4.3 电路中的能量转化与守恒同步练习（Word版含答案）

4.3电路中的能量转化与守恒
一、选择题（共15题）
1．下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是（　　）
A．Q=UIt B．Q=I2Rt C． D．W=Pt
2．如图是常见的LED显示屏．现有一显示屏是由某种型号的LED灯组成的，每只灯在不同的电压下发出不同颜色的光，发光时的工作电流均约为20 mA．当电压为1.4 V时发红光，当电压为1.8 V时发黄光；当电压为3.2 V时发蓝光．已知该显示屏面积为3 m2,1 m2灯的数量为1.0×104个，则当整个显示屏上所有LED灯都发光时，LED灯的总功率最接近
A．1×102 W B．1×103 W C．1×104 W D．1×106 W
3．市面上出现“充电五分钟通话两小时”的手机电源，源于其使用 VOOC 闪充新技术．VOOC 闪充标配的 micro USB 充电线接口为 7 针，而常规的 micro USB 充电线接口为 5 针,它标配的电池为 8 个金属触点，而常规电池通常为4-5个触点，与常规的 micro USB 充电线、电池相比，加触点的作用是为了（ ）
A．增大充电电压 B．增大电池的容量
C．增大充电电流 D．增大充电电阻
4．如图所示的电路图，已知电动机内电阻，定值电阻，直流电压（内阻不计），理想电压表示数，则电动机机械功率为（　　）
A． B． C． D．
5．如右图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机的线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有
A．P＜UI B．P＝I2(R1＋R2) C．P＞UI D．P＞I2(R1＋R2)
6．有一家用电熨斗,其电路结构如图所示,改变内部连线方式可以使电熨斗处于断开状态或获得低 中 高三个不同的温度挡,图乙是它的四种不同的连接方式,其中能获得高挡温度的是( )
A．A B．B C．C D．D
7．电阻R1、R2、R3串联在电路中。已知R1=10Ω、R3=5Ω，R1两端的电压为6V，R2两端的电压为12V，则 不正确的是（　　）
A．电路中的电流为0.6A B．电阻R2的阻值为20Ω
C．三只电阻两端的总电压为21V D．电阻R3消耗的电功率为3.6W
8．小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定，握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱（　　）
A．通过的电流增大 B．两端的电压增大
C．阻值增大为原来的2倍 D．电功率增大为原来的4倍
9．如果将两个定值电阻R1和R2以某种形式连接起来接入电路中，则电阻R1消耗的功率为12W，R2消耗的电功率为P2；若将它们以另一种形式连接起来接入原电路中，测得该电路的总电流为9A，此时电阻R1消耗的电功率为108W，R2消耗的电功率为P2′；则下列有关说法正确的是（　　）
A．定值电阻R1的阻值为6Ω
B．P2′与P2之比是9：4
C．定值电阻R2的阻值为3Ω
D．电源两端的电压是4V
10．下列说法中不正确的是（　　）
A．在国际单位制中，热功率的单位是瓦特
B．电动机、电灯泡铭牌上标的功率是它们的热功率
C．电流通过电动机时，电能主要转化为机械能
D．电流通过白炽灯时，电能几乎全部转化为内能
11．下列有关物理概念、物理公式的说法中正确的是（　　）
A．电阻的定义式有两个，分别是、
B．任何类型的电路电功率都可以用P=UI来计算，对纯电阻电路电功率也可以用P=I2R来计算
C．由可知C∝Q、
D．由U=Ed可知匀强电场两点间的电压与电场强度成正比，与两点间的距离成正比
12．如图所示，电阻R和电动机M串联到电路中，且电阻R和电动机M线圈的电阻相等，接通电键后，电动机正常工作。设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经时间t，电流通过电阻R产生的热量为Q1，电流通过电动机产生的热量为Q2，则下列结论中正确的是（　　）
A．U1>U2，Q1=Q2
B．U1C．U1=U2，Q1>Q2
D．U113．如图所示，电阻R和电动机并联后接到电路中，已知电阻R与电动机的内阻相等，开关闭合后，电动机正常工作。若电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，通过电阻R和电动机的电流分别为I1和I2，电阻R和电动机消耗的功率分别为P1和P2，在相等的时间内电阻R和电动机的内阻所产生的热量分别为Q1和Q2。则下列关系式正确的是（ ）
A．I1＞I2 B．U1＜U2
C．P1＜P2 D．Q1＞Q2
14．A灯为“220V，100W”，B灯为“36V，100W”，则下列说法正确的是
A．当它们均正常发光时，A灯较亮
B．A灯的电阻比B灯大
C．若将A、B串联接入220V电路中时，B灯将烧毁
D．若将A、B并联接入36V电路中时，B灯更亮些
15．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是（ 　）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．对应P点，小灯泡的电阻为R=
C．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小
D．对应P点，小灯泡的电阻为R=
二、填空题
16．某品牌电热水壶的铭牌如图所示。用该电热水壶烧水，在额定电压下工作时，它的工作电流是_____A，正常工作1min消耗的电能是_____J。
17．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．
18．功率为的发光二极管（灯）的亮度与功率为的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只的白炽灯，均用的灯替代。全国大约有5.5亿户人家，每天亮灯时间大约4h；估算出全国一年节省的电能最接近_____度。
19．三个标有"100Ω，4W”、“12.5Ω，8W”、“90Ω，10W"字样的电阻，当它们串联时允许加的最大总电压是________V，并联时允许通过的最大总电流是________A.
