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、多选题
1．如图甲、乙所示分别为定值电阻A和定值电阻B的U-I曲线，则下列说法中正确的是（　　）
A．定值电阻A的阻值为3
B．如果在两电阻两端加相同的电压，流过两定值电阻的电流相同
C．由于U-I曲线的斜率表示电阻的大小，则定值电阻A、B的阻值相等
D．如果在两电阻两端加相同的电压，则相同时间内通过导体截面的电荷量之比为2：1
2．图中R1=2Ω，R2=4Ω，R3=4Ω，通电后（　　）
A．经R1和R3的电流之比I1：I3=2：1
B．R1两端的电压和R3两端的电压之比U1：U3=1：1
C．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=2：1：1
D．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=3：2：4
3．某集装箱吊车的电动机输入电压为380 V，当吊车以0.1 m/s的速度匀速吊起质量为5.7×103 kg的集装箱时，测得电动机的电流为20 A，g取10 m/s2，则（ ）
A．电动机的内阻为4.75 Ω B．电动机的发热功率为900W
C．电动机的输出功率为7.6×103 W D．电动机的工作效率为75%
4．机动车的尾气含有铅等大量有害物质，并且也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等特点，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下表，已知蓄电池储存的电能等于其容量与输出电压的乘积，则下列说法正确的是（　　）
规格 后轮驱动直流电动机
车型：电动汽车 电动机额定输出功率：1675W
整车质量：2150kg 额定转速：600r/min
蓄电池（容量：800A·h，输出电压：U≥36V） 额定工作电压/电流：36V/50A
A．电动机正常工作时消耗的电功率为1675W
B．电动机的内阻为0.05Ω
C．蓄电池充满电后储存的电能不小于2.88×108J
D．蓄电池充满电后在额定功率下连续行驶的时间不小于16h
5．电动机是把电能转化成机械能的一种设备，在工农业、交通运输、国防及家电、医疗领域广泛应用．图示表格是某品牌电动机铭牌的部分参数，据此信息，下列说法中不正确的是( )
A．该电动机的额定电流为5A
B．该电动机的输出功率为110W
C．该电动机的线圈电阻为4.4 Ω
D．该电动机正常工作时每分钟对外做的功为5.94×103J
6．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，电路中电表均为理想电表．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0.5A和1.0V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V．则当这台电动机正常运转时（　　）
A．电动机的内阻为2Ω
B．电动机的内阻为7.5Ω
C．电动机的输出功率为30W
D．电动机的输出功率为22W
二、单选题
7．有两根不同材料的金属丝，长度相同，甲的横截面的圆半径及电阻率都是乙的2倍，则（ ）
A．把它们串联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比P甲∶P乙＝2∶1
B．把它们串联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比P甲∶P乙＝1∶4
C．把它们并联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比P甲∶P乙＝2∶1
D．把它们并联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比P甲∶P乙＝1∶2
8．一个直流电动机线圈内阻为R.当所加电压为U时，它恰好正常工作，通过的电流为I，下述说法中正确的是：（ ）
A．电动机的输出功率为 B．电动机的发热功率为
C．电动机的输出功率为UI D．电动机的功率可写作
9．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U变化的关系图象如图(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上，如图(b)所示，三个用电器消耗的电功率均为P。现将它们连接成如图(c)所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，它们之间的大小关系为(　　)
A．P1＝4P2 B．PD＝ C．P1<4P2 D．PD>P2
10．如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8V，乙电路两端的电压为16V，调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2 ，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙则下列关系中正确的是( )
A．P甲＜P乙 B．P甲＞P乙 C．P1 ＞P2 D．P1＝P2
11．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，电动机内阻为R1。当开关闭合，电动机正常工作时，滑动变阻器接入电路中的电阻为R2，电动机两端的电压为U，通过电动机的电流为I。电动机输出的机械功率P等于（　　）
A．UI B． C． D．
12．有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，正常工作时的电流是1.0A，此时，电动机的输出功率是P出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P热，则（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
13．如图所示，R1和R2都是额定功率100W、100Ω的电阻，R3是额定功率25W、100Ω的电阻，A，B两端允许消耗的最大电功率是（　　）
A．225W B．206.25W C．75W D．37.5W
14．如图所示，R1＝R3＜R2＝R4。在A、B两端接上电源后，比较各电阻消耗电功率P的大小（　　）
A．P1=P3P1>P4>P3
C．P2>P1>P3>P4 D．P1>P2＞P4>P3
15．有一个电源的电动势E=3V，内阻r=2Ω，现把一个电阻为R=4Ω的灯泡接在此电源上，则（ ）
A．流过灯泡的电流是0.5A
B．流过灯泡的电流是0.75A
C．此时电源两极间的电压是1V
D．若灯泡的电阻增大，则灯泡获得的功率也增大
16．对计算任何用电器的热功率都适用的公式是（P表用电器的热功率，W表电流对用电器做的功，U表用电器两端电压，I表通过用电器上电流）（ ）
A．P=I2R B．P=IU C． D．
17．如图所示的电路中，输入电压U恒为8V，灯泡L标有“3V，6W”字样，若灯泡恰能正常发光，以下说法不正确的是（　　）
A．电动机的输入功率是10W B．电动机的电阻为2.5Ω
C．电动机的输出功率无法计算 D．整个电路消耗的电功率是16W
三、解答题
18．如图所示，是一提升物体用的直流电动机工作时的电路图，电动机的内阻rM=0.8Ω，电路中另一电阻R=9Ω，电源电动势E=16V，电源的内阻r=1Ω，电压表的示数U=11V。试求：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机的输出功率。
19．如图所示，灯泡L上标有“12 V，24 W”字样，电动机D电阻R＝5 Ω，当在A、B两端加上36 V电压时，灯泡和电动机均正常工作，求：电动机D的电功率和热功率.
