12.1电路中的能量转化综合训练-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

12.1电路中的能量转化
一、选择题（共15题）
1．一根电阻丝阻值是1欧，通过2 A的电流在6秒内所消耗的电能是( )
A．8 J B．10 J C．24J D．12J
2．如图所示是某品牌手机电池上的文字说明，由此可知该电池的电动势和所储存的最大电能是（ ）
A．4.2V 9.07103J B．3.7V 9.07103J
C．4.2V 7.99103J D．3.7V 7.99103J
3．通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为R，电流为2I，则在时间内产生的热量为（　　）
A．4Q B．2Q C． D．
4．某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220V 电压下工作。下列说法正确的是（　　）
电吹风额定电压 220W
电吹风额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
A．开关都闭合时电吹风吹冷风
B．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω
C．吹热风时电热丝的功率为990W
D．吹热风时通过电热丝的电流为4A
5．如图为一种服务型机器人，其额定功率为56W，额定工作电压为28V机器人的锂电池容量为20A·h。以下关于机器人的说法正确是（　　）
A．机器人的额定工作电流为20A
B．机器人充满电后最长工作时间为2h
C．电池充满电后总电量为7.2×104C
D．以额定电流工作时每秒消耗能量为20J
6．图中虚线框内是一个非纯电阻电路，测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是（　　）
A．I2R B． C．UI D．I2R+UI
7．假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则（　　）
A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小
B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβ
C．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I2
D．在A点，白炽灯的电阻可表示为
8．某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，三个电表均为理想电表。现闭合开关S，电压表V的示数为3.0V，小灯泡L1、L2，消耗的电功率分别为P1、P2。下列说法正确的是（　　）
A．P1=4P2 B．此时灯泡L2的阻值为12Ω
C．电流表A1的示数为0.25A D．电流表A2的示数为0.375A
9．如今，智能音箱受到消费者的热爱。在无语音提醒下，待机功率为2W，正常工作时的功率为12W。假如一个智能音箱每天待机22h，工作2h，则一天消耗的电能为（　　）
A．2.48×105J B．1.584×104J
C．1.022×105J D．2.448×105J
10．下列家用电器中，正常工作时的电流最接近5A的是（　　）
A．护眼台灯
B．5L电饭锅
C．台式电风扇
D．40寸液晶电视机
11．对接入某电路中的用电器，下列说法中正确的是（　　）
A．工作时间相同，额定功率较大的用电器消耗电能不一定较多
B．用电器两端所加电压越大，其额定功率也越大
C．用电器内通过的电流越大，其额定功率也越大
D．通电时间越长，它的电功率越大
12．如图所示，电动机M的内阻是0.6Ω，电阻R=10Ω，直流电压U=160V，理想电压表示数110V，以下判断错误的是（　　）
A．电动机通过的电流为5A
B．电动机消耗的电功率为550W
C．电动机输出的机械功率为150W
D．电动机工作1h所产生的热量为5.4×104J
13．某家用电热水壶铭牌如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．电热水壶的额定电流为5 A
B．电热水壶的额定电流为2 A
C．电热水壶工作十分钟消耗的电能为6.6×105 J
D．电热水壶工作十分钟消耗的电能为1.1×104 J
14．某品牌的电动汽车电池储能为，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108km/h的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8km，则该电动汽车（　　）
A．充电时间约为4.5h
B．匀速行驶时输出的功率为10kW
C．匀速行驶时每秒消耗的电能为
D．匀速行驶时所受的阻力大小为500N
15．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法，正确的是（　　）
