12.1电路中的能量转化 课时提升练（word版含答案）

12.1电路中的能量转化 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．国产某5G手机电池容量为4100mA·h，待机时间为22d（天），用超级快充装置对其充电时的电功率为66W。由此可估算手机电池（　　）
A．待机时的电压 B．待机时的电流
C．快充时的电流 D．快充过程获得的电能
2．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，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是（　　）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
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矩形PQOM所围的面积
3．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能。对此，以下判断正确的是 （　　）
①通电后，其电功率先增大后减小
②通电后，其电功率先减小后增大
③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变
④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
4．如图所示的电动自行车既可以电动骑行，也可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。下表是某型号电动自行车的主要技术参数。根据学过的物理知识，判断以下估算结果中合理的是（　　）
A．骑行过程中，电动机的工作电流保持24A不变
B．蓄电池充满电，放电时可输出的电能最多约为8.6×104J
C．电动自行车行驶过程中的平均阻力约为58N
D．蓄电池充满电，该电动自行车最多可骑行约16h
5．三个阻值相同的电阻，额定功率均为。接入如图电路，改变电压，使各电阻实际功率均不超过额定功率，则三电阻最大总功率为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，电阻R和内阻也等于R的电动机M串联接到电路中，接通开关后，电动机正常工作。设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2。在t时间内，电流通过电阻R做功W1、产生热量Q1，电流流过电动机做功W2、产生热量Q2，则有（　　）
A．W2=Q2 B．W1=W2 C．Q1=Q2 D．U1=U2
7．同学为了研究电功率，现取两个完全相同的灯泡，分别按如图甲和图乙两种方式连接。其中甲电路接有U甲=8V的电压、乙电路接有U乙=16V的电压，改变可调电阻的阻值，使两个电路中的灯泡均正常发光。假设两电路中滑动变阻器消耗的电功率分别用、表示，两电路消耗的总功率分别用、表示。则下列关系式正确的是（　　）
A．P甲P乙
C．P1>P2 D．P1=P2
8．下列有关物理概念、物理公式的说法中正确的是（　　）
A．电场的定义式适用于任何电场，也适用于任何电场
B．电流在任何电路中的电功率，既可以用计算，也可以用来计算
C．说明电动势在数值上等于非静电力把的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功
D．说明电势差在数值上等于把电荷从A点移动到点电场力所做的功
9．手机充电器又名电源适配器．手机常用锂离子电池的充电器采用的是恒流限压充电，充电器上所标注的输出参数如图甲所示，充电的锂离子电池标识如图乙所示．对于电源适配器与锂电池，下列说法正确的是（　　）
A．手机电池标识的mAh是电功的单位
B．电源适配器的充电限制电压是6V
C．如果工作电流是200mA，手机电池能连续工作约8个小时
D．手机充电时会微微发热，所以手机充电器主要是把电能转化成热能的装置
10．如图甲所示电路，电源电压不变，将小灯泡L和电阻R接入电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1.8 W；图乙是小灯泡L和电阻R的I-U图像。下列说法中正确的是（　　）
A．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为20 Ω
B．再闭合开关S2后，电路总功率为2.7 W
C．再闭合开关S2后，电阻R的电功率为0.4 W
D．再闭合开关S2后，在1 min内电阻R消耗的电能是24 J
11．2021年5月19日华为公司发布无线耳机FreeBuds4。FreeBuds4共有三块锂离子电池，分别位于左右两只耳机里、以及配套的充电盒里。单只耳塞的电池能量是111mWh，耳塞电池的额定电压为3.7V，充电盒的电池容量为420mAh。下列说法正确的是（　　）