20．如图所示电路，已知，闭合开关，电流表示数为0.75A，电压表示数为2V，经一段时间，一个电阻被烧坏了，使电流表示数变为0.8A，电压表示数变为3.2V，问：
（1）哪个电阻发生故障？是短路还是开路？
（2）的阻值是多少？
（3）能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．AD
【解析】
【详解】
AC．由欧姆定律可知
故A正确，C错误；
BD．由欧姆定律可知，两电阻两端加相同的电压时，流过两定值电阻的电流之比为2：1，又由公式q=It可知，相同时间内通过导体截面的电荷量之比为2：1，故B错误，D正确；
故选AD。
2．ABC
【解析】
【详解】
电路为R2和R3并联后再与R1串联，则
A．因，又有
则有
故A正确；
B．R2和R3并联总电阻为
则有
故B正确；
CD．功率之比为
故C正确，D错误。
故选ABC。
3．AD
【解析】
【详解】
物体上升的功率为：P出=mgv=5.7×103×10×0.1=5.7×103W；
电动机的输入功率为：P入=UI=380×20=7.6×103W；
根据能量守恒规律可知，P热=P入-P出=1.9×103W= I2r；
解得：r=4.75Ω；故A正确；BC错误；
电动机的工作效率；故D正确；故选AD．
点睛：本题考查功率公式的计算，要注意明确电动机中的能量转化关系；总功由P=UI计算，发热功率为I2r；．
4．BD
【解析】
【详解】
A．电动机正常工作时消耗的功率
故A错误；
B．电动机内阻上的发热功率
电动机的内阻
故B正确；
C．蓄电池充满电后储存的电能
故C错误；
D．充满电后在额定功率下连续行驶的时间
故D正确；
故选BD。
【点睛】
此题考查了速度，功和功率的计算及能量转化，关键是规律和公式的灵活运用，并注意能量守恒定律的运用，计算过程注意单位的换算；此题同时考查学生从图表中获取信息的基本能力。
5．BD
【解析】
【详解】
由表中数据可知，该电动机的额定电流为5A，选项A正确；电动机的输出功率为：P出=η P总=1100×90.0%=990W，选项B错误；电动机的发热功率为：P热=1100-990=110W．电路中的额定电流为5A，所以电动机的内电阻为：．故C正确；电动机正常工作时每分钟对外做的功为：W=P出t=990×60=5.94×104J．故D错误；本题选择不正确的，故选BD．
【点睛】
对于电动机电路，要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路．对于电动机的输出功率，往往要根据能量守恒求解．
6．AD
【解析】
【详解】
AB．因为电机停止转动时可把电机看作纯电阻电路，所以此时直接用欧姆定律可得电动机内阻为：
故A正确，B项错误.
CD．电动机正常运转时消耗电能并将其转化为输出功和热能，因此电动机输出功率为：
故C项错误，D项正确.