A．电功率越大，电流做功越快，电流做功一定越多
B．适用于任何电路
C．在非纯电阻电路中，
D．只适用于纯电阻电路
二、填空题
16．小灯泡标有“”的字样，这里“”表示它的_______，“”表示它的_______，它正常工作时的电流值是_______A．
17．某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示．重物的质量m=50千克，电源的电动势E=220伏特，不计电源内阻及各处的摩擦．当电动机以v=0.80米/秒的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度I=2安培，由此可知电动机的输出功率P＝_______W，电动机线圈的电阻R=_______Ω　（g取10m/s2）　
18．如图，电阻R=55Ω，当闭合S1、S2时，通过电阻R的电流为_________A，电路的总功率为1000 W，当只闭合S2时，电动机的电功率为___________W。
19．如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V，12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω．若灯泡恰能正常发光，则灯泡的电阻R＝__________Ω，电路中的电流I＝__________A，整个电路消耗的总功率P总＝__________W电动机消耗的功率为P=__________W，电动机输出功率P出＝__________ W．
三、综合题
20．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1.0Ω，定值电阻R=11Ω，M为直流电动机，电机正常运转时，电压表读数U1=8.4V；电机被卡住时，电压表读数U2=3V。电压表为理想电表。求：
(1)电动机电枢电阻；
(2)电机正常运转100s，电源做的功；
(3)电机正常运转100s，转化为机械能的值。
21．2018年8月的某天夜里，二中南校区的上空电闪雷鸣.某摄影爱好者拍摄到的闪电，假设这次闪电产生的电压可等效为3×107V，电流可等效为2.5×105A，历时 1×10-3s．
（1）若我们想办法收集这次闪电的能量，使这次闪电产生的电荷量以0.5A的电流给小灯泡供电，则能维持多长时间？
（2）若这样的闪电一共发生了8次，则闪电释放的总电能是多少？
22．夏季天气炎热，应该多喝水及时补充身体水分。如图甲为一款市面销售的饮水机，其内部电路可简化为如图 乙所示的电路图。R1和 R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“保温”、“加热”档位之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系如图 丙所示。求：
（1）保温档位工作时，通过电阻 R1的电流；
（2）电阻 R2的阻值；
（3）前 30min 内电路消耗的总电能。
23．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表．请根据表计算
规格 后轮驱动直流电机
车型 26英寸 额定输出功率 120W
整车质量 30kg 额定电压 40V
最大载量 120kg 额定电流 4.0A
（1）此车电机的内阻；
（2）电机以额定值正常工作时的机械效率；
（3）在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
根据焦耳定律得
故ABD错误，C正确。
故选C。
2．D
【详解】
由铭牌可知，该电池的电动势，储存总电荷量Q=600mAh，根据电流做的功等于消耗的电能，所以储存的最大电能
E电=W=QE=60010-336003.7J=7.99103J
故选项ABC不合题意，选项D符合题意．
3．B
【详解】
依题意，有
则，条件变化时，有
故选B。
4．D
【详解】
A．开关都闭合时，电热丝接入电路发热，电吹风吹热风，故A错误；
B．440Ω显然是用电动机的额定电压除以额定电流得出的，而电动机是非纯电阻元件，不能用欧姆定律计算其内电阻，故B错误；
CD．吹热风时电热丝的功率为
吹热风时通过电热丝的电流为
故C错误，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．根据可知，额定电流应该为
故A错误；
B．机器人的锂电池容量为20A·h，即当额定电流2A下工作时，能够工作最长时间为10h ，故B错误；
C．电源充满电后的总电量为
故C正确；
D．在额定电流下，机器人功率56W，即每秒消耗56J电能，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
AB．若虚线框内是一个纯电阻电路时，欧姆定律适用，求解功率可以用和，若虚线框内是一个非纯电阻电路时，欧姆定律不适用，求解功率不能用和故AB错误；
C．无论虚线框内是纯电阻电路还是非纯电阻电路，功率公式P=UI均成立，故C正确；
