2019人教版必修第三册第十二章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化同步练习（word版含答案）

2019人教版必修第三册 第十二章 电能 能量守恒定律 第1节 电路中的能量转化 同步练习
一、多选题
1．如图所示，一小型直流电动机M的线圈绕阻，定值电阻R0=1.5Ω，电源的电动势，内阻，理想电流表的示数为，下列说法中正确的是（ ）
A．电动机的发热功率为
B．电动机消耗的电功率为
C．电动机两端的电压为
D．每分钟内电动机输出的机械能为
2．如图所示，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“、”字样，假设工作时电源（不计内阻）的输出电压恒为，额定输出功率，由于电动机发热造成的损耗（其它损耗不计），电动自行车的效率为80%，则下列说法正确的是（　　）
A．额定工作电流为 B．电池充满电后总电量为
C．自行车电动机的内阻为 D．自行车保持额定功率行驶的最长时间是
3．图（a）所示为灯泡L的特性曲线，、为定值电阻．如果把这三个用电器并联后接在恒压电源的两端，三个用电器消耗的电功率均为P．现将它们连接为如图（b）所示的电路，再接在该电源的两端，设灯泡L和电阻、消耗的电功率分别是、、，下列判断中正确的是（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成．当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W，关于该电吹风，下列说法正确的是
A．电热丝的电阻为55 Ω
B．电动机的电阻为
C．当电吹风热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为
D．当电吹风热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
5．一直流电动机正常工作时两端的电压为U，通过的电流为I，电动机线圈的电阻为r，该电动机正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A．I、U、r三个量间满足 B．电动机消耗的电功率为
C．电动机的发热功率为 D．电动机的输出功率为
6．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q。此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为（　　）
A．nvSt B．nqvt C． D．
二、单选题
7．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。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0.5A和1.0V。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2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时的机械功率为（　　）
A．40W B．44W C．47W D．48W
8．电动平衡车如今非常受年轻人的喜爱，已慢慢成为街头的一种时尚，某款电动平衡车部分参数见下表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率为60%，则该电动平衡车（ ）
产品名称 骑客 充电方式 有线充电
电池容量 5000mAh 充电器输出 直流24V/1000mA
续航里程 40km 额定功率 40W
行驶速度 ≤20km/h 工作电压 24V
A．电池从完全没电到充满电所需时间约为8.3h
B．最多能储存的能量为4.32×105J
C．充满电后能工作5h
D．充满电后能工作3h
9．如图直线A为电源的伏安特性曲线，直线B为电阻R的伏安特性曲线，用该电源和该电阻组成一个闭合电路，以下说法不正确的是( )
A．电源内阻为
B．电源电动势为3V
C．电源的效率是
D．电源输出功率为6W
10．在如图所示电路中，电源电动势E=12V，电源内阻r为1.0Ω，电路中的电阻R为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω。闭合开关S后，电动机转动，理想电流表的示数为2.0A。则以下判断中正确的是（　　）。
A．电动机两端的电压为1.0V
B．电源两端的电压为2.0V
C．电动机的输出功率为14W
D．电动机消耗的电功率为14W
11．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
12．将一只“220V，100W”的小电动机，一台“220V，100W”的电视机，一把“220V，100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过它们产生的热量最多的是( )
A．电动机 B．电烙铁 C．电视机 D．一样多