7．C
【解析】
【详解】
试题分析：根据题意可知、、，根据公式可得，把它们串联在电路中，通过它们的电流相等，所以根据公式可得，AB错误；把它们并联在电路中，它们两端的电压相等，所以根据公式可得甲、乙消耗的电功率之比，故C正确D错误
考点：考查了电阻定律，电功率的计算
【名师点睛】根据电阻定律研究电阻之比．并联电路电压相等，由求解功率之比，串联电路电流相等，根据求解功率之比．
8．B
【解析】
【详解】
A．电动机的总功率为
P=UI
由于是非纯电阻电路，故
故
故A错误．
B．电动机的发热功率，根据焦耳定律
P热=I2R
故B正确．
C．电动机的输出功率
P出=P-P热=UI-I2R
故C错误．
D．因为P＞P热，即
UI＞I2R
U＞IR
欧姆定律不适用．故
故D错误．
9．C
【解析】
【详解】
从电阻器D的I—U图线可以得出，电阻器的阻值随所加电压的增大而减小，在题图(b)中，三个电阻消耗的功率相等，都为：
说明三个电阻的阻值相等，
R1＝R2＝RD
连接成图(c)所示的电路时，电阻器D两端的电压小于U，电阻器D的阻值
RD′>RD＝R2
根据串并联规律电阻器RD两端的电压
电阻R1两端的电压
电阻R2两端的电压
所以
U1<2U2
AC.由电功率计算式综合比较得出P1<4P2，故A错误，C正确；
B. 电阻器D电阻变大，两端电压，所以无法判断PD＝是否成立，故B错误；
D. 因曾RD′>RD＝R2，根据并联电路规律可知PD故选C。
10．D
【解析】
【详解】
设灯泡的额定电流为I，则甲电路干路电流2I,=,=因为所以可确定=
变阻器消耗的功率等于总功率减去电灯消耗功率，因为灯泡相同且都正常发光说明在两电路中消耗功率相同，即P1＝P2选D
11．C
【解析】
【详解】
电动机输出的机械功率
P=IU-I2R1
或者为
故选C。
12．B
【解析】
【详解】
当电动机卡住时，电流做的功全部转化为热能，即是纯电阻，符合欧姆定律，故可得电动机的电阻为，正常工作时，电动机消耗的总功率为，输出功率为总功率与热功率之差，故，若此时电动机突然卡住，则电能全部转化为内能，故热功率为，故B正确．
13．D
【解析】
【详解】
三个电阻均为，总电阻为
R1和R2都是额定功率100W、100Ω的电阻，额定电压为
R3是额定功率25W、100Ω的电阻，额定电压为
并联电路中允许的最大电压等于最小额定电压，故A、B允许接入的最大电压为50V，故总功率为
故D正确，ABC错误。
故选D。
14．C
【解析】
【详解】
R3与R4并联，电压相等，R3得知
通过R1的电流大于通过R3的电流，R1=R3，根据公式
得知
R1与R2串联，电流相等，而R1得知
所以
故ABD错误。C正确。
故选C。
15．A
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律列式即可求得电流大小，同时由U=E-Ir可求得电源两极间的电压．
【详解】
A、B项：由闭合电路欧姆定律可知，电流，故A正确，B错误；
C项：电源两端的电压为距端电压，故U=IR=0.5×4=2V，故C错误；
D项：电源的输出功率随外电阻的变化而变化，当内外电阻相等时输出功率最大，因开始时灯泡电阻已大于内阻，故灯泡电阻增大时，电源的输出功率减小，故D错误．
故应选：A．
【点睛】
本题考查闭合电路欧姆的准确应用，要注意明确各种表达式的正确应用，同时注意电源的输出功率规律，知道当内外电阻相等时，电源的输出功率最大．
16．A
【解析】
【详解】
公式P=I2R计算热功率适用于所有电器．则A正确，ACD三项若求得热功率，则只能是纯电阻电路才可用的公式．则BCD错误；
故选A。
17．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．灯泡恰能正常发光，电路中电流为
根据分压原理，有电动机两端电压为
则电动机的输入功率为
故A正确，与题意不符；
B．该电路为非纯电阻电路，欧姆定律不再适用，故虽然可以求出电动机两端电压和电路中电流，但不能求出电动机的电阻。故B错误，与题意相符；
C．根据B项分析可知，电动机的输出功率不可求。故C正确，与题意不符；
D．整个电路消耗的电功率为
故D正确，与题意不符。
故选B。
18．（1）0.5A；（2）5.3W
【解析】
【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律得
解得
I=0.5A
（2）电动机的输入功率
P1=UI=5.5W
电动机内电阻的发热功率
P2=I2rM=0.2W
输出的机械功率
P3=P1﹣P2=5.3W
19．PD＝48 W ， P′＝20W
【解析】
【详解】
由于电灯是纯电阻用电器，正常工作时：PL＝ULI
解得：I=＝2A
电动机与灯串联：U＝UL＋UD可知UD＝24 V
电动机的电功率：PD＝UDI
PD＝48 W
电动机的热功率：P′＝I2R
解得：P′＝20W
20．（1）R2发生开路（2）4Ω（3）因为未知，所以不能求出r的值
【解析】
【详解】
（1）不可能断，否则电流表电压表都不会有示数，也不可能断，否则电流表不会有示数；也不可能断，否则电压表不会有示数．所以只可能是R2发生开路．
（2）开路后，电压表示数就是两端的电压，因此有
．
（3）由
可得
因为未知，所以不能求出r的值．
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