4.3电路中的能量转化与守恒 课后练习（word 含答案）

4.3电路中的能量转化与守恒
一、选择题（共15题）
1．下列电器中主要是利用电流通过导体产生热量工作的是（ ）
A．电冰箱 B．吸尘器 C．电风扇 D．电饭煲
2．晶晶的爸爸从国外带回来一个电饭锅,电饭锅上标着“110 V 1000 W”．该电饭锅正常工作1min，消耗的电能是( )
A．6×104 J B．1.1×105 J C．6.6×106 J D．545.4 J
3．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，闭合开关S，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V，重新调节R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，电压表、电流表均为理想电表，则这台电动机正常运转时的输出功率为（　　）
A．32W B．44W C．47W D．48W
4．把四个完全相同的电阻串联后接入某恒压电路中，消耗的总功率为P，再把它们并联后又接回该电路中，则消耗的总功率为（ ）
A．P B．4P C．8P D．16P
5．四个相同的灯泡按如图所示连接，关于四个灯泡的亮度，下列结论中正确的是（ ）
A．A与B灯一样亮 B．A与C灯一样亮
C．C与D灯一样亮 D．B与D灯一样亮
6．国家航天局消息，"嫦娥四号”着陆器于 2019 年 7 月 26 日 19 时 12分成功完成唤醒设置，进入第8月昼工作期。"嫦娥四号”的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应，在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，则每秒照射到单片单晶硅太阳能电池上太阳光的能量大约是（　　）
A．0.48J B．0.12J C．0.26J D．0.52J
7．如图所示，电源电动势E=7V，内阻r=0.5Ω，标有“5V，10W”的灯泡L恰好正常发光，电动机线圈电阻R0=0.5Ω。则电动机输出的机械功率为（　　）
A．8W B．10W C．20W D．28W
8．按如图甲所示连接电路，实验中闭合电键S后，逐渐调节电阻箱的电阻，并记录阻值R和电流表的示数I，用描点法得如图乙所示其电I电阻R的图像。当电阻箱阻值时，则此时电阻箱消耗的电功率为
A． B． C． D．
9．2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义。新自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，根据所学知识判断，正确的选项是（　　）
A．“伏特”是国际单位制中的基本单位 B．“电子伏特”表示的是能量的单位
C．“毫安时”表示的是电流的单位 D．“瓦特”是国际单位制中的基本单位
10．如图，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻rA．R2消耗的功率变小
B．R3消耗的功率变大
C．电源的总功率变大
D．电源内阻消耗的功率变小
11．一只普通的家用照明白炽灯正常发光时，通过它的电流与下列哪一数据较为接近（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示是利用DIS测定电动机效率的电路．图中方框A、B为传感器，实验中，通过通过A、B测得的物理量的数值分别是X、Y，由于电动机的转动使质量为m的物体在t时间内匀速上升了h高度，则以下说法正确的是（　　）
A．A为电流传感器
B．B为电压传感器
C．电动机的输出功率为xy
D．电动机的效率为
13．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫．如图为某品牌的扫地机器人，已知其电池容量3000mAh，额定工作电压12V，额定功率18W，则下列说法正确的是（ ）
A．扫地机器人的电阻是8Ω
B．题中“mAh”是能量单位
C．扫地机器人正常工作时的电流是1.5A
D．扫地机器人充满电后能够连续正常工作的最长时间约为2h
14．图甲是手机用锂电池，图乙是某型号超级电容器，两者的内阻均不计．如果将充满电的甲和乙的电量完全放完，甲可以释放电量Q1，同时对外做功W1：乙可以释放电量Q2.同时对外做功W2．则以下关系正确的是
A．Q1> Q2 B．Q1< Q2 C．W1> W2 D．W1< W2
15．中国科技馆有一个“会发电的衣服”的展台，在展台中可以做模拟“发电纤维发电” 的实验．实验过程及现象如下：踩动踏步机踏板，带动压电薄膜振动，使得一些与压电薄膜相连的小灯发光；增大踩动踏板的频率，压电薄膜振动得更剧烈，发光小灯的数量增加．则下列四个选项中，判断正确的是（ ）
A．压电薄膜振动时可以产生电压
B．小灯发光说明振动的压电薄膜中产生了电流
C．发光小灯的数量与踩动踏板的频率有关
D．增大踩动踏板的频率，压电薄膜发电的总功率变小
二、填空题
16．如图所示是LG微波炉的部分技术参数，这个微波炉正常工作时的电压为________ V；当使用微波挡工作时，微波炉的额定电流是_________A；如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30min则做道菜需要消耗__________________kW·h的电能．
