字样，现将、两灯接在电源电压为的电路上，要使两灯均正常发光，并且电路的总功率最小，应选用的电路接法是（　　）。
A． B．
C． D．
8．如图所示的电路中，L1、L2为“220V、100W”的灯泡，L3、L4为“220V，40W”的灯泡，其实际功率的大小顺序是（ ）
A．P4＞P1＞P3＞P2 B．P4＞P1＞P2＞P3
C．P1＞P4＞P2＞P3 D．P1＞P4＞P3＞P2
9．一般家用电冰箱一天消耗的电能约1度（1度＝1），此能量最接近下列哪个用电器正常工作时，一直使用一天消耗的电能（　　）
A．一只照明的电灯 B．一台空调
C．一台电磁炉 D．一只微波炉
10．有一额定电流为2A的直流电动机，线圈电阻为0.5Ω，在正常工作时对外做功的功率为6W，则在正常工作时，电动机（　　）
A．两端的电压为1V B．两端的电压为3V
C．发热的功率为4W D．消耗的电功率为8W
11．如图所示，电源内阻不计。粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等分，当A、B点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D点接入电路中时，圆环消耗的电功率为（　　）
A． B．P C． D．3P
12．下列用电器是利用电流热效应工作是（ ）
A．电冰箱 B．电风扇 C．电暖器 D．电视机
13．如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L标有“2V、0.4W”，开关S接l，当变阻器调到R=4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则（　　）
A．电动机的内阻为4Ω
B．电动机正常工作电压为1V
C．电源内阻为1Ω
D．电源总功率0.4W
14．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．64W B．96W C．80W D．88W
15．如图所示，电源电动势为，电源内阻为，电路中的电阻为，小型直流电动机的内阻为，闭合开关后，电动机转动，电压表读数为.则以下判断中不正确的是（　　）
A．电动机的电流为 B．电动机的电功率为
C．电动机输出功率为 D．电源的输出功率为
二、综合题
16．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污的环保性，而且它的能源利用率很高，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，不计其自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则
自重 40kg 额定电压 48V
载重 75kg 额定电流 12A
最大运行速度 20km/h 额定输出功率 350W
（1）该车获得的牵引力为______N。
（2）电动机的内阻为______Ω。
17．两个额定电压为的白炽灯和的特性曲线如图所示。的额定功率约为_____W；现将和串联后接在的电源上，电源内阻忽略不计，此时的实际功率约为_____ W。
18． 三个标有"100Ω，4W”、“12.5Ω，8W”、“90Ω，10W"字样的电阻，当它们串联时允许加的最大总电压是________V，并联时允许通过的最大总电流是________A.
19．一电热器正常工作时的电阻为100Ω，通过的电流为2A，问该电热器正常工作1小时产生多少焦耳的热．
20．某一发电机的电动势为380V，当它与外电路连接成闭合电路时，电路中的电流强度为5A，发电机在1分钟的时间内将多少机械能转化为电势能？发电机做功的功率是多少？
21．一台电动机额定电压为220 V，线圈电阻R=0.5 Ω,电动机正常工作时通过电动机线圈的电流为4 A，电动机正常工作10 min，求
（1）消耗的电能.
（2）产生的热量.
（3）输出的机械能.
