12.1电路中的能量转化同步练习（Word版含答案）

12.1 电路中的能量转化 同步练习
一、单选题
1．电机的主要构造是（ ）
A．定子和转子 B．电源和开关 C．电阻和导线 D．电源和导线
2．如图，电路中电源电动势E恒定，内阻不计。外电阻R为可变电阻，电源输出功率为P，回路电流为I。下列图像中可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．有人在调制电路时用一个“、”的电阻和一个“、”的电阻串联，作为的电阻使用，此时两串联电阻允许消耗的最大功率为（ ）
A． B． C． D．
4．电饭锅工作时有两种状态：一种是煮饭时的加热状态，另一种是锅内饭煮熟后的保温状态。如图所示是电饭锅电路的示意图，S是用感温材料制造的开关，则（　　）
A．其中R2是供加热用的电阻丝
B．开关S断开时，电饭锅处于加热状态
C．开关S闭合时，电饭锅处于保温状态
D．开关S闭合时，R1被断路
5．某学校有50个教室，每个教室有的空调机1台，的日光灯20支，若夏天平均每天这些电器都开10小时，则平均每天消耗电能约为（ ）
A． B． C． D．
6．下列四个物理量的单位中，不属于能量单位的是
A．焦耳 B．瓦特 C．千瓦 时 D．伏特 库仑
7．电阻R1、R2、R3串联在电路中。已知R1=20Ω、R3=10Ω，R1两端的电压为6V，R2两端的电压为12V，则（　　）
A．电阻R3两端的电压为3.6V
B．电路中的电流为0.3A
C．三只电阻消耗的总功率6W
D．电阻R2的阻值为20Ω
8．有一家用电风扇，电风扇两端电压为220 V，工作电流为0.5 A，则下列说法中正确的是（　　）
A．电扇线圈电阻为440 Ω B．电扇线圈电阻大于440 Ω
C．电扇线圈电阻小于440 Ω D．电扇线圈的电阻可用欧姆定律计算
9．如图所示，当AB间加上电压时，R1、R2、R3三个电阻上消耗的功率相等，则三电阻的阻值之比R1：R2：R3为（ ）
A．1：1：4 B．1：1：1 C．1：1：2 D．2：2：1
10．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并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4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．64W B．96W C．80W D．88W
二、多选题
11．如图所示，图甲电路中电源电动势为E，内阻为r，电阻R1=R2=R3=2r，图乙是该电源的输出功率P与其外电路电阻R的关系图像．开始时开关S1、S2均断开，现将开关S1闭合，然后再将开关S2闭合，下列说法正确的是（ ）
A．电源的输出功率最大
B．电阻R2消耗的功率增大
C．电阻R3消耗的功率增大
D．电源的效率增大
12．小型机器人在人们的日常生活中应用越来越多，机器人是依靠直流电源供电驱动直流电机进行工作，已知直流电源的电动势为E，电动机直接接在电源两端，闭合电路后，电动机刚好正常工作，此时，电动机的输入电压为U、输入功率为P，则（　　）
A．电动机的内阻为 B．电源的内阻为
C．电源的内耗功率为 D．整个电路消耗的功率为
13．某次闪电前云地之间的电势差约为，云地间距离约为1km，一次短时闪电过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪电持续时间约为。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（　　）
A．闪电电流的平均值约为 B．闪电电流的平均值约为
C．闪电前云地间的电场强度约为 D．闪电前云地间的电场强度约为
14．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内（　　）
A．电炉放热与电动机放热相等 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．电动机消耗的功率大于电炉的功率
15．如图所示，一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U=10V。已知电动机线圈电阻RM=1Ω，则下列说法中正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为10A B．电动机的输入功率为20W
C．电动机的热功率为4W D．电动机的输出功率为16W
16．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要参数。若该车在额定状态下以最大速度行驶，不计自行车自身的机械消耗，则（　　）
自重 额定电压
载重 额定电流
最大行驶速度 额定输出功率
A．电动机的输入功率为 B．电动机的内阻约等于
C．该车受到的阻力大小约为 D．该车获得的牵引力大小约为
