4.3电路中的能量转化与守恒学科素养提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word 含答案）

4.3电路中的能量转化与守恒 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．电动汽车、电动自行车由于节能环保及良好的操控性能，越来越被大家认可，但其安全性也引起了大家的关注.某电动汽车的电池组是由约8000个锂电池串并联组成，其部分参数如下表：
最大储能 额定输出功率 额定输出电压 电池组内阻
20kW 400V 0.04～0.12Ω
下列相关说法正确的是（　　）
A．电池组的额定输出电流为5A
B．该车以额定输出功率持续行驶的时间小于2.5h
C．该电池组充满电所储存的能量约为
D．若电池组输出端短路，则瞬间热功率最大可达到400kW
2．如图所示，M为电动机，电流表的内阻不计，恒定电压。当闭合、断开时，电流表A的示数为；当闭合、断开时，电动机的输出功率为，电流表A的示数也为。不计摩擦阻力，下列说法正确的是（　　）
A． B．电动机的内阻为
C．电动机的效率为66.6% D．电动机内阻的发热功率为
3．充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电．充电宝的铭牌通常标注的是“”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量．机场规定：严禁携带额定能量超过的充电宝搭乘飞机．根据以下充电宝铭牌，不能带上飞机的是（　　）
A．“”和“” B．“”和“”
C．“”和“” D．“”和“”
4．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
5．一家庭使用的电热毯电阻阻值为605Ω，当电热毯接入220V的电压时，电热毯在10s内产生的焦耳热为（　　）
A．360J B．600J C．800J D．1200J
6．关于物理公式的适用情况，下列说法正确的是（　　）
A．对任何电场都适用 B．对任何电容器都适用
C．对任何电路都适用 D．对任何电场都适用
7．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
8．阻值分别为2 Ω、4 Ω、8 Ω的三个电阻R1、R2和R3如图连接，电路中a、b两点间电压恒定，当R1功率为2 W时，R3的功率为（　　）
A．0.5 W B．1 W C．4 W D．8 W
9．某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220V 电压下工作。下列说法正确的是（　　）
电吹风额定电压 200W
电吹风额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
A．开关都闭合时电吹风吹冷风
B．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω
C．吹热风时电热丝的功率为990W
D．吹热风时通过电热丝的电流为4A
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．如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L标有“2V，0.4W”，开关S接1，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。则下列判断正确的是（　　）
A．电源内阻为10Ω B．电源效率约为93.3%
C．电动机的正常工作电压为1V D．电动机的内阻为4Ω
12．有三个定值电阻的阻值都是2kΩ、额定功率都是1W，将它们连接成如图所示的混联电路，则相当于一个电阻的对应规格是（　　）
A．6kΩ，3W B．6kΩ，1.5W
C．3kΩ，3W D．3kΩ，1.5W
13．如图所示是某型号的家用电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，该吹风机分为冷风和热风两挡，当打到热风挡时，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。已知电吹风工作电压为220V，吹冷风时的功率为40W，吹热风时的功率为480W，电吹风正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A．电热丝的电阻为110Ω
B．打到热风挡时，只需要闭合开关；打到冷风挡时，只需要闭合开关
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为440J
D．若电动机内阻为484Ω，电动机正常工作时的机械效率为75%
14．某同学测得某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴成β角，则（　　）
A．白炽灯的电阻随电压的增大而增大
B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβ
C．在A点，白炽灯的电功率可表示为
D．在A点，白炽灯的电阻不能表示为
15．如图所示的电源是“恒压源”，合上开关S，其两端的电压U始终保持不变，是定值电阻，M、N是两个电阻箱，当M的接入阻值变小，N的接入阻值变大，下列说法正确的是（　　）
A．两端的电压变小 B．的功率可能不变
C．流过、的电流之和可能不变 D．当、的功率相等时，
