12.1电路中的能量转化（Word版含答案）

12.1 电路中的能量转化
一、单选题
1．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
2．一只船在水中航行时所受阻力跟速度成正比，现在此船由静止开始沿直线航行．若保持牵引力不变，当速度达到3m/s时，加速度为a1 ，最终以6m/s的速度匀速运动；若保持牵引力的功率不变，当速度达到2m/s时，加速度为a2 ，最终以4m/s的速度匀速运动．则船在这两个运动过程中的加速度a1与a2之比为（ ）
A．1:2 B．2:1 C．2:3 D．3:2
3．一个直流电动机，线圈电阻是0.5Ω，当它两端所加电压为6V时，通过电动机的电流是2A。由此可知（　　）
A．电动机消耗的电功率为10W
B．电动机发热的功率为10W
C．电动机输出的机械功率为10W
D．电动机的工作效率为20%
4．如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，灯泡标有“，”字样，电动机线圈的电阻。闭合开关后，若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是（　　）
A．电动机的输入功率为 B．电动机内部消耗的功率为
C．电动机的输出功率为 D．电源的路端电压为
5．在检验两地是否短路的测试中，经常用到如图所示的T形电路，电路中的电阻，，有一测试电源，所提供的测试电压恒为70V，以下说法正确的是（　　）
A．若将cd端短路，ab之间的等效电阻为
B．若将ab端短路，cd之间的等效电阻为
C．当ab两端接上测试电压时，cd两端的电压为20V
D．当cd两端接上测试电压时，ab两端的电压为20V
6．一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法中错误的是( )
A．通过电动机的电流应大于
B．电动机的发热功率为I2R
C．电动机的输出功率为IU-I2R
D．电动机的总功率为IU
7．如图所示电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是（ ）
A．电源内电路消耗功率一定逐渐增大
B．灯泡B一定逐渐变暗
C．电源效率一定逐渐减小
D．R上消耗功率一定逐渐变小
8．在图示电路中，“6V 2W”的灯泡恰好能正常发光．若换接成“6V 3W”的灯泡，不考虑温度对灯丝电阻的影响，则该灯泡实际消耗的功率可能是（　　）
A．大于3W B．等于3W C．小于3W D．无法确定
9．近年来，农村光伏项目得到大力发展。如图，我市某户居民在楼顶安装了60平米的多晶硅光伏发电系统。据了解，该系统组件设计要求为每平米发电功率150W，实际发电功率约为设计功率的70%。其中发电总量的30%供自家使用，还有富余发电以0.7元/度的价格并入国家电网。2018年衢州地区每天平均有效日照时间为3.8h，关于该户居民所安装的发电系统，下列说法正确的是（　　）
A．平均每天的发电量大约可供一盏15W的节能灯使用600h
B．2018年发电总量约1.2×104KW·h
C．富余发电的年平均收入约为4280元
D．容易造成光污染，不适合在农村推广
二、多选题
10．如图所示，直流电动机线圈的电阻为R，当该电动机正常工作时，电动机两端电压为U，通过电动机的电流为I，则下列说法正确的是( )
A．电动机内部的发热功率为I2R
B．电动机的机械功率为IU
C．电动机的总功率为I2R
D．电动机机械功率为IU－I2R
11．如图所示，理想变压器原线圈接电压为220V的正弦交流电，开关S接1时，原、副线圈的匝数比为11∶1，滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，电压表和电流表均为理想电表。下列说法中正确的有（　　）
A．变压器输入功率与输出功率之比为1∶1
B．1min内滑动变阻器上产生的热量为40J
C．仅将S从1拨到2，电流表示数变大
D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表示数减小
12．如图甲所示的电路中，定值电阻R1为10Ω，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变。闭合开关S后，滑片P从B端移动到A端的过程，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．电源电压是4V
B．滑动变阻器的最大阻值是20Ω
C．滑片在中点时，R1的功率为0.8W
D．滑片在A端和B端时，R1的功率之比为9：1
13．甲、乙两根同种材料制成的电阻丝，长度相等，甲横截面的半径是乙的两倍，将其并联后接在电源上( )
A．甲、乙的电阻之比是1:2
B．甲、乙中的电流强度之比是4:1
C．甲、乙电阻丝相同时间产生的热量之比是4:1
D．甲、乙电阻丝两端的电压之比是1:2
14．如图所示的U-I图像中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（　　）
A．R的阻值为1.5Ω
B．电源电动势为3.0V，内阻为0.5Ω
C．电源的输出功率为3.0W
D．电源效率为50%
15．关于电流、电阻和电动势，下列说法正确的是（　　）
A．电流有方向，其方向与导体中正电荷的定向移动方向相同，因此电流是矢量
B．电源内部，非静电力由负极向正极移送相同电荷量时，其做功越多，电动势越大
C．由可知，I一定时，导体的电阻R只与U成正比，U一定时，R与I成反比
D．电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功。电流做功的过程就是将电能转化为其他形式的能的过程
三、解答题
16．某兴趣小组遥控一辆玩具车，使其在水平路面上由静止启动，在前2s内做匀加速直线运动，2s末达到额定功率，2s到14s保持额定功率运动，14s末停止遥控，让玩具车自由滑行，其图像如图所示。可认为整个过程玩具车所受阻力大小不变，已知玩具车的质量为m=2kg，（取g=10 m/s2)，求：
（1）玩具车所受阻力为多大？
（2）玩具车在8s末时，牵引力的瞬时功率？
（3）玩具车在整个过程中的总位移？
17．电源电动势E=12V，内阻r=0.5Ω，R．=1.5Ω，当S闭合时，标有“6 V 3W”的灯泡恰好正常发光;小型直流电动机M恰能正常工作，其线圈电阻R=0.4Ω.