参考答案
1．C
【详解】
由两灯的额定电压和额定功率可知，而两灯能否正常发光，可通过两灯上的电压来分析：
电路A，由于，，则，灯将烧坏。
电路B，若与R并联阻值为，由于，故，，则，灯将烧坏。
电路C，若与R并联阻值为，由于，当时，两灯上的电压均为6V，两灯都能正常发光。
电路D若与并联阻值为，当时，两灯上的电压均为6V，两灯都能正常发光。
电路省电，也就是要求电路中消耗的功率最小。
C、D两电路都能使灯正常工作，但C电路正常工作时的总电流是灯正常发光时的额定电流；
D电路的总电流是、正常发光时的额定电流之和，而两电路两端电压相同为12V，因此C电路消耗的功率小，更省电。
故选C。
2．C
【详解】
A．开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并没有找出行星按照这些规律运动的原因，故A错误；
B．法拉第首先引入电场线和磁感线来形象描绘电场和磁场，极大地促进了他对电磁现象的研究，故B错误；
C．库仑利用库仑扭秤实验巧妙地实现了他对电荷间相互作用力规律的研究，故C正确；
D．焦耳通过实验，并应用控制变量法得到焦耳定律，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
AC．一户普通家庭待机一年消耗电能为
E＝(4＋2×1＋2×4＋2)×24×365÷1 000度≈140度
相应消耗了标准煤
m1＝140×0.4 kg＝56 kg
选项A错误，C正确；
B．多交电费140×0.5元＝70元，选项B错误；
D．相应产生的二氧化碳为
m2＝140×0.997 kg≈140 kg
选项D错误。
故选C。
4．B
【详解】
电动机正常工作时，t时间内产生的热量是
故选B。
5．A
【详解】
由P＝UI，可知该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：I＝＝ A≈6.8 A，故选项A正确．
6．B
【详解】
试题分析：根据可知，四个灯泡的电阻关系是：，因Ia=Id，根据可知
Pd＞Pa；因Ub=Uc,根据可知Pb＞Pc；Ia＞Ib，根据可知Pa＞Pb；则Pd＞Pa＞Pb＞Pc，选项B正确．
7．C
【详解】
根据公式
可知，灯泡L1的电阻R1大于灯泡L2的电阻R2。
A．两灯串联时，根据串联电路分压特点可知，灯泡L1分担的电压较大，大于6V，超过额定电压，将被烧坏，故A错误。
B．图是灯泡L2和可变电阻并联后又和灯泡L1串联，由于灯泡L2的电阻较小，与变阻器并联后电阻更小，所以灯泡L1分担的电压大于6V，超过额定电压，将被烧坏，故B错误。
CD．图C中灯泡要想正常工作，必须满足灯泡L1与可变电阻并联后和灯泡L2的电阻相等，两灯的电压均为6V，所以此图两灯能正常工作，电路的总功率为
P=2P2=2×4W=8W
图D中是灯泡L1和灯泡L1并联后又与可变电阻串联，通过调节可变电阻，使得两灯的电压均为6V，两灯均能正常工作，此电路的总功率为
P=2（P1+P2）=2×（3+4）=14W
比较C图和D图可知，C图消耗的功率最小，故C正确，D错误。
故选C。
8．B
【详解】
试题分析：因为四盏灯的电阻关系为，根据P=I2r,则P4＞P1＞(P2+P3)；由于L2L3并联，所以根据可知，P2＞P3，所以四盏电灯的实际功率关系为：P4＞P1＞P2＞P3，选项B正确．
9．A
【详解】
一般灯具的功率约10-60W，一天的耗电约0.24-1.44度；电磁炉的功率约1800-2100W，一天的耗电约43.2-50.4度；微波炉的功率约1000-1300W，一天的耗电约24-31.2度；空调的功率约800-1500W，一天的耗电约19.2-36度。故最接近的是A，则BCD错误。
故选A。
10．D
【详解】
由电功率公式P=IU可知，电动机消耗的功率P=IU，电动机的焦耳热功率
P热=I2R=22×0.5W=2W
电动机的输出功率6W，由能量守恒定律可得
P=P出+P热=8W
电动机两端的电压
ABC错误，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
设电源的电动势为E，金属环每一等分的电阻为R，则当A、B点接入电路中时总电阻
当A、D点接入电路中时总电阻
由功率公式
得到
又
得到
故选C。
12．C
【详解】