二、解答题
16．在如图甲所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r，为定值电阻，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。求：
（1）电源内阻r和电动势E；
（2）定值电阻的最大电功率。
17．如图所示的发光电动玩具车的电路可简化为图所示的电路图，两盏灯泡的规格均为“3V，3W”，若电源的电动势为8V，内阻为1Ω，电动机内阻为0.5Ω，已知玩具车正常工作时两盏灯泡均正常发光，求：
（1）电动机的机械功率；
（2）若玩具车在行驶中车轮被杂物卡住无法转动，则此时电源的总功率是多大？（答案保留1位小数）
参考答案
1．B
【详解】
A. 根据
故A错误；
B．根据
故B正确；
C．该电池组充满电所储存的能量约为
故C错误；
D．若电池组输出端短路，则瞬间热功率最大可达到
故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
A．对定值电阻运用欧姆定律，定值电阻的阻值为
故A正确；
BCD．电动机正常工作时，消耗的电能，一部分转化为内能，一部分转化为机械能
电动机的总功率为
设电动机内阻为r，根据能量守恒有
电动机的效率为
由 得电动机得内阻
故BCD错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．额定能量为
故A不符合题意；
B．额定能量为
故B不符合题意；
C．额定能量为
故C符合题意；
D．额定能量为
故D不符合题意；
故选C。
4．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。
5．C
【详解】
电热毯电阻产生的热量
代入数据解得
Q=800J
故选C。
6．C
【详解】
A．对匀强电场才适用，选项A错误；
B．对平行板电容器才适用，选项B错误；
C．对任何电路都适用，选项C正确；
D．适用于点电荷产生的电场，选项D错误。
故选C。
7．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。
8．A
【详解】
设a、b两点间电压为U，对R1有
解得
U=2V
则R3的功率为
故选A。
9．D
【详解】
A．开关都闭合时，电热丝接入电路发热，电吹风吹热风，故A错误；
B．440Ω显然是用电动机的额定电压除以额定电流得出的，而电动机是非纯电阻元件，不能用欧姆定律计算其内电阻，故B错误；
CD．吹热风时电热丝的功率为
吹热风时通过电热丝的电流为
故C错误，D正确。
故选D。
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】
小灯泡的额定电流为
电阻为
A．当接1时
代入数据解得电源的内阻
r=1Ω
A错误；
B．电源的效率为
B正确；
CD．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
故电动机分的电压为
U动=E-UL-U=(3-2-0.2)V=0.8V
则电动机的内阻为
C、D错误。
故选B。
12．D
【详解】
总电阻
当右侧的一个电阻达到额定功率1W时，左侧两个电阻各消耗的功率为0.25W，则此时整个电路消耗的功率为1.5W，即整个电路的额定功率为1.5W。
故选D。
13．AC
【详解】
A．由题意可知电热丝工作时的电功率为
电热丝的电阻为
故A正确；
B．打到热风挡时，需要同时闭合开关S1、S2；打到冷风挡时，只需闭合开关S2，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正确；
D．电动机正常工作时通过电动机的电流为
电动机的热功率为
电动机正常工作时的机械效率为
故D错误。
故选AC。
14．AC
【详解】
A．由U-I图线可知，随电压增大，通过灯泡的电流增大，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻值，故白炽灯的电阻增大，A正确；
BD．在A点，由欧姆定律可知，白炽灯的电阻可表示为
由于纵坐标与横坐标的意义、标度不同，所以不能用tanα表示电阻值，更不能用tanβ来计算，BD错误；
C．由图可知在A点，白炽灯两端的电压为U0，流过白炽灯的电流为I0，则白炽灯的电功率可表示为U0I0，C正确。
故选AC。
15．AC
【详解】
A．由欧姆定律可知，当M的接入阻值变小，流过、的电流变大，由可得两端的电压变小，故A正确；
B．由可知当N的接入阻值变大，的功率一定变小，故B错误；
C．由欧姆定律可知当N的接入阻值变大，流过的电流变小，结合变大，可知流过、的电流之和可能不变，故C正确；
D．的功率、的功率，当，结合，可得，故D错误。
故选AC。
16．（1），；（2）
【详解】
（1）由图甲知，电压表测定值电阻两端电压，且两端的电压随电流的增大而增大，则图乙中下方图线表示电压表的读数随电流表读数的变化情况，由图线的斜率得
电压表测得的是电源的路端电压，图乙中上方图线表示的读数随电流表读数的变化情况，上方图线斜率的绝对值等于电源的内阻
当电路中电流为时，电压表的读数为，根据闭合电路的欧姆定律得
（2）当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，最大电流为
此时定值电阻消耗的功率最大，最大电功率为
17．（1）5.5W；（2）43.8W
【详解】
（1）由欧姆定律得
由
则
可得
解得
（2）灯泡的电阻
此时电路中的总电阻
则