三、综合题
20．微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机不转；当加上2 V电压时，通过的电流为0.8 A，电动机正常工作。求正常工作时：
（1）在10 s内电流做的功；
（2）产生的热功率；
（3）转化为机械能的功率各是多少。
21．如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的滑片从最右端滑到最左端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.4A以下时，电动机没有转动。不考虑电表对电路的影响，电动机内阻不随温度的变化而变化，求：
（1）电源的电动势E和内阻r；
（2）变阻器的最大阻值；
（3）当滑动变阻器的滑片滑动过程中，电动机的最大输出功率。
22．如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻为0.6 Ω，串联一个阻值为R＝5 Ω的电阻，它们两端的总电压为U＝160 V，理想电压表读数为110 V。求：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机的输入功率；
（3）电动机的发热功率；
（4）电动机工作1分钟对重物做的功。
23．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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．对于纯电阻电路，可以用Q=UIt求解电热；对于非纯电阻电路，由于U>IR，则UIt>Q，故A错误；
B．Q=I2Rt是焦耳定律，适用于任何电路求解电热，故B正确；
C．对于纯电阻电路，可以用t求解电热，对于非纯电阻电路，由于欧姆定律不成立，式子Q=t不成立，故C错误；
D．若P是热功率，W=Pt适用于任何电路求解电热，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】
当LED灯发蓝光时，两端的电压U=3.2V，通过的电流I=20mA=0.02A，则每个LED灯的电功率P=UI=3.2V×0.02A=0.064W；1m2灯的数量为1.0×104个，则总功率：P总=nP=1.0×104×0.064W=640W，可知在四个选项中，最接近的是B选项，故B正确，ACD错误．
3．C
【详解】
由题目：闪充新技术，标配的电池为8个金属触点，而常规电池通常为4-5个触点，可知，与常规的microUSB充电线、电池相比，触点增加；电池不变，则不可能增加充电电压，也没有改变电池的容量，及电阻，只可能增大充电的电流，使其快速充满电，故C正确，ABD错误；故选C．
4．A
【详解】
通过电动机的电流
电动机机械功率为
故选A。
5．D
【详解】
电吹风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小应该是用P=IU来计算，所以总功率P=IU，所以AC错误．电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为I2（R1+R2），吹风机的总功率P=IU要大于发热部分的功率，所以B错误，D正确．故选D．
6．D
【详解】
电熨斗工作时,工作电压不变,由知,电路总电阻R最小时,热功率最大,即R1 R2组成并联电路时R最小,使其获得高挡温度
故选D。
7．D
【详解】
A．电路中的电流即通过R1的电流，为
选项A正确，不符合题意；
B．电阻R2的阻值为
选项B正确，不符合题意；
C．电阻R3两端的电压
U3=IR3=3V
则三只电阻两端的总电压为
U=6V+12V+3V=21V
选项C正确，不符合题意；
D．电阻R3消耗的电功率为
选项D错误。符合题意。
故选D。
8．B
【详解】
A．根据电阻定律可以知道，把盐水柱拉长后，盐水柱的电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可以知道，通过盐水柱的电流减小，故A错误；
B．电路中的电流减小电源的内阻不变，所以内电压减小，外电压增大，即盐水柱两端电压增大，故B正确；
C．设盐水柱原来的横截面积为S，长度为L，盐水柱被水平均匀的拉长到原来的2倍后，长度变为
由于盐水柱的体积不变所以
即
由电阻定律知
故C错误；
D．盐水柱被拉长后，电路中的电流减小了，而电阻变为原来的4倍，根据电功率公式P=I2R可知，当电流不变时，电功率才是原来的4倍，但电流发生了变化，电功率增加的就不是原来的4倍了，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
根据公式可知，当电阻不变时，电阻两端的电压减小，消耗的功率就减小；因为第二次R1消耗功率大于第一次R1消耗功率；所以第二次R1两端的电压大，也就是说第一次两电阻是串联的，第二次是并联的。
串联时，电路中的电流为
