2019人教版必修第三册第十二章第1节电路中的能量转化（word版含答案）

2019人教版必修第三册 第十二章 第1节 电路中的能量转化
一、多选题
1．如图所示，图线a表示的导体的电阻为R1，图线b表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是（　　）
A．R1:R2＝1:3
B．把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2
C．将R1与R2串联后接于电源上，则功率之比P1:P2＝1:3
D．将R1与R2并联后接于电源上，则通过的电流之比I1:I2＝1:3
2．如图所示，理想降压变压器的副线圈匝数可通过滑片F调节，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，A1，A2为理想交流电流表，保持交流电源的电压U不变。以下说法正确的是（　　）
A．保持F不动，P下移，则两电流表的示数均增大
B．保持F不动，P下移，则两电流表的示数均减小
C．保持P不动，F上移，则两电流表示数均增大，且增大倍数相同
D．保持P不动，F上移，则两电流表示数均增大，但增大倍数不相同
3．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻，则内（　　）
A．充电宝输出的电功率为 B．充电宝产生的热功率为
C．手机电池储存的化学能为 D．手机电池产生的焦耳热为
4．如图所示的电路，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向右移动时，下列说法正确的是（　　）
A．电流表读数变大，电压表读数变小
B．小灯泡L变暗
C．电源的总功率变大
D．电容器C上电荷量变大
5．如图所示，电源电动势E=6 V，内阻，定值电阻与电动机M串联接在电源上，开关闭合后，理想电流表示数为1 A，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻．下列说法中正确的是
A．定值电阻消耗的热功率2 W
B．电动机的输出功率为2.5 W
C．电动机的输出功率为3 W
D．电源的输出功率是6 W
6．下列各种说法中正确的是（　　）
A．通过一段导体的电流是2A，则1分钟内通过该导体截面的电量为120C
B．电动势为1.5V的干电池，表明干电池可以使2C的电量具有3J的电能
C．将金属丝均匀拉长为原来的两倍，金属丝的电阻和电阻率都增大2倍
D．“220V，50W”的电风扇，线圈电阻为0.4Ω，正常工作时每分钟产生的电热约1.24J
二、单选题
7．某阻值为 2Ω的定值电阻，通过的电流为 2A，则 10s内产生的热量是
A．4 J B．40 J C．80 J D．100 J
8．一个阻值为10Ω的电阻，通过它的电流强度为0.5A，则下列说法正确的是（ ）
A．该电阻两端的电压是10V B．该电阻20s内的发热量为50J
C．该电阻1s内的发热量为5J D．该电阻发热功率为50W
9．如图是某品牌吊扇的相关参数，假设吊扇的吊杆下方的转盘与扇叶的总质量为 7 kg, 则吊扇（g=10m/s2）
A．吊扇的内电阻为880Ω
B．以额定功率工作时通过吊扇的电流为0.25 A
C．正常工作时吊扇机械功率等于55 W
D．正常工作时吊杆对转盘的拉力大于70 N
10．如图所示，滑动变阻器的总阻值为，定值电阻的阻值为R，，要使定值电阻的两端电压是电源提供的恒定电压U的一半，滑动触头P应滑到的位置是（　　）
A．距a端处 B．距a端处
C．距a端处 D．无论调到什么位置均不能满足要求
11．汽车在平直路面上由静止开始以a＝2 m/s2的加速度匀加速启动，经过t1＝5s达到额定功率，随后汽车保持该额定功率继续行驶了6s达到最大速度，若人及汽车的总质量m=1000kg，受到的阻力恒为车重的0.2倍，重力加速度g取10 m/s2，以下正确的是（　　）
A．汽车匀加速时的牵引力为4×104N
B．汽车的额定功率42000W
C．该电动汽车在t2时间内行驶的位移大小为45m
D．该电动汽车在t2时间内行驶的位移大小为42m
12．一个小型电动机加上2V电压，电动机没有转动，测得电流为1A；加上12V电压，观察到电动机转动了，则此时流过电动机的电流（　　）
A．小于6A B．大于6A C．等于6A D．无法确定
13．如图所示,三个电阻R1、R2、R3的阻值相同,允许消耗的最大功率分别为8W、5W、4W,此电路中允许消耗的最大功率为( )
A．17W B．16W
C．12W D．15W
14．如图所示，电源电动势E=36V，内阻r=1Ω，电灯上标有“6V，12W”的字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω。接通电源后，电灯恰能正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．电路中的电流大小6A
B．电动机产生的热功率56W
C．电动机的机械效率85.7%
D．电源的输出功率为72W
15．如图所示，电源电动势，小灯泡标有“”，开关接，当变阻器调到时，小灯泡正常发光，现将开关接，小灯泡和电动机均正常工作。则（　　）