13．如图，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“48V，12Ah”字样。它正常工作时电源输出电压为40V，额定输出功率240W。由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为80%，不考虑其它部件的摩擦损耗。已知人与车的总质量为76.8kg，自行车运动时受到阻力恒为38.4N，自行车保持额定功率从静止开始启动加速到最大速度所前进的距离为10m，下列正确的是（　　）
A．额定工作电流为5A，电源内阻为1.6Ω
B．自行车电动机的内阻为5Ω
C．自行车加速的时间为7s
D．自行车保持额定功率匀速行驶的最长时间约为2.4h
14．随着我国人民生活水平的不断提高,家庭中使用的电器越来越多,下列电器中主要应用电流热效应工作的是( )
A．电风扇 B．电饭煲 C．录音机 D．电视机
15．汽车蓄电池供电简化电路图如图所示，当汽车启动时，启动开关S闭合，电动机工作，则S闭合后（　　）
A．车灯会变亮
B．蓄电池输出功率减小
C．蓄电池总功率增大
D．电动机对外做功的功率等于其消耗的功率
16．下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容. 根据表中的信息，可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为
型 号 DF-938 额定功率 900 W
额定电压 220 V 额定容量 1.2 L
A．6.8 A B．4.1 A C．1.2 A D．0.24 A
17．电动汽车由于节能环保的重要优势，越来越被大家认可。电动汽车储能部件是由多个蓄电池串联叠置组成的电池组，如图所示。某品牌电动小轿车蓄电池的数据如下表所示。下列说法正确的是（　　）
电池只数 输入电压 充电参数 放电时平均电压/只 电池容量/只
100只 交流220 420V，20A 3V 120Ah
A．电池容量的单位Ah就是能量单位
B．该电池组充电时的功率为4.4kW
C．该电池组放电时的功率为60W
D．该电池组充满电所储存的能量为1.296×108J
三、解答题
18．某同学欲测量一个量程为6V的电压表的电阻RV（在2000Ω~4000Ω之间），他设计了如图甲所示电路．其中电源为三节干电池（内阻小于2Ω），R0是2000Ω的定值电阻．他的操作如下：先闭合开关S1、S2，读出电压表示数U1；再断开S2，读出电压表的示数U2．
（1）若该同学测出的数据为U1=4．50V，U2=2．50V，则该同学测出的RV= Ω．
（2）若该同学用如图乙所示的若干节串联的“番茄电池”（电动势在4~5V之间，内阻约为1100Ω）代替干电池，依然用上述方案，则他 （填“能”或“不能”）测量出RV．
19．如图为一玩具起重机的电路示意图。电源电动势为E=6V，内阻为r=1Ω，电阻R=3Ω，闭合开关S，电动机M以0.2m/s的恒定速度竖直向上提升一质量为0.5kg的物体，此时电路中的电流为0.5A，不计一切摩擦阻力，重力加速度g=10/s2。求：
（1）电动机M的电功率；
（2）电动机M的内阻。
20．一台电动机，线圈的电阻是4 ，当它两端所加的电压为220 V，通过的电流是5 A，求：
（1）这台电动机发热的功率；
（2）这台电动机的机械效率（保留一位小数）。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．ABD
【解析】
【分析】
在计算电功率的公式中，总功率用P=IU来计算，发热的功率用P=I2R来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的．
【详解】
A．电动机的发热功率为，选项A正确；
BC．电动机两端电压：UM=E-I(R0+r) =6V，则电动机消耗的电功率为P=IUM=12W，选项B正确，C错误；
D．每分钟内电动机输出的机械能为E机=（P-P热）t=(12-4)×60J=480J，选项D正确；
故选ABD.
【点睛】
对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的．
2．AD
【详解】
A．由P=UI可知，额定电流
A正确；
B．电池充满电后总电量为
Q=10Ah=10×3600C=3.6×104C
B错误；
C．电动车的热功率
P热=20%P=180×0.2=36W
则由
P热=I2r
可得
r==1.44Ω
C错误；
D．根据电池容量Q=10Ah，电流为5A，则可得
D正确。
故选AD。
3．ABD
【详解】
A．L与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，此时三个电阻的阻值相等；当将它们连接成如图(b)所示的电路，接在该电源的两端时，L的电压小于电源的电压，由(a)图象可知，灯泡的电阻减小，则有
而RL与R2并联，电压相等，可知，电流
又
得到
由
可得
故A正确；
B．由
可得
故B正确；
C．由
得
由于
得
故
可知
故C错误；
D．由于
则
得
而串联电路电流相等，则
由
知
故D正确。
故选ABD。
4．AD
【详解】
A．电机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为
由可知
故A正确；
B．电机为非纯电阻电路故不能用求，故B错误；
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为
故C错误；
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为，故D正确。