D．公式P=I2R+UI不能用来计算未知电路的电功率，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．由图像可知，白炽灯的电阻随电压的增大而增大，选项A错误；
BD．在A点，白炽灯的电阻可表示为
选项BD错误；
C．在A点，白炽灯的电功率可表示为
P=U0I2
选项C正确。
故选C。
8．C
【详解】
电压表V的示数为3.0V，由图象得到通过的电流0.25A，即电流表A1的示数为0.25A；和各分得一半的电压，即1.5V，由图象得到通过和的电流0.20A。电流表A2的示数为
0.25A+0.20A=0.45A
则功率有
P1=UI1=0.75W
P2=I2=1.5×0.2W=0.3W
即
P1<4P2
此时灯泡L2的阻值为
故选C。
9．D
【详解】
智能音箱每天待机消耗功率
工作2小时消耗电能
则
故选D。
10．B
【详解】
根据功率的公式得
电饭锅的功率最大，最接近1100W。
故选B。
11．A
【详解】
A．根据，工作时间相同，实际功率较大的用电器消耗电能较多，但额定功率大并不代表实际功率大，额定功率较大的用电器消耗电能不一定较多，故A正确；
BC．额定功率是用电器能够长时间正常工作的最大功率，与实际电压和实际电流无关，故BC错误；
D．电功率等于单位时间内做的电功，是利用比值定义法定义出来的物理量，与时间无关，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．直流电压U=160V，理想电压表示数110V，则将在R上的电压为50V，根据欧姆定律可得电路的电流为
选项A正确；
B．电动机消耗的电功率为
选项B正确；
C．电动机输出的机械功率为
选项C错误；
D．电动机工作1h所产生的热量为
选项D正确。
本题选错误的，故选C。
13．AC
【详解】
AB．电热水壶的额定电流
故A正确，B错误；
CD．电热水壶工作十分钟消耗的电能
故C正确，D错误。
故选AC。
14．AD
【详解】
A．本题考查电动汽车的功率、消耗的电能及所受阻力的计算。根据，可得电动汽车的充电时间
故A正确；
B．匀速行驶的时间
匀速行驶时电动汽车输出的功率
故B错误；
C．匀速行驶时电动汽车每秒消耗的电能
故C错误；
D．电动汽车匀速行驶时，电动汽车所受的牵引力大小F与所受的阻力大小f相等，由，可得
故D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
A．电功率越大，电流做功越快，根据
W=Pt
可知，W由P和t共同决定，选项A错误；
B．公式
适用于任何电路，选项B正确；
C．在非纯电阻电路中，一部分电能转化为其他形式的能，则
选项C正确；
D．焦耳热
适用于各种电路，选项D错误。
故选BC。
16． 额定电压 额定功率 0.5
【详解】
小灯泡标有“”的字样，这里“”表示它的额定电压，“”表示它的额定功率，它正常工作时的电流值是
17． 400 10
【详解】
电动机的输出功率为P=Fv=mgv=400W,电动机热功率为，所以,所以r=10Ω
18． 4 120
【详解】
根据欧姆定律得
当闭合S1、S2时，电阻R的功率为
电动机的电功率为
当只闭合S2时，电动机的电压不变，所以电动机功率不变。
19． 3Ω 2A 24W 12W 10W
【详解】
灯泡L上标有“6 V，12 W”，所以通过灯泡的电流：
，
所以灯泡的电阻为：
；
灯泡和电动机串联，则留过灯泡的电流为电路中的电流：
；
整个电路消耗的功率为：
；
电动机消耗的功率为：
；
电动机的热功率为：
，
电动机的输出功率为：
；
20．(1)4Ω；(2)360J；(3)216J
【详解】
(1)电机被卡住时，电动机是线性原件，电枢电阻
又知
解得
R1=4Ω
(2)电机正常运转时
正常运转100s时，电源做功
W=EI2t=12×0.3×100J=360J
(3)正常运转100s，转化为内能
转化为机械能
W1=W－Q=360J－144J=216J
21．（1）500s （2）6×1010J
【详解】
（1）根据电流的定义式，可得
q=It=2.5×105×1×10-3C=250C
供电时间t′==500s
（2）这次闪电释放的电能为
E=nqU=8×250×3×107J=6×1010J
22．（1）0.4A；（2）100Ω；（3）4.488×105J
【详解】
（1）当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由
可知，电功率较小，为“保温”， 由
可得通过R1的电流
（2）从“保温”到“加热”，只是并联了R2，电源电压不变，R1的功率不变，则R2的功率
由
可得
（3）30min内电路消耗的总电能
23．（1）2.5Ω （2）75%（3）640W
【详解】
解：（1）由表格读出电机的额定电压U=40V，额定电流I=4A，额定输出功率
电机输入的是电功率，总功率等于电功率，得到
根据能量守恒得，内部发热功率 ，又
则有
解得：
（2）电机正常工作时的效率
（3在额定电压下，电机突然卡死时，电机电路是纯电阻电路，欧姆定律成立，则有
综上所述本题答案是：（1）2.5Ω （2）75%（3）640W
答案第1页，共2页