三、解答题
17．如图所示，内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r = 0.2m，在圆心处固定一个点电荷 - Q。一质量为m = 0.06kg，电荷量为q = 8 × 10 - 3C，直径略小于圆管内径的带电小球，从与O点等高的A点沿圆管内静止运动到最低点B，然后从B点进入板间距离d = 0.08m的两平行板电容器后，刚好能在水平方向上做匀速直线运动，且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势E = 12V，内阻为r1= 1Ω，定值电阻R = 6Ω，电动机的内阻为r2= 1Ω。（取g = 10m/s2，小球进入电容器后不考虑外部点电荷的作用力），求：
（1）小球到达B点时的速度v；
（2）电容器两端电压UM为多大；
（3）电动机的效率η。
18．如图，在水平面上放置着两根相距的平行金属导轨，导轨的电阻不计，在导轨的左端有滑动变阻器R、电键S、电源与导轨相连，电源电动势，内阻，导体棒长，质量，其电阻不计，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度．现将滑动变阻器R调到，闭合电键S，导体棒刚好能处于平衡．（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，）求：
（1）导体棒MN所受的安培力的大小和方向；
（2）导体棒MN与导轨的动摩擦因数；
（3）若将滑动变阻器R调到，在刚闭合电键S时导体棒MN的加速度大小．
19．如图所示为某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源的电动势ε=110V.不计电源电阻及各处的摩擦，当电动机以v=0.9m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=5A，试求电动机线圈的电阻．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
电机的主要构造是定子和转子，故选项A正确，BCD错误．
【点睛】
本题需要掌握电机的主要构造．
2．C
【解析】
【详解】
AB．电源输出功率为
P=IE
则P-I图像是过原点的直线，选项AB错误；
CD．根据
则P-R图像为等轴双曲线的一支，即C正确，D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
由可知，流过两电阻的电流
．
．
则
即串联时的电路允许通过最大电流为；
则有最大功率
．
故选B．
【点睛】
解决本题的关键知道串联电路电流相等，最大电流不能超过额定电流最小的电阻，以及掌握功率的公式P=I2R．
4．A
【解析】
【详解】
ABC．由可知回路中电阻越大功率越小；当开关断开时回路中电阻为R1+R2，开关S闭合时，回路中电阻为R2，故开关断开时电饭锅处于保温状态，开关S闭合时电饭锅处于加热状态，R2是供加热用的电阻丝，故A正确，BC错误；
D．由图可知开关S闭合时，R1被短路，故D错误。
故选A。
5．A
【解析】
【详解】
平均每天消耗电能约为
(2.4kW+0.04×20kW)10h×50=1600kW h，
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．B
【解析】
【详解】
焦耳是能量的单位，故A错．瓦特是功率单位，故B对．千瓦 时是电流做功功的单位，是能量单位，故C错．伏特 库仑代表带电粒子经过一定电势差后能量的改变，故是能量单位，故D错．故选B．
7．B
【解析】
【分析】
串联电路中各处电流相等，根据欧姆定律可求电流、电阻、电压，根据，可求总功率。
【详解】
AB．串联电路中各处电流相等，根据欧姆定律得
根据欧姆定律，两端的电压
故A错误，B正确；
C．三只电阻消耗的总功率为
故C错误；
D．根据欧姆定律得
故D错误；
故选B。
8．C
【解析】
【详解】
AD. 电动机为非纯电阻电路，不能使用欧姆定律计算电阻；故AD错误；
BC. 电风扇主要用于机械能的输出， ，即 ，其电阻一定小于由欧姆定律求出的电阻；故电风扇的电阻一定小于440Ω；故C正确B错误；
9．A
【解析】
【详解】
因R1和R2串联，电流相等，且消耗的功率相等，根据P=I2R可知R1=R2；因并联支路电压相等，上面支路的功率等于R3功率的2倍，根据可知，R3=2R12=4R1，即
R1：R2：R3=1：1：4
A．1：1：4，与结论相符，选项A正确；
B．1：1：1，与结论不相符，选项B错误；
C．1：1：2，与结论不相符，选项C错误；
D．2：2：1，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
电动机停止转动时，电动机为一纯电阻，根据欧姆定律得
正常运转后，其输出功率为
故选A。