A．流过电动机的电流为 B．电动机的内阻为
C．电动机正常工作电压为 D．电动机的输入功率为
三、解答题
16．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时理想电流表和理想电压表的示数分别是I=5A和U=110V，重物P上升的速度v=1.0m/s，重物的质量m=45kg（g取10m/s2）。求：
（1）电动机的输入功率P入；
（2）电动机线圈的电阻R。
17．一台电风扇，内阻为 20 ，接上 220V 的电压后正常工作，消耗电功率为 66W，求：
（1）电风扇正常工作1分钟时有多少电能转化为机械能？有多少电能转化为内能？
（2）如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，电动机消耗的电功率和发热功率分别是 多少？
18．一电动小车质量为m启动过程如图所示，已知小车所受阻力恒定，匀加速到时刻，小车达到额定功率，速度大小为，此后，小车保持功率不变，在时刻达到最大速度为，求
（1）小车在时间内的位移；
（2）小车的额定功率；
19．小型直流电动机（其线圈内阻为r＝2Ω）与规格为“4 V，4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
（1）通过电动机的电流IM；
（2）电动机的输出功率P出；
（3）电动机的效率η。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．AC
【详解】
A．由题图I—U图线可知R1:R2＝1:3，故A正确；
B．把R1拉长到原来的3倍后其电阻变为原来的9倍，等于3R2，故B错误；
C．R1与R2串联后接在电源上，由P＝I2R可知P1:P2＝1:3，故C正确；
D．R1与R2并联后接于电源上，则电流之比I1:I2＝3:1，故D错误；
故选AC。
2．BD
【详解】
AB．保持不动，则次级电压不变，下移时，变阻器在电路中电阻增大，次级电流减小，电流表A2示数减小，电流表A1示数减小，A错误，B正确；
CD．保持不动，上移，则次级电压升高，次级电路电阻不变，次级电流增大，A2示数增大，A1示数增大，两电流表示数均增大；由
可知两者的比值不是定值，因此两电流表示数增大的倍数不相同，C错误，D正确。
故选BD。
3．AC
【详解】
A．充电宝输出的电功率为
故A正确；
B．由于充电宝内阻未知，所以无法计算充电宝产生的热功率，故B错误；
CD．手机电池产生的焦耳热为
手机电池储存的化学能为
故C正确，D错误。
故选AC。
4．AC
【详解】
当滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器的有效电阻减小，电路总电阻减小，电流I增大，内电压增大，外电压U减小。所以电流表读数变大，电压表读数变小，灯泡变亮，电源总功率变大。因为滑动变阻器电压为外电压减去灯泡电压，所以滑动变阻器电压减小，即电容器电压减小，根据可知，电容器C上电荷量变小。
故选AC。
5．AB
【详解】
根据可知定值电阻消耗的热功率为，故A正确；电动机两端的电压：，电动机消耗的电功率为，电动机的输出功率：，故B正确，C错误；电源的输出功率：，故D错误．故选AB.
【点睛】
由P=UI求出电动机输入功率，由P=I2R求出电动机热功率，电动机输入功率与热功率之差是电动机的输出功率．
6．ABD
【详解】
A．通过一段导体的电流是2A，则1分钟内通过该导体截面的电量为
q=It=2×60C=120C
选项A正确；
B．电动势为1.5V的干电池，由
得
W=qE=2×1.5J=3J
则知干电池可以使2C的电量具有3J的电能，故B正确；
C．电阻率是由金属本身决定的，与导体的长度无关。故C错误；
D．220V，50W的电风扇工作时的电流
正常工作时每分钟产生的电热
故D正确
故选ABD。
7．C
【详解】
定值电阻10s产生的热量为：，故C正确，ABD错误．
8．B
【详解】
解：A、由欧姆定律可得该电阻两端的电压：U="IR=0.5×10=5" V．故A错误；
B、由焦耳定律：Q=I2Rt=0.52×10×20=50J．故B正确；
C、D、该电阻发热功率为：P=I2R=0.52×10=2.5W，所以该电阻1s内的发热量为2.5J．故C错误，D错误．
故选B
【考点】焦耳定律；电功、电功率．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题．
【分析】已知电阻的阻值和流过的电流，为纯电阻电路，即可求得流过的电荷量和产生的内能及热功率．
【点评】此题考查纯电阻电路中热功和热功率的计算，将相关的数据代入公式即可，基础题目．
9．B
【详解】
由参数可知额定电压220V，额定功率55W，则额定电流，选项B正确；若电器为纯电阻电路，则电阻为，因电扇不是纯电阻电路，则内阻不等于880Ω，选项A错误；机械功率等于总功率与内阻消耗功率之差，可知正常工作时吊扇的输出机械功率小于55W，选项C错误；吊扇工作时，给空气向下的作用力，空气给电扇向上的反作用力，可知吊杆对转盘的拉力小于重力70N，选项D错误，故选B.