17．一电动自行车电瓶电动势为36V，容量为10A h，夏天骑行时，车速为20km/h，放电电流为5A，则最大行驶路程为_____km，受到的阻力为_____N；冬天骑行时，车速为16km/h，放电量仅为夏天的70%，放电电流为夏天的80%，则最大行驶路程为_____km。
18．某品牌电动自行车的主要技术数据如右表所示。当该电动自行车在额定状态下以v=20km/h的速度行驶时，电动机的输入功率为________W；若不计电动自行车自身机械损耗，则此时自行车受到的牵引力约为_________N。
自重 40（kg） 额定电压 48（V）
载重 75（kg） 额定电流 12A
最大运行速度 20（km/h） 额定输出功率 350（W）
19．如图所示，电解槽A与电阻R并联后接到电源上，电源的电动势E=120V，内阻r＝1Ω，电阻R＝19Ω，电解槽电阻r′＝0.5Ω。S闭合时电阻R消耗的功率为475W，则此时通过电阻R的电流为______A，电解槽中电能转化为化学能的功率为______ W。
三、综合题
20．在图示电路中，电源电动势E=36V、内阻r=2Ω，电阻R=6Ω，平行金属板A、B水平正对放置，A、B两板间的距离d=0.2m。一电荷量q=－5×10-3C、质量m=6×10-2kg的带负电小球以初速度v0水平向左射入两板间，恰好做匀速直线运动。取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。
（1）求滑动变阻器接入电路的电阻R1；
（2）调节滑动变阻器，使滑动变阻器消耗的电功率最大，求滑动变阻器接入电路中的阻值R2和滑动变阻器消耗的最大功率Pmax。
21．如图所示，电源电动势E=14V，内电阻r=1Ω，电灯规格为“2V 4W”，电动机线圈的电阻为，当可变电阻R=1Ω时，电灯和电动机都正常工作，求：
（1）电动机的额定功率；
（2）电动机输出的机械功率；
22．如图所示，电源的电动势E=110V，定值电阻R1=20Ω，电动机内阻R0=1Ω，电键S1始终闭合。当电键S2断开时，通过电阻R1的电流为5A；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是320W。求：
（1）电源的内阻；
（2）当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。
23．有两盏白炽灯，A标有“110V，100W”，B标有“110V，40W”。要使它们能在电压为220V的电路中正常发光，应如何连接？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
试题分析：利用电流通过导体产生热量工作的是电饭煲，不是吸尘器，电风扇和电冰箱，可根据能量是如何转化的分析．
解：电饭煲是利用电流的热效应，即利用电流通过导体产生热量来加热食物的，电能转化为内能．而吸尘器，电风扇和电冰箱的工作原理不是利用电流的热效应来工作的，它们工作时，一部分电能转化为内能，大于部分电能转化为其他形式的能．故ABC错误，D正确．
故选D
2．A
【详解】
1min=60s，从铭牌上可知功率为1000W，根据公式可知1min消耗的电能为．
3．A
【详解】
电动机停止转动时，电能完全装化为电热，电动机为一电阻，根据欧姆定律得
正常运转后，其输出功率为
故选A。
4．D
【详解】
设每个电阻的阻值为R，电路的电压为U，则四个电阻串联时，则有 P=；四个电阻并联时，则有 ，解得P′=16P，故选D．
5．D
【详解】
A灯的电流大于B灯、C灯的电流，则功率公式P=I2R，A灯比B灯、C灯亮；B、D两灯串联，电流相等，一样亮；C灯的电压大于B、D的电压，由公式可知C灯比B、D两灯亮，所以A灯最亮，C灯次之，B与D灯最暗且亮度相同．
故应选：D．
6．C
【详解】
太阳能电池每秒产生的电能为
则每秒照射到单片单晶硅太阳能电池上太阳光的能量大约是
故选C。
7．A
【详解】
通过电源的总电流为
通过灯泡的电流
通过电动机的电流
IM=I-IL=2A
电动机输出的机械功率为
故选A。
8．A
【详解】
根据乙图可知，当电阻箱阻值时，此时电流为0.2A，则此时电阻箱消耗的电功率为
故A正确，BCD错误。
故选A。
9．B
【详解】
A．伏特是电压的单位，是导出单位，A错误；
B．结合
“电子伏特”表示的是能量的单位，B正确；
C．根据
“毫安时”表示的是电量的单位，C错误；
D．瓦特是功率的单位，是导出单位，D错误。
故选B。
10．C
【详解】
C为滑动变阻器的中点，滑动头在此点时，总电阻最大，将滑动变阻器的滑片由c点向a滑动，总电阻减小，总电流增大，R1和电源内阻分的电压增大，电源内阻消耗的功率变大，并联电路电压减小，R3所在支路电阻增大，电压减小，故电流减小，R3消耗的功率减小，而R2的电流增大，所以R2的功率增大，由公式可知，电源总功率变大，故选C．
11．D
【详解】
普通家用照明白炽灯泡，一般为“”，正常工作时，电压为，功率为，由公式
得
故D正确，ABC错误。
故选D。
12．D
【详解】
A与计算机相连，是数据采集器；B与电动机并联，是电压传感器；C与电动机串联,是电流传感器，故AB错误；电压表读数是X，电流表读数是Y，故电动机输入功率为: ;消耗的电能是 ，产生的机械能等于重力势能的增加量，故效率为: ，故C错误，D正确；综上所述本题答案是D.