试题分析：（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；
（2）电流的化学效应：电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质，电流的这种效果叫做电流的化学效应，如电解，电镀，电离等就属于电流的化学效应的例子；
（3）电流的磁效应：给绕在软铁心周围的导体通电，软铁心就产生磁性，这种现象就是电流的磁效应，如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的．
解：A、电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A错误；
B、电风扇利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应．故B错误；
C、电暖气是利用了电流的热效应，来加热的，故C正确；
D、电视机也是利用了电流的磁效应来工作的，故D错误；
故选C．
13．C
【详解】
C．小灯泡的额定电流为
电阻为
当接1时，由闭合电路欧姆定律可知
E=I（RL+R+r）
代入数据解得
r=1Ω
选项C正确；
AB．当接2时灯泡正常发光，流过的电流为
I=0.2A
电源内阻分的电压为
U=Ir=0.2×1V=0.2V
故电动机分得电压为
U动=E﹣UL﹣U=3V﹣2V﹣0.2V=0.8V
所以电阻
选项AB错误；
D．电源总功率为
P=EI=3×0.2W=0.6W
选项D错误。
故选C。
14．A
【详解】
电动机停止转动时，电动机为一纯电阻，根据欧姆定律得
正常运转后，其输出功率为
故选A。
15．A
【详解】
A．电源电动势为，电压表读数7.0V，可得R0以及电源内阻消耗电压共为：
根据欧姆定律有
所以电动机的电流为，选项A错误；
B．电机总功率为
选项B正确；
C．电动机的内阻发热为
所以输出功率为
选项C正确；
D．电源总功率为
电源的内耗功率为
电源输出功率为
选项D正确。
本题选错误的，故选A。
16．63 1.6
【详解】
（1）[1]由题中表格可知，电动自行车的最大运动速度为
v=20km/h=m/s
此时电动自行车做匀速直线运动，由瞬时功率
得
N
所以此时该车获得的牵引力为63N；
（2）[2]由表格可知，电动机的电压U=48V，I=12A，所以电动机的输入功率为
W
根据能量守恒可知，电动机输入的电能一部分转化为机械能，即输出功，一部分转化为电动机线圈的内能，所以
其中
式中R为电动机线圈的内阻，联立以上各式可得
R=1.6
17．99 15
【详解】
[1] 由图可知，当电压为220V时，L2的电流为0.45A，故L2的额定功率
[2] 两电阻串联时，流过两电阻的电流相等，而总电压应为220V，由U-I图象可知，串联时电流应为0.25A，，此时L2的电压为60V，故此时L2的功率
18．40.5 1.01
【详解】
由P=I2R得，电阻“100Ω 4W”“12.5Ω 8W”、“90Ω 10W”的额定电流分别为：I1=0.2A，I2=0.8A，I3=1/3A；
额定电压分别为：U1=I1R1=0.2×100V=20V，U2=I2R2=0.8×12.5V=10V，U3=I3R3=1/3×90V=30V；
当它们串联时，电流相同，则允许通过的最大电流为0.2A，允许加的最大总电压是 U=Imax（R1+R2+R3）=0.2×（100+12.5+90）V=40.5V；
若将它们并联使用，电压相同，则允许所加的最大电压为10V，允许通过的最大总电流是 I=10/R1+10/R2+10/R3=0.1+0.8+0.11=1.01A．
19．1.44×106J
【详解】
根据焦耳定律可得，Q=I2Rt=22×100×3600J=1.44×106J
20．114000J；1900W
【详解】
发电机在1分钟的时间内转化为电能的机械能为Q=EIt=380×5×60=114000J，
发电机做功的功率
21．（1）5.28×105J （2） 4800J （3） 5.23×105J
【详解】
(1)电动机额定电压为220V，电流为4A，电动机正常工作10min，消耗的电能：
W=UIt=220×4×600=5.28×105J；
(2)产生的热量：
Q=I2Rt=42×0.5×600=4800J；
(3)根据能量守恒定律，输出的机械能为：
E机=W Q=5.28×105J 4800J=5.23×105J．