A．单只耳塞的电池容量为15mAh
B．理论上充满电的充电盒能给两只耳塞最多充7次
C．“111mWh”指的是耳塞电池的能量为111J
D．“420mAh”指的是充电盒储存420C电荷量
12．下表为一台电热水器的铭牌（有一项内容模糊不清），电热水器内部电路可简化为如图所示电路，和均为电热丝。则下列说法中不正确的是（　　）
某电热水器的简介 简化电路
额定电压 220V
额定电流 高温档
中温档 5A
低温档 2A
电源频率 50Hz
A．低温档正常工作时的额定功率是440W
B．中温档正常工作1分钟产生的热量是
C．高温档正常工作时的额定电流约为8.3A
D．电热丝的电阻是
13．两电阻、的伏安特性曲线如图所示，其中的图线与横轴的夹角为；的图线与横轴的夹角为，则（　　）
A．将、串联接入电路，则消耗电功率之比为1：3
B．将、串联接入电路，则消耗电功率之比为3：1
C．将、并联接入电路，则消耗电功率之比为3：1
D．将、并联接入电路，则消耗电功率之比为1：3
14．用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器的电阻R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为I1=0.5A和U1=2.0V；重新调节滑动变阻器的电阻R使电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为I2=2.0A和U2=36V。则（　　）
A．电动机内线圈电阻为R线=4.0Ω
B．电动机内线圈电阻为R线=12Ω
C．电动机正常转动时输出的机械功率为P机=72W
D．电动机正常转动时输出的机械功率为P机=56W
15．某家用电热水壶铭牌如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．电热水壶的额定电流为5 A
B．电热水壶的额定电流为2 A
C．电热水壶工作十分钟消耗的电能为6.6×105 J
D．电热水壶工作十分钟消耗的电能为1.1×104 J
二、解答题
16．一个电动机，它的线圈电阻是R=0.4Ω，当它两端所加的电压U=220V时，通过的电流I=5A，求：
（1）这台电动机消耗的电功率是多少瓦特？
（2）这台电动机产生的热功率是多少瓦特？
（3）这台电动机对外输出的机械功率是多少瓦特？
17．如图所示，电源的电动势为50V，电源内阻为1.0Ω，定值电阻R=14Ω，M为直流电动机，电枢电阻R机=2.0Ω，电动机正常运转时，电压表读数为35V，求：
（1）电阻R两端的电压；
（2）电动机的机械功率。
参考答案
1．B
【详解】
AB．根据手机电池容量为4100mA·h以及待机时间为22d，根据
可求解待机时的电流，但是无法求解待机时的电压，选项A错误，B正确；
CD．根据题中条件无法求解快充时的电流，也不能求解快充过程获得的电能，选项CD错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．图线上的点与原点O连线的斜率的倒数表示电阻值，由图可知随着所加电压的增大，图线斜率减小，故小灯泡的电阻增大，A正确，不符合题意；
BC．由欧姆定律可得，对应P点，小灯泡的电阻为
B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．对应P点，小灯泡的功率为
P=U1I2
与题图中PQOM所围的面积相等，D正确，不符合题意。
故选C。
3．D
【详解】
通电后半导体材料的温度逐渐升高，由图像可知，半导体的电阻率先变小，后变大，由电阻定律可知，半导体材料的电阻R先变小后变大，电源电压U不变，由电功率公式
知半导体材料的电功率先增大后减小，故①正确，②错误；
由图像可知，在0~t1这区间里电阻R随温度升高而减小；在t1~t2这区间里电阻R随温度的升高而增大；在t2之后区间里电阻R随温度的升高而减小．在家庭电路中电压不变，电热器的电功率
可知电阻器的发热功率与电阻成反比．在温度升到t1前，电阻R随温度的升高而减小，功率增大，温度升高更快；温度一旦超过t1，电阻R随温度的升高而增大，功率减小，放出热量减小，温度升高变慢，当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2间的某一值不变，保持稳定，故③错误，④正确；
所以①②③④中，只有①④是正确的。
故选D。
4．C
【详解】
A．根据
可得，电动机的额定电流
骑行过程中，电动机的工作电流小于等于额定电流，故A错误；
B．蓄电池充满电，放电时可输出的电能
故B错误；
C．当速度最大时，阻力等于牵引力，根据
则
故C正确；
D．根据
解得
故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