10．B
【详解】
要使定值电阻的两端电压是，根据串联电路电压与电阻成正比的规律，可知变阻器滑片上部分的电阻与下部分和R并联的总电阻相等，设滑动变阻器滑片上部分的电阻为，则滑片下部分电阻为，则
又，解得
故B正确。
故选B。
11．C
【详解】
A．据题意，汽车启动过程的阻力为
汽车先经历匀加速直线运动，由牛顿第二定律
解得牵引力为
故A错误；
B．汽车匀加速直线运动经历t1=5s达到额定功率，其速度为
则额定功率为
故B错误；
CD．在汽车保持额定功率做变加速直线运动的过程，时间，由动能定理
而汽车的最大速度为
联立各式代入数据解得变加速直线运动的位移为
故C正确，D错误。
故选C。
12．A
【详解】
电动机没有转动时是纯电阻电路，根据
得该电动机线圈的电阻为
电动机转动时，电路中消耗的总功率为
故热功率小于总功率
即
故A正确，BCD错误。
故选A。
13．C
【详解】
由于三个电阻的阻值相同，根据P=I2R，可得电阻的电流的大小为，所以8W的电阻的电流最大为，5W的电阻的电流最大为，4W的电阻的电流最大为，由于4W的电阻和5W的电阻并联，之后和8W的电阻串联，所以经过8W的电阻的电流是另外两个的电流的和，由于+＞，所以8W的电阻最先达到最大功率，由于三个电阻的阻值相同，所以并联部分的电阻的大小为R，并联部分的总的电流与8W的电阻的电流相同，根据P=I2R可知，并联部分的总功率为8W的电阻功率的一半，即为4W，所以电路允许消耗的最大功率是8W+4W=12W。
A．17W，与结论不相符，选项A错误；
B．16W，与结论不相符，选项B错误；
C．12W，与结论相符，选项C正确；
D．15W，与结论不相符，选项D错误；
14．C
【详解】
A．因为灯泡恰好能正常发光，所以根据公式
可得
电灯和电动机串联在电路中，所以电路中的电流大小为2A，A错误；
B．根据公式
可得电动机产生的热功率为
B错误；
C．电动机消耗的总功率为
故电动机的机械效率大小为
C正确；
D．电源的输出功率为
D错误。
故选C。
15．A
【详解】
A．小灯泡的额定电流为
电阻为
当接时，由闭合电路欧姆定律可知
代入数据解得
当接时灯泡正常发光，流过的电流为
即流过电动机的电流为，故A正确；
BCD．电源内阻分的电压为
故电动机分的电压为
电动机的输入功率为
电动机的内阻
故BCＤ错误。
故选A。
16．（1）550W；（2）4Ω
【详解】
(1)电动机消耗的电功率为
(2)绳对重物做功的机械功率为
电动机线圈的电阻R的发热功率为
由
得电动机线圈的电阻
17．（1）；108J；（2）2420W
【解析】
【详解】
电风扇工作电流
电风扇正常工作1分钟时，转化为内能的电能
电风扇正常工作1分钟时消耗电能
转化为机械能的电能
如果电风扇的扇叶被卡住，不能转动，电动机消耗的电功率和发热功率相等，
18．（1）；（2）
【详解】
（1）由题可知，在时间内小车做匀加速直线运动，则根据运动学公式可以得到：
位移为：；
（2）小车达到最大速度时牵引力等于阻力，即：
在匀加速阶段由牛顿第二定律得：
由图象可知：
在时刻匀加速到速度最大，此时功率达到额定功率，故：
联立解得：．
点睛：本题的关键是理解机车的启动过程，这道题是以恒定加速度启动，当牵引力等于阻力时，机车达到最大速度，尤其注意根据v-t图象判断机车所处的运动状态．
19．（1） 0.6 A；（2）1.68 W；（3）70%
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律可得，流经灯泡的电流
IL＝
流经电阻R的电流为
IR＝
流经电动机的电流为
IM＝IR－IL
解得
IM＝0.6 A
（2）电动机消耗的总功率
P电＝ULIM＝4×0.6 W＝2.4 W
电动机的热功率为
电动机的输出功率
P出＝P电－P热
解得：
P出＝1.68 W
（3）根据公式，可得电动机的效率为
η＝×100%＝×100%＝70%
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页