12.1电路中的能量转化 学科素养提升练（word版含答案）

12.1电路中的能量转化 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，R1＝R3＜R2＝R4。在A、B两端接上电源后，比较各电阻消耗电功率P的大小（　　）
A．P1=P3P1>P4>P3
C．P2>P1>P3>P4 D．P1>P2＞P4>P3
2．小电珠与电动机并联接入电路，两者均正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2则（　　）
A． B． C． D．
3．下列家用电器中把电能主要转化为内能的是（　　）
A．电风扇 B．电饭锅 C．洗衣机 D．吸尘器
4．“电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比．”这个规律用公式表示为。通过实验发现这个规律的物理学家是（　　）
A．牛顿 B．奥斯特 C．法拉第 D．焦耳
5．电阻 R 和电动机 M 串联接到电路中， 已知电阻 R 跟电动机线圈的电阻值相等．通电后电动机正常工作．设电阻 R 和电动机 M两端的电压分别为 和；经过时间 t，设电流通 过电阻 R 和电动机 M 产生的热量分别为 Q1和 Q2．则（　　）
A．U1C．U1=U2，Q16．如图所示电路中，电源电动势E = 9 V，内阻r = 1 Ω。M为直流电动机，其线圈电阻R = 1 Ω，限流电阻R′ = 3 Ω。当电动机正常工作时，理想电压表示数为 1.5 V。则电动机的输出功率是（　　）
（　　）
A．3.25W B．3.50W C．3.75W D．49W
7．如图所示，是2021年市场上出现的某新款智能手表，其平均充电电压为5.0V，充电电流为1000mA。如果每3天要为手表充电2小时，当地电价为0.60元/度，则一年要用的电费约是（　　）
A．0.08元 B．0.8元 C．8元 D．80元
8．一个定值电阻R两端加上电压U1，经2s时间通过的电荷量为0.2C，消耗的电能为0.6J。要在2s时间内通过电阻R的电荷量为0.4C，则其两端需加的电压U2为（　　）
A．1V B．3V C．6V D．9V
9．小文欲选购一台耗电量低、冷冻能力强的电冰箱。根据表1几种电冰箱的部分技术参数，建议小文购买的型号是（　　）表1几种电冰箱的部分技术参数
型号 BCD-186N（甲） BCD-208N（乙） BCD-228N（丙） BCD-256N（丁）
冷冻能力（kg/24h） >4.0 >6.0 >6.0 >6.0
耗电量（kW-h/24h） 1.30 1.30 1.35 1.38
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
10．如图所示是快递分拣点的装置示意图，先将货物运送到水平传送带，再由电动机竖直方向搬运。假定货物运送到水平传送带时的速度为0，传送带始终以传动，货物与传送带的动摩擦因数，传送带足够长。假设货物到达电动机附近时水平速度瞬间减为0，然后直流电动机以的恒定速度竖直向上搬运。已知重物的重力，电源电动势，不计电源内阻，电路中的电流，，则下列说法正确的是（　　）
A．电动机线圈的电阻为
B．电动机的效率为75%
C．货物在传送带上前内的位移为
D．货物在传送带上一直受到动摩擦力作用
11．锂电池能量密度高、绿色环保。现用充电宝为一手机锂电池（图甲）充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为，输出电流为，该锂电池的内阻为，则（　　）
A．充电宝输出的电功率为 B．电能转化为化学能的功率为
C．锂电池产生的热功率为 D．锂电池产生的热功率为
12．三个阻值相同的电阻，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．
13．如图所示的电路中，电源的输出电压恒为U，电动机M线圈电阻与电炉L的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是（　　）
A．电炉放出的热量与电动机放出的热量相等
B．电炉两端电压小于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率
14．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（　　）
A．加热状态时是用、同时加热的
B．当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
C．要使电饭锅在保温状态时的总功率为加热状态时的一半，R1：R2应为
D．要使在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1：R2应为
15．夏天天气炎热，为了迎合消费者的需求，制造厂家推出各式各样的微型电风扇，有手持式的也有挂脖式的。某研究小组为了研究小电风扇的电动机性能，设计了如下图所示的实验电路，其中电源的电动势为，内阻为，小灯泡的额定电压为，额定功率为，闭合开关，当开关S接1时，灯泡正常发光，电动机正常工作；当开关S接2，电阻箱阻值调到时电动机停止转动，此时电源的输出功率达到最大值，则（　　）