故选AD。
5．BC
【详解】
A．由于电动机是非纯电阻性电路，因此不满足
A 错误；
B．电动机输入功率就是电动机消耗的功率，因此消耗的功率为
B 正确；
C．根据焦耳定律，电动机发热的功率
C正确；
D．电动机的输出功率
D错误。
故选BC。
6．AC
【详解】
AB．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为单位体积的自由电子数乘以体积，即
A正确，B错误；
CD．根据电流的定义式
则通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
C正确，D错误。
故选AC。
7．A
【详解】
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
电动机正常运转时，输入的电功率为
发热功率为
所以输出功率为
故选A。
8．B
【详解】
A. 由表格内的数据可知，电池的容量是5000mAh，即为：
充电器输出电流为：
所以充电的时间为：
故A错误；
B. 最多能储存的能量为：
故B正确；
CD. 电动平衡车的额定功率为40W，所以工作的时间：
故C错误，D错误．
9．D
【解析】
【详解】
AB. 由图可知，电源电动势为，电源内阻为：
故选项A，B不符合题意；
CD. 用该电源和该电阻组成一个闭合电路，电路中的电流为，路端电压为
则电源输出功率为：
电源总功率是：
总
根据电源的效率定义可得：
故选项C符合题意，D不符合题意。
10．D
【详解】
A．有题意可知，电路中的电流为2.0A，则电动机两端的电压为
故A错误；
B．电源两端的电压为
故B错误；
C．电动机的输出功率为
故C错误；
D．电动机消耗的电功率为电动机的输入功率，则有
故D正确。
故选D。
11．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。
12．B
【详解】
因为电源电压U=220V，则三种用电器的实际功率P=P额=100W，由W=Pt可知，在相等时间t内，三种用电器消耗的电能相同；电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电视机将主要将电能转化为光能和声能，电烙铁将电能全部转化为内能，则产生热量最多的是电烙铁．
点睛：分别接入220V的电路中，三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率）、通电时间相同，根据W=Pt可知消耗的电能相同，通过分析三种用电器使用时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器．
13．C
【详解】
A．正常工作时电源输出电压为40V，额定输出功率240W，则额定工作电流
电源内阻
故A项错误；
B．设电动机的内阻为，电动机的效率为80%，则
解得
故B项错误；
C．设自行车加速的时间为t，对自行车的加速过程应用动能定理得
又
解得
故C项正确；
D．自行车保持额定功率匀速行驶的最长时间
故D项错误。
14．B
【解析】
电饭煲工作时，电能转化为内能，利用电流的热效应．符合题意．电风扇工作时，主要是电能转化为机械能．录音机工作时，电能主要转化为声能．电视机主要将电能转化为声能和光能．
故选B．
点睛：本题考查电流的热效应，利用电流的热效应工作的家用电器工作时，电能转化为内能，这是判断的关键.
15．C
【详解】
A．启动开关S闭合，外电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，则车灯会变暗，A错误；
B．由于电池的内电阻与外电阻大小关系不确定，因此蓄电池输出功率增大还是减小无法确定，B错误；
C．根据功率公式
由于启动开关S闭合，外电阻减小，总电流增大，故蓄电池总功率增大，C正确；
D．由于电阻机有内阻，则有热功率，故电动机对外做功的功率小于其消耗的功率，D错误。
故选C。
16．B
【详解】
热水壶正常工作时的电流
故选B．
17．D
【详解】
A．根据
电池容量的单位Ah不是能量单位，是电荷量单位，所以A错误；
B．该电池组充电时的功率为
所以B错误；
C．该电池组放电时的功率为
所以C错误；
D．该电池组充满电所储存的能量为
所以D正确；
故选D。
18．（1）2500 （2）不能
【详解】
试题分析：（1）闭合S2时，电阻R0被短路，由全电路的欧姆定律；断开S2时，，联立解得：，带入数据可得．
（2）通过上述原理可知，若未知量为RV、r两个，则能求出RV；而未知量为E、RV、r三个，则无法解出RV的值，故不能测出．
考点：考查比较法测电阻．
【名师点睛】掌握常见的几种测量电阻的方法：伏安法、比较法、替代法、伏伏法、安安法．
19．（1）2W；（2）4Ω
【详解】
（1）设电动机M两端的电压为UM，由闭合电路欧姆定律
E=I（R+r）+UM
电动机M的电功率
PM=UMI
解得
PM=2W
（2）电动机M的输出功率
P出=Fv=mgv
PM=P出+I2rM
解得
rM=4Ω
20．(1)100W；(2)
【详解】
(1)这台电动机发热的功率
(2) 这台电动机的电功率
输出功率为
这台电动机的机械效率
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页