(1)求灯泡正常发光时通过灯泡上的电流强度I．
(2)求电动机的输出功率P是多大
18．如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，电动机绕组的电阻R0=0.5Ω，电键S1始终闭合．当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求：
(1)当电键S2断开时，流过电阻R1的电流I；
(2)电源的内电阻r；
(3)当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率．
19．如图所示，电源的电动势E＝110V，电阻R1＝21Ω．当电键S2断开时，电阻R1的电压U=105"V；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是P=336W.求
(1) 当电键S2断开时R1上的电流I和电源的内电阻r；
(2)当电键S2闭合时R1上的电压和流过电动机的电流（可能用到的数据，）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【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。
2．A
【解析】
【详解】
当船匀速行驶时，受到的牵引力和阻力相等，设，当保持恒定牵引力时，，所以当速度v=3m/s时有，当以恒定功率运动时，，故当v=2m/s时，加速度，故A正确．
3．C
【解析】
【详解】
A．设直流电动机线圈电阻为r，电动机工作时通过的电流为I，两端的电压为U。
总功率为
P=UI=2×6=12W
所以A错误。
B．发热功率为
P热=I2r=22×0.5=2W
所以B错误。
C．根据能量守恒定律，其输出功率为
P出=P P热=12W 2W=10W
所以C正确。
D．电动机的工作效率为
所以D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．灯泡正常发光，则电路中的电流为
电动机电压为
所以电动机的输入功率为
A错误；
B．电动机内部消耗的功率为
B正确；
C．电动机的输出功率为
C错误；
D．电源的路端电压为
D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
A．当cd端短路时，ab间电路的结构是：电阻R2、R3并联后与R1串联，等效电阻为：
故A错误；
B．当ab端短路时，cd之间电路结构是：电阻R1、R3并联后与R2串联，等效电阻为：
故选B；
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压等于电阻R3两端的电压
故C正确；
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压等于电阻R3两端的电压
故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
A．通过电动机的电流应小于，选项A错误，符合题意；
B．电动机的发热功率为I2R，选项B正确，不符合题意；
C．电动机的输出功率为IU-I2R，选项C正确，不符合题意；
D．电动机的总功率为IU，选项D正确，不符合题意；
故选A。
7．D
【解析】
【详解】
试题分析：将滑动片向下滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，总电流I增大，路端电压U=E-Ir，I增大，U减小；由P内=I2r可知电源内电路消耗功率一定逐渐增大，选项A正确；因R1两端电压增大，则B两端的电压减小，灯泡B一定逐渐变暗，选项B正确；电源的效率：，故随外电阻的减小，电源效率一定逐渐减小，选项C正确；把滑动变阻器等效为外电路，其余部分为内电路，因为当外电路电阻等于内阻时，外电阻消耗的功率最大，故电阻R上的功率无法判断，选项D错误；故选D．
考点：电路的动态分析
8．C
【解析】
【分析】
由功率公式可求得两灯泡的电阻，再由闭合电路欧姆定律及功率公式进行分析，明确功率可能的值；注意本题中无法求出具体的数值，只能确定对应的范围．
【详解】
设电源电动势为E，内阻为r；由P=可知，R1=18Ω，R2=12Ω；将R1接入电路时正常发光，因为R1＞R2，则由闭合电路欧姆定律可得，U1＞U2，即L2的实际电压一定小于6V，所以其实际功率一定小于额定功率3W；故C正确，ABD错误；故选C．
9．C
【解析】
【详解】
A．每天的发电量为
可供一盏15W的节能灯使用时间为
故A错误；
B．2018年发电总量约
故B错误；
C．每年富余发电
则年平均收入约为
故C正确；
D．光伏发电为将光能转化为电能，则不会造成光污染，故D错误。
故选C。
10．AD
【解析】
【详解】
A.电动机内部的发热功率为I2R，故A正确；
BD.电动机的机械功率为IU－I2R，故B错误，D正确；
C.电动机的总功率为IU，故C错误；
故选：AD；
11．AD
【解析】
【详解】
A．因为理想变压器不损耗能量，所以输入功率与输出功率相等，A正确；
B．根据=得开关S接1时，副线圈电压U2=20V，则1min内滑动变阴器上产生的热量为
B错误；
C．将S从1到2，变大，U1不变，根据=得，U2变小，R不变则副线圈电流变小，根据=得电流表示数（原线圈电流）变小，C错误；
D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，U2不变，R变大，则副线圈电流变小，电流表示数（原线圈电流）变小，D正确。
故选AD。
12．BD
【解析】
【详解】
由图甲可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
A．当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图乙可知I1=0.6A，由可得，电源的电压
U=I1R1=0.6A×10Ω=6V
故A错误；
B．当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图乙可知，I2=0.2A，U2=4V，则滑动变阻器的最大阻值
故B正确；
C．因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以滑片在中点时，电路中的电流
R1的功率
P1=I2R1=（0.3A）2×10Ω=0.9W
故C错误；
D．滑片在A端和B端时，R1的功率之比
故D正确。
故选BD。
13．BC
【解析】
【详解】
A.两根长度相同，甲的横截面的圆半径是乙的2倍，根据电阻定律得，；故A错误.