A．电动机的内阻为 B．电动机正常工作时两端的电压为
C．电动机正常工作时的输出功率为 D．开关S接1时电源的效率为87.5%
二、解答题
16．如图所示，线路两端的电压U=220V，每条输电线的电阻均为r=5Ω，A、B为两个一样的电炉，它们的电阻均为200Ω，求：
（1）电炉A两端的电压；
（2）电炉A的功率。
17．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，重物受到重力为20N。不计摩擦力，求：
（1）电动机的输入功率和线圈电阻上消耗的热功率各是多少？
（2）电动机的输出功率和效率各是多少？
（3）电动机可以把重物以多大的速度竖直向上提升？
参考答案
1．C
【详解】
R3与R4并联，电压相等，R3得知
通过R1的电流大于通过R3的电流，R1=R3，根据公式
得知
R1与R2串联，电流相等，而R1得知
所以
故ABD错误。C正确。
故选C。
2．B
【详解】
A．小电珠与电动机并联接入电路，所以
故A错误；
BCD．对小电珠，由欧姆定律可得
电动机正常工作时，由于线圈切割磁感线产生反电动势，所以
所以
故B正确，CD错误。
故选B。
3．B
【详解】
电流做功的过程，实际上就是能量转化的过程，消耗电能转化成其它形式的能。在常见的家用电器中，洗衣机、电风扇和吸尘器主要是把电能转化为机械能；电饭锅主要是把电能转化为内能，故ACD错误B正确。
故选B。
4．D
【详解】
通过实验发现这个规律的物理学家是焦耳，这个规律称为焦耳定律。
故选D。
5．A
【详解】
电动机和电阻串联，电流相等，根据焦耳定律
可得
对于电阻由欧姆定律得
对于电动机，由其工作原理知
则
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．A
【详解】
通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同，由
电动机两端电压
电动机的输出功率
故选A。
7．B
【详解】
手表充电一次所耗电的电能为
故一年所需的电费为
故选B。
8．C
【详解】
根据电功的表达式和欧姆定律有
，
得
电阻不变，电流与电压成正比，则
所以
故选C。
9．B
【详解】
由图可知乙、丙、丁冷冻能力较强，甲的冷冻能力最弱，耗电量乙的最低，综合考虑建议小文购买的型号是乙，故B正确，ACD错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．设电动机线圈的电阻为，根据功率关系可得
解得
A错误；
B．电动机的效率为
B正确；
C．货物在传送带上做匀加速运动的加速度为
货物加速至与传送带共速所用时间为
此过程货物运动的位移为
接着货物匀速运动1s通过的位移为
故货物在传送带上前2s内的位移为
C错误；
D．货物与传送带共速后做匀速运动，不再受摩擦力作用，D错误。
故选B。
11．B
【详解】
A．充电宝输出的电功率为，选项A错误；
B．电能转化为化学能的功率为，选项B正确；
CD．锂电池产生的热功率为
选项CD错误；
故选B。
12．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。
13．AB
【详解】
A．电动机M与电炉L串联，电流相等，电阻相等，根据
可知，电炉放出的热量与电动机放出的热量相等，A正确；
BC．设电动机M线圈电阻与电炉L的电阻均为R，电路中电流为I，根据欧姆定律得：电炉两端的电压
电动机是非纯电阻电路，其电压
则有
所以电炉两端电压小于电动机两端电压，C错误B正确；
D．电动机消耗的功率
电炉消耗的功率
则
即电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，D错误。
故选AB。
14．BCD
【详解】
AB．如题图所示，由
得，当接通S时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开S时，电阻变大，功率变小，处于保温状态，故A错误，B正确；
C．要使电饭锅在保温状态时的总功率为加热状态时的一半，则
R1：R2应为，故C正确；
D．使在保温状态时的功率为加热状态的一半，由
P=I2R
可得：电阻R2在保温与加热状态下的电流之比，所以
则
故D正确。
故选BCD。
15．AD
【详解】
A．设电动机内阻为R2，电源的输出功率
可知，当电源内阻与外电路电阻相等时，电源的输出功率达到最大值，则有
可得
故A正确；
B．电动机正常工作时，电路中的电流
则电动机正常工作时两端的电压为
故B错误；
C．电动机正常工作时的输出功率为
故C错误；
D．开关S接1时电源的效率为
故D正确。
故选AD。
16．（1）200V；（2）200W
【详解】
（1）电路中总电阻
由
得线路电流
根据
得电炉A两端的电压
（2）电炉A得功率由
得
17．（1）5W；1W；（2）4W；80%；（3）0.2m/s
【详解】
（1）电动机的输入功率
线圈电阻上消耗的热功率
（2）电动机的输出功率
效率
（3）根据
可得
v=0.2m/s