4.3 电路中的能量转化与守恒 专项测试（Word版含答案）

4.3、电路中的能量转化与守恒
一、选择题（共16题）
1．把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间t内产生的热量为Q2，则（　　）
A．Q1：Q2=1：4 B．Q1：Q2=4：1 C．Q1：Q2=1：2 D．Q1：Q2=2：1
2．国产某5G手机电池容量为4100mA·h，待机时间为22d（天），用超级快充装置对其充电时的电功率为66W。由此可估算手机电池（　　）
A．待机时的电压 B．待机时的电流
C．快充时的电流 D．快充过程获得的电能
3．如图所示，电灯L1、L2上分别有“220V，100W”、“220V，40W”字样，那么（　　）
A．a、b 接220V电压时，L1、L2均能正常发光
B．a、b接440V电压时，L1、L2均能正常发光
C．无论a、b 两端接多少伏电压，L1、L2都不可能正常发光；
D．无论a、b 两端接多少伏电压，L1肯定不能正常发光；
4．电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为(　　)
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热
C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
5．三只电阻R1、R2和R3，如图所示连接，在电路的A、B端加上恒定电压后，电阻R1消耗的功率最大．则三只电阻的阻值大小关系为 （ ）
A．R1>R2>R3 B．R2>R1>R3
C．R3>R2>R1 D．R1>R3>R2
6．三峡工程是一座具有防洪、发电、航运及养殖和供水等综合利用价值的特大型水利水电工程，其部分设计数据如下表。由表可知，发电机组全部建成发电后，假设发电机组一直以总装机容量正常发电，要完成年平均发电量，它们的总发电时间约为（　　）
水库 坝高 185 m
最大蓄水位 175 m
平均年流量 4.510×1011 m3
电站 总装机数 26台
总装机容量 1. 82×107 kW
年平均发电量 8.468×1010 1kW·h
A．4.6×102h B．4.6×103h C．4.6×104h D．4.6×105h
7．电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系正确的是(　　)
A．P>UI B．P＝I2(R1＋R2) C．U＝I(R1＋R2) D．P>I2(R1＋R2)
8．将一盏“2V，4W”的小灯泡，一台线圈电阻是1Ω的电动机与电动势为12V、内阻为1Ω的电源串联成闭合电路，小灯泡刚好正常发光，则电动机输出的功率是（　　）
A．16W B．20W C．12W D．10W
9．实验室有a、b、c、d四个电阻，其伏安特性曲线如图所示，若用导线将其中一个电阻接在电动势E＝6V、内阻Ω的电源两端，要使电源的输出功率最大，应接入电阻（　　）
A．a B．b C．e D．d
10．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成．当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)
A．电热丝的电阻为55 Ω
B．电动机的电阻为Ω
C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J
11．手机充电器又名电源适配器．手机常用锂离子电池的充电器采用的是恒流限压充电，充电器上所标注的输出参数如图甲所示，充电的锂离子电池标识如图乙所示．对于电源适配器与锂电池，下列说法正确的是（　　）
A．手机电池标识的mAh是电功的单位
B．电源适配器的充电限制电压是6V
C．如果工作电流是200mA，手机电池能连续工作约8个小时
D．手机充电时会微微发热，所以手机充电器主要是把电能转化成热能的装置
12．如图所示，电阻，电动机绕线电阻，当开关断开时，理想电流表的示数是，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，理想电流表的示数和电路消耗的电功率应是（　　）
A． B． C． D．
13．如果将电风扇的叶片捆住，不让其转动，然后闭合开关，则此时电风扇消耗的功率与正常工作时消耗的功率相比将（　　）
A．保持不变 B．增大 C．减小 D．等于零
14．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=
15．如图所示，a、b两端的电压为9V，三个电阻的阻值分别为R1＝R2＝6Ω、R3＝3Ω。下列说法正确的是（　　）
A．R1、R2、R3两端的电压之比为2∶1∶1
B．R1、R2、R3消耗的电功率之比为1∶1∶2
C．在相等的时间内，通过R1、R2、R3的电荷量之比为2∶2∶1
D．在相等的时间内，R1、R2、R3产生的焦耳热之比为1∶1∶2
16．如图所示电路中，输入电压恒为8V，灯泡L标有“3V，6W”字样，电动机线圈的电阻RM=1，若灯泡恰能正常发光，下列结论中正确的是（　　）
A．电动机的输入电压是5V
B．电动机消耗的功率是4W
C．电动机消耗的功率是10W
D．电动机消耗的功率是16W
二、填空题
17．在如图所示电路中，E为电源，其两端电压保持不变。AB为滑动变阻器，其电阻；L为一小灯泡，其额定电压，额定功率；S为开关，开始时滑动变阻器的触头位于B端，现在接通开关S，然后将触头缓慢地向A端滑动，当到达某一位置C处时，小灯泡刚好正常发光，则灯泡的工作电流为_____A，C、B之间的电阻应为_____。
18．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）　
19．如图所示，电源电压一定时，已知灯泡L标有“6V 7.2W”字样（灯丝电阻不受温度影响），R2=10Ω。当S、S1闭合，且滑片P在a端时，灯正常发光；当S、S2闭合，且P在滑动变阻器中点处时，电流表示数为0.2A，灯泡L的阻值为_______Ω。通过对S、S1、S2的控制和调节滑动变阻器，可使电路消耗的总功率最小，电路总功率的最小值为_______。
20．为了测出一盏灯的实际功率，现只开一盏灯，观察电能表转盘在3min内转9转，若电能表转盘转3000转为1kW·h电，则这只灯泡的实际功率为_____W。
三、综合题
21．在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.5cm。电源电动势E=400V，内电阻r=2Ω，电阻R1=198Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m=2.0×10-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2，求：