电阻R1消耗的功率为
并联时，总电流为
电阻R1消耗的功率为
电阻R1消耗的功率为
解得
则
，，
解得
，
所以P2′与P2之比为9：4
故选B。
10．B
【详解】
A．在国际单位制中，热功率的单位是瓦特，A正确；
B．电动机铭牌上标的功率是额定电功率，不是热功率。电灯泡铭牌上标的功率是额定热功率，B错误；
C．电流通过电动机时，电能主要转化为机械能，还有少部分转化为内能，C正确；
D．电流通过白炽灯时，电能几乎全部转化为内能，D正确。
故选B。
11．B
【详解】
A．是电阻的定义式，是电阻的决定式，故A错误；
B．电流在任何类型的电路中所做功的功率都可以用P=UI计算，对纯电阻电流的功率也可以用P=I2R计算，故B正确；
C．是电容的定义式，电容C是由电容器本身决定的，与Q、U无关，故C错误；
D．由U=Ed可知匀强电场两点间的电压与电场强度成正比，与两点间沿着电场线方向的距离成正比，故D错误。
故选B。
12．B
【详解】
设开关接通后，电路中电流为I，对于电阻R，由欧姆定律得
U1=IR
对于电动机，U2＞IR，则U1＜U2
根据焦耳定律得
Q1=I2Rt，Q2=I2Rt
则Q1=Q2
故B正确，ACD错误。
故选B。
13．AD
【详解】
AB．根据并联电路电压特点
U1=U2
因为电动机所在支路为非纯电阻电路，所以
U2＞I2R
对于电阻R
U1=I1R
可得
I1＞I2
所以A正确，B错误；
C．根据
P=UI
得
P1＞P2
所以C错误；
D．根据焦耳定律
Q=I2Rt
得
Q1＞Q2
所以D正确。
故选AD。
14．BD
【详解】
由题意知A、B灯正常发光时功率相同，所以两灯一样亮，故A错误；A灯的电阻为：，B灯的电阻为：，故B正确；正常工作时A灯的电流为：，B灯的电流为：，由此可知串联时B灯将不会被烧毁，故C错误；根据可知，若将A、B并联接入36V电路中时，B灯更亮些，故D正确．所以BD正确，AC错误．
15．ABC
【详解】
A．图线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大。故A正确。
BD．根据欧姆定律可知，对应P点，小灯泡的电阻为R=，故B正确D错误；
C．对应P点，小灯泡的功率 ，为图中矩形PQOM所围面积大小，故C正确；
故选ABC。
16． 4 52800
【详解】
由图知电水壶的额定电压为220V，额定功率为880W，由P=UI得
1min消耗的电能为
W=Pt=880W×60s=52800J
17． 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．
18．
【详解】
全国一年节省的电能最接近
19． 40.5 1.01
【详解】
由P=I2R得，电阻“100Ω 4W”“12.5Ω 8W”、“90Ω 10W”的额定电流分别为：I1=0.2A，I2=0.8A，I3=1/3A；
额定电压分别为：U1=I1R1=0.2×100V=20V，U2=I2R2=0.8×12.5V=10V，U3=I3R3=1/3×90V=30V；
当它们串联时，电流相同，则允许通过的最大电流为0.2A，允许加的最大总电压是 U=Imax（R1+R2+R3）=0.2×（100+12.5+90）V=40.5V；
若将它们并联使用，电压相同，则允许所加的最大电压为10V，允许通过的最大总电流是 I=10/R1+10/R2+10/R3=0.1+0.8+0.11=1.01A．
20．（1） 16 J；（2）0.64W；（3） 0.96W
【详解】
（1）在10 s内电流做的功
（2）电动机不转，直流电动机内阻
产生的热功率
（3）机械能的功率
21．（1）7.2V，；（2）；（3）2.16W
【详解】
（1）根据电源和电动机的特点可推知题图乙中上方斜率为负的直线表示电压表V2的读数随电流表读数的变化图线，下方斜率为正的直线与曲线表示电压表V1的读数随电流表读数的变化图线。所以电源的内阻为
当I=0.2A时，U=6.8V，所以电源的电动势为
E=U+Ir=7.2V
（2）电动机的内阻为
当I=0.2A时，R接入电路的阻值最大最大，则
E=I(r+Rm+rM)
解得
（3）当I=0.6A时，电动机的输出功率最大，为
Pmax=UI－I2rM=2.16W
22．（1）10 A；（2）1100 W；（3）60 W；（4）62400 J
【详解】
（1）根据题意可知，加在电动机两端的电压为
U1＝110 V
则电阻R两端的电压为
UR＝160 V－110 V＝50 V
通过R的电流为
通过电动机的电流为
（2）电动机的输入功率为
P1＝U1I＝1100 W
（3）根据焦耳定律可知，电动机的发热功率为
P2＝I2r＝60 W
（4）根据能量守恒定律解得电动机的输出功率为
P3＝P1－P2＝1040 W
电动机工作1分钟对重物做的功为
W＝P3t＝62400 J
23．（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
答案第1页，共2页