11．AC
【解析】
【分析】
（1）分析当开关S2断开时的等效电路和S2闭合时的等效电路，判断S2闭合前后外电路总电阻的变化，根据输出功率和外电路电阻的函数关系图，判断电源输出功率的大小情况；
（2）当外电路总电阻和电源内阻相等时，电源的输出功率最大；
（3）分别计算S2闭合前后，R2和R3的功率，来对比前后各自功率的变化情况；
（4）根据电源输出功率和总功率的比值来计算电源的效率．
【详解】
A、开关S1闭合之后，若S2断开，则此时外电路总电阻为；若S2闭合，外电路总电阻变为，由乙图可知，第二种情况下，电源输出功率最大，A正确；
BC、①开关S1闭合，S2断开，此时电阻R2消耗的功率为：，电阻R3消耗的功率为：；②开关S1闭合，S2闭合，此时电阻R2消耗的功率为：，电阻R3消耗的功率：，通过对比可知，B错误，C正确；
D、电源的效率为，当开关S2闭合之后，外电路总电阻变小，故效率减小，D错误．
故本题选AC．
【点睛】
解决本题关键要正确识别电路，明确各个电阻的连接关系，再运用闭合电路欧姆定律和功率公式求解．
12．BC
【解析】
【详解】
A．由于电动机是非纯电阻用电器，因此内阻不等于，故A错误；
B．由题意可知，电路中的电流
电源的内电压为，因此电源的内阻为
故B正确；
C．电源的内耗功率为
故C正确；
D．整个电路消耗的功率为
故D错误。
故选BC。
13．AC
【解析】
【详解】
AB．闪电电流的平均值
故A正确，B错误；
CD．电场强度大小
故C正确，D错误。
故选AC。
14．ABD
【解析】
【详解】
A．电炉电路和电动机电路焦耳定律都适用，根据焦耳定律Q=I2rt，知电炉和电动机的电阻相同，电流相同，则在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等，故A正确；
BC．设电流为I，电阻为r，则电炉两端电压U炉=Ir，电动机两端电压U机＞Ir，所以
U机＞U炉
即电动机两端电压大于电炉两端电压，故B正确，C错误；
D．电动机消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为机械能，电炉消耗的电能全部转化为内能，而相等时间内它们产生的热量相等，则在相同的时间内，电动机消耗的电能大于电炉消耗的电能，则电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，故D正确。
故选ABD。
15．BCD
【解析】
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律，有
E=U+I（r+R）
解得
故A错误；
BCD．电动机的输入功率
P入=UI=10×2W=20W
电动机的热功率
P热=I2RM=22×1W=4W
电动机的输出功率
P出=P-P热=UI-I2RM=10×2W-22×1W=16W
故BCD正确。
故选BCD。
16．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．电动机的输入功率
选项A正确；
B．电动机的发热功率
据，代入数据解得内阻
选项B错误；
CD．电动车速度最大时，牵引力F与阻力大小相等，由，可得
选项C正确，D错误。
故选AC。
17．（1）2m/s；（2）6V；（3）80%
【解析】
【详解】
（1）A、B在同一等势面，小球从A点到B点，库仑力不做功，A到B，由动能定理
解得
v = 2m/s
（2）小球恰好沿水平方向做匀速直线运动
，
解得
U = 6V
（3）流过电阻R的电流
I = = 1A
电动机两端的电压
UM = E - I(r1 + R) = 5V
电动机的总功率
PM = IUM = 5W
电动机的热功率
Pr2= I2r2= 1W
电动机的输出功率
P机 = PM - Pr2= 4W
电动机的效率
η = × 100% = 80%
18．（1）1N（2）0.1（3）1.5m/s2
【解析】
【详解】
（1）由题意可知MN中的电流大小为：；
电流的方向有M到N，根据左手定则可知，安培力方向水平向左；大小：F=BIL=0.5×2×1N=1N
（2）安培力与摩擦力大小相等，方向相反，即：f=F
又：f=μFN=μmg
得：
（3）若将滑动变阻器R调到1Ω，则：
F′=BI′L=0.5×5×1N=2.5N
根据牛顿第二定律：F′-f=ma
所以：
点睛：导体棒刚好能处于平衡导体棒受到的摩擦力与安培力大小相等，方向相反，这是解决本题的关键，根据这个平衡的条件计算即可．
19．4.4Ω
【解析】
【详解】
电动机消耗的总能量一部分用于提升重物的机械能，一部分消耗在电动机线圈电阻发热上．根据能量守恒定律得
P电=P机+P热，其中P电=IU，P机=mgv，P热=I2R，所以有IU=mgv+I2R，代入解得 R==4.4Ω
答案第1页，共2页
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