由电路图可知，两电阻并联后与第三个电阻并联。假设额定电流为I，则电路中的电流最大值为I，则有
由于并联电路中各支路两端的电压相等，且三电阻的阻值相等，根据欧姆定律可知，通过两电阻的电流均为
则三电阻最大总功率为
故选B。
6．C
【详解】
设开关接通后，电路中电流为，对于电阻，由欧姆定律得
对于电动机
则
，
电流通过电阻做功为
电流通过电动机做功为
电流通过电阻产生的热量
电流通过电动机产生的热量
因为
所以
，,
故ABD错误C正确。
故选C。
7．D
【详解】
CD．设灯泡正常发光时两端的电压为U，电流为I，由于两图的灯泡都正常发光，则甲图滑动变阻器两端的电压
U1=U甲-U=8-U
由功率公式
P=UI
可知
P1=U1×2I=（8-U）×2I=16I-2UI
乙图滑动变阻器两端的电压
U2=U乙-2U=16-2U
由功率公式
P=UI
可知
P2=U2I=（16-2U）I=16I-2UI
即两电路中滑动变阻器消耗的电功率相等
P1=P2
故C错误，D正确；
AB．两电路消耗的总功率为两个灯泡和滑动变阻器消耗的功率之和，两个灯泡都正常发光，滑动变阻器消耗的功率又相同，即两电路消耗的总功率相等
P甲=P乙
故AB错误。
故选D。
8．C
【详解】
A．电场的定义式适用于任何电场，仅适用于匀强电场，故A错误；
B．电流在任何电路中的电功率，可以用计算，仅在纯电阻电路中可以用来计算，故B错误；
C．说明电动势在数值上等于非静电力把的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，故C正确；
D．参照C项，说明电势差在数值上等于把的电荷从A点移动到点电场力所做的功，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．根据
手机电池标识的mAh是电量的单位，故A错误；
B．电源适配器的充电限制电压是，故B错误；
C．如果工作电流是200mA，手机电池最多能连续工作时间
故C正确；
D．手机充电时会微微发热，说明有很小部分电能被手机充电器转化为内能，故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．由电路图知，只闭合开关S1时，电路中只有小灯泡工作，它的实际功率为1.8W，由图乙知，此时小灯泡两端的电压即电源电压为3V，通过的电流为0.6A，则小灯泡的电阻
A错误；
BCD．再闭合S2后，小灯泡和电阻R并联在电路中，由图乙知，此时通过R的电流为0.3A。那么R消耗的电功率为
P1=UI1=3V×0.3A=0.9W
那么电路的总功率为
P总=P1+PL=0.9W+1.8W=2.7W
在1min内电阻R消耗的电能为
W=P1t=0.9W×60s=54J
CD错误，B正确。
故选B。
11．B
【详解】
C．根据
“111mWh”指的是耳塞电池的能量为，C错误；
AB．根据
可知，单只耳塞的电池容量为30mAh，理论上充满电的充电盒能给两只耳塞充电次数
次
A错误B正确；
D．根据
D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．低温档正常工作时的额定功率
故A正确；
B．中温档正常工作1分钟产生的热量
故B正确；
CD．当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电阻最大，为低温档
当S1闭合，S2悬空时，电路中电阻只有R1，为中温档
所以
当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，为高温档，此时电阻
故C正确，D错误；
故选D。
13．AC
【详解】
AB．根据I-U图线的斜率等于电阻的倒数，所以两电阻阻值之比
R1、R2串联起来接入电路中时电流相等，根据功率公式
得，R1、R2消耗的电功率之比
故A正确，B错误；
CD． R1、R2并联起来接入电路中时电阻两端的电压相等，根据功率公式
得，R1、R2消耗的电功率之比
故C正确，D错误。
故选AC。
14．AD
【详解】
AB．电动机停止转动时，其电路是纯电阻电路，由欧姆定律得，电动机的电阻为
故A正确，B错误；
CD．电动机正常运转时，输入功率为
发热功率为
所以输出功率
故D正确，C错误。
故选AD。
15．AC
【详解】
AB．电热水壶的额定电流
故A正确，B错误；
CD．电热水壶工作十分钟消耗的电能
故C正确，D错误。
故选AC。
16．（1）1000；（2）10；（3）1090
【详解】
（1）电动机消耗的电功率是
P=UI=220V×5A=1100W
（2）电动机产生的热功率是
P热=I2R=52×0.4=10W
（3）电动机对外输出的机械功率是
P机=P-P热=1100W-10W=1090W
17．（1）14V；（2）33W
【详解】
（1）由题意可知，内阻和电阻R上的电压为
由欧姆定律得电路电流为
电阻R两端电压，可得
（2）由于电动机输出功率为
代入数据，解得