B.并联电路电压相等，由可知，甲乙中的电流强度之比为4:1；故B正确.
C.由 可知得P甲：P乙=4：1，则相同时间内的热量比也为4:1；故C正确.
D.两电阻并联，则两电阻两端的电压相等；故D错误.
14．AD
【解析】
【详解】
A．R的阻值为
故A正确；
B．电源电动势为纵截距3 V，内阻为
故B错误；
C．电源的输出功率为
故C错误；
D．电源总功率为
电源的效率
故D正确。
故选AD。
15．BD
【解析】
【详解】
A．电流有方向，其方向与导体中正电荷的定向移动方向相同，由于电流运算不遵守平行四边形定则，所以是电流是标量。故A错误。
B．根据电动势的定义式
分析可知，电源内部，非静电力由负极向正极移送相同电荷量时，做功W越多，电动势E越大，故B正确。
C．公式
是比值定义法，导体的电阻R与U、I均无关，对给定的导体，比值
是一个定值，反映导体本身的特性，故C错误。
D．电功的实质：电流做功的过程就是将电能转化成其他形式的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化成其他形式的能量，故D正确。
故选BD。
16．（1）3N；（2）18W；（3）78m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）14s到18s小车在阻力作用下匀减速运动，匀减速直线运动的加速度大小为
由牛顿第二定律得，玩具车所受阻力为
f=ma=2×1.5N=3N
（2）匀速行驶时，牵引力等于阻力，则有
P=Fvm=fvm=3×6W=18W
由题知2s到14s保持额定功率运动，所以玩具车在8s末牵引力的瞬时功率为18W。
（3）开始匀加速的位移
2s到10s内，由动能定理得
代入数据，解得
x2=39m
10s到18s内位移为
玩具车整个过程的位移为
x=x1+x2+x3=3m+39m+36m=78m
17．（1）0.5A（2）12.5W
【解析】
【详解】
试题分析：根据求灯泡正常发光时通过灯泡上的电流强度；根据闭合电路欧姆定律列式求解电流；电动机的输出功率等于总功率减去热功率．
(1)根据可得灯泡正常发光时流过灯泡的电流为：A
(2)电动机两端电压为：UM=UL=6V
电路总电流：
电动机的电流为：IM=I-IL=2.5 A
电动机的输出功率为：W
点睛：本题主要考查了电功率的计算，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．
18．（1）5A（2） （3）22A,1606W
【解析】
【分析】
(1)根据电功率的计算公式求解电流强度；
(2)当电键S2断开时，根据欧姆定律求解路端电压，根据闭合电路的欧姆定律求解电源的内电阻；
(3)当电键S2闭合时求解R1的电流强度和路端电压，根据闭合电路的欧姆定律求解总电流；由此得到通过电动机的电流，再根据功率关系求解电动机的输出功率．
【详解】
(1) 设S2断开时R1消耗的功率为P1，则有：
可得：
(2) 当电键S2断开时，路端电压
电源的内电阻
(3) 当电键S2闭合时R1消耗的功率为P2，则有：
可得：
此时路端电压
通过电源的电流
通过电动机的电流
电动机的输出功率
【点睛】
纯电阻元件，欧姆定律适用，电功等于电热，电功率等于热功率；非纯电阻元件，欧姆定律不适用，电功大于电热，电功率大于热功率，其它功率等于电功率减去热功率．
19．（1）5A，1Ω（2）84V，22A
【解析】
【详解】
（1）当电键S2断开时，通过R1的电流
由闭合电路欧姆定律 ，
得到电源内阻
（2）当电键S2闭合时，由 得R1上的电压
由闭合电路欧姆定律得，E＝U’＋I’r
代入数据解得流过电源的电流I’＝26A.
由欧姆定律得流过R1的电流为 ，
流过电动机的电流为I2= I’- I1=22A
答案第1页，共2页
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