（1）滑动变阻器接入电路的阻值；
（2）当没有小球射入时，改变P的位置，求滑动变阻器消耗的最大电功率P滑；
（3）当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时小球恰能到达距A板处。
22．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内电阻r=0.5Ω，=0.5Ω，电动机线圈电阻为=1Ω，若开关闭合后通过电源的电流为3A，则
（1）上消耗的电功率为多少
（2）电动机两端的电压为多少
（3）电动机的输入功率
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
设每根电阻丝的电阻为R，当两电阻并联时，总电阻为
当两电阻串联时，总电阻为
电压和时间一定，根据焦耳定律有
可得
故选A。
2．B
【详解】
AB．根据手机电池容量为4100mA·h以及待机时间为22d，根据
可求解待机时的电流，但是无法求解待机时的电压，选项A错误，B正确；
CD．根据题中条件无法求解快充时的电流，也不能求解快充过程获得的电能，选项CD错误。
故选B。
3．D
【详解】
根据，得，则
A．接在220V的电压上，两者电压均小于额定值。故A错误；
B．若接在哪里440V的电压上，L1的电压小于220V，L2的电压大于220V，则不能正常发光。故B错误；
C．根据串联电压与电阻关系可知，所接电压合适可使一个即L2达到220V，即可一个正常发光。故C错误；
D．若L1正常发光，则L2电压大于额定值，会烧坏，不可。故D正确；
故选D。
4．D
【详解】
电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多．因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热。
故选D。
5．B
【详解】
与并联，电压相同，据
功率大，电阻小，即
电流大于，据
功率大，电阻大，即
故
故选B。
6．B
【详解】
总发电时间
故选B。
7．D
【详解】
A．电吹风机中有电动机，而电动机为非纯电阻用电器，电动机消耗的功率
P＝UI
对纯电阻电路和非纯电阻电路都成立，A错误；
BCD．由于整个电路属于非纯电阻性电路，因此满足
可得出
，
BC错误，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
回路的电流等于小灯泡的电流
电源的路端电压为
电动机两端电压为
电动机的输出功率为
故选C。
9．B
【详解】
设电路外电阻为R，则电源的输出功率为
根据数学知识可知当R=r时，P最大，由题图可知电阻b的阻值为
故选B。
10．A
【详解】
A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为
P=1 000 W－120 W=880 W
对电热丝，由P=可得电热丝的电阻为
Ω=55 Ω
选项A正确；
B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；
C．当电吹风吹冷风时，电热丝没有工作，选项C错误；
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
W=P电t=120 J
选项D错误。
故选A。
11．C
【详解】
A．根据
手机电池标识的mAh是电量的单位，故A错误；
B．电源适配器的充电限制电压是，故B错误；
C．如果工作电流是200mA，手机电池最多能连续工作时间
故C正确；
D．手机充电时会微微发热，说明有很小部分电能被手机充电器转化为内能，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
AB．当电键S断开时，由欧姆定律得
当电键S闭合后，通过R1的电流仍为0.5A，电动机的电流为
故电流表的电流为
故
故AB错误；
CD．电路中电功率为
但不能求出具体的数据。故C错误，D正确。
故选D。
13．B
【详解】
在电动机转动时，有
而当电源电压一定，电动机不转时，有
显然
所以
故选B。
14．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。
15．BD
【详解】
A．电路中的总电阻为
电路中的电流
则R3两端电压
U3=IR3=1.5×3V=4.5V
并联部分两端电压为
所以R1、R2、R3两端的电压之比为1：1：1，故A错误；
B．根据
可得R1、R2、R3消耗的电功率之比为1：1：2，故B正确；
C．根据欧姆定律
可得通过R1、R2、R3的电流之比为1：1：2，根据
可得在相等时间内通过R1、R2、R3的电荷量之比为等于通过它们的电流之比，即为1：1：2，故C错误；
D．根据
Q=I2Rt
可以得到在相等时间内产生的焦耳热之比为1：1：2，故D正确。
故选BD。
16．AC
【详解】
由于灯泡恰能正常发光，则灯泡两端电压UL=3V，电路中电流
则电动机两端电压为
则电动机消耗的功率
故选AC。
17． 0.3 20
【详解】
本题中小灯泡正好正常发光，说明此时小灯泡达到额定电流
两端电压达到额定电压U额＝6.0 V，而小灯泡和电源、滑动电阻AC串联，则电阻AC的电流与小灯泡的电流相等，则
18． 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
19． 5 0.72W
【详解】
由电功率公式得

当、闭合，且滑片在端时，灯正常发光，可知电源电压与小灯泡的额定电压相等，即为
当、闭合，且在滑动变阻器中点处时，定值电阻与滑动变阻器串联，此时滑动变阻器在电路的电阻为其最大电阻的倍，电流表示数为，则滑动变阻器接入电路的电阻为
则滑动变阻器的最大电阻为
当、闭合，打开，并将滑动变阻器的滑片移到最右端，电路消耗的总功率最小，此时电路的总功率的最小值为
20．60
【详解】
转盘转了9转，则总功为
则实际功率
21．（1）Ω；（2）200W；（3）1400Ω
【详解】
（1）小球在平行板内向上匀减速直线运动，由动能定理得
解得
根据闭合电路的欧姆定律有
解得滑动变阻器接入的电阻为
R=Ω
（2）把滑动变阻器看成外阻，R1和r看成等效内阻，则当
R滑=R1+r=200Ω时
滑动变阻器的功率有最大值，有电功率最大为
P滑==200W
（3）对小球由动能定理得
解得
=350V
结合
解得
=1400Ω
22．（1）4.5（2）9V （3）27W
【详解】
（1）消耗的功率为：
（2）电动机两端电压为 ，则：
（3）电动机的输入功率：