13．CD
【详解】
A.扫地机器人是非纯电阻用电器,欧姆定律不适用,无法计算扫地机器人的电阻,故A错误;
B.mA是电流的单位,h是时间的单位,由 可以知道,“mAh”是电荷量的单位,故B错误;
C.由可得,扫地机器人正常工作时的电流 ,所以C选项是正确的;
D.由可得,扫地机器人充满电后一次工作时间
,故D正确；
综上所述本题答案：CD
14．BC
【详解】
A、B、手机锂电池放电的电量，电容器的放电电量，比较可得，故A错误，B正确；C、D、锂电池对外做功，电容器对外做功释放电场能；比较可得，故C正确，D错误.故选BC.
15．ABC
【详解】
A、压电薄膜振动时产生电压（电动势）点亮灯泡，故A项正确；
B、小灯发光说明电路有电流存在，故B项正确；
C、有题干增大踩动踏板的频率，压电薄膜振动得更剧烈，发光小灯的数量增加可知C项正确；
D、点亮的小灯增多，应该是总功率变大．故D错误
综上所述，本题的正确答案是ABC．
16． 220 5 0.55
【详解】
由铭牌数据可知额定功率和额定电压：
P=1100W，U=220V
根据电功率常用计算式P=UI得：
；
P=1100W=1.1kW，t=30min=
根据电功率的定义式 得：
W=Pt=1.1kW×0.5h=0.55kW h．
17． 40 32.4 28
【详解】
放电时间
故最大行驶路程为
s=vt=20×2km=40km
自行车的功率
P=UI=36×5W=180W
速度最大时，汽车受到的拉力和阻力相等，则有
冬天行驶时，最长行驶时间
则最大行驶路程为
sm=v′t′=16×1.75km=28km
18． 576W 63N
【详解】
电动自行车在额定状态下以v=20km/h的速度行驶时，电动机的输入功率为
电动机的输出功率为350W，根据P出=Fv得
19． 5 1700
【详解】
根据P=I2R可得通过电阻R的电流为
路端电压
U=IRR=95V
总电流
则电解槽的电流
I1=I-IR=20A
电解槽中电能转化为化学能的功率为
20．（1）16Ω；（2）8Ω，40.5W
【详解】
（1）小球在电场中恰好做匀速直线运动，由平衡条件有
①
A、B两板间的电压为
②
由闭合电路欧姆定律可得
③
A、B两板间的电压
④
联立①②③④解得
⑤
（2）根据闭合电路欧姆定律有
⑥
滑动变阻器两端的电压为
⑦
滑动变阻器消耗的功率为
⑧
联立⑥⑦⑧可得
⑨
根据数学知识可知，当时，滑动变阻器消耗的功率最大，此时
⑩

21．（1）16W；（2）14W
【详解】
（1）通过灯泡的电流为
电动机的电压为
电动机的额定功率为
，
代入数据联立解得
（2）电动机输出的机械功率
代入数据解得
22．（1）2Ω；（2）15A，759W
【详解】
(1)当电键S2断开时，通过电阻R1的电流为I1=5A，R1两端的电压
电源的内阻为
(2)当电键S2闭合时，电阻R1的功率
解得
此时流过电源的干路中电流为
通过R1的电流为
通过电动机的电流为
则电动机的机械功率为
23．若不考虑电能的损耗，我们可以用一个电阻与灯A电阻相同的电阻器与灯A串联，用一个电阻与灯B电阻相同的电阻器与灯B串联，然后将此两电路并联在220V电路中，灯A和灯B都能正常发光，但这时电路的总的电功率达到了280W，如图（甲）所示。由于电路电压恰是两灯额定电压的两倍，要使两灯的实际电压等于额定电压，两部分电阻要相等，由于，所以B灯并联一个电阻，使和并联后阻值等于，也可满足题设条件，如图（乙）所示。为使两灯正常发光，第一种连接方式按图（甲）所示因为
则用与灯A串联，用与灯B串联，然后两电路并联后接入电路。为使两灯正常发光，第二种连接方式按图（乙）所示，则
则用与灯B并联后和灯A串联接入电路即可