12.1电路中的能量转化练习（word版含答案）

人教版必修第三册 12.1 电路中的能量转化
一、单选题
1．电动汽车、电动自行车由于节能环保及良好的操控性能，越来越被大家认可，但其安全性也引起了大家的关注.某电动汽车的电池组是由约8000个锂电池串并联组成，其部分参数如下表：
最大储能 额定输出功率 额定输出电压 电池组内阻
20kW 400V 0.04～0.12Ω
下列相关说法正确的是（　　）A．电池组的额定输出电流为5A
B．该车以额定输出功率持续行驶的时间小于2.5h
C．该电池组充满电所储存的能量约为
D．若电池组输出端短路，则瞬间热功率最大可达到400kW
2．功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算全国一年节省的电能最接近（　　）
A．8108kWh B．81010kWh C．81012kWh D．81014kWh
3．一个电阻接入某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有330 J的电能转化为内能，则下列说法错误的是（　　）
A．电阻两端所加电压为330 V
B．电阻通电时间为3s
C．通过电阻的电流为1 A
D．这个电阻的阻值为110 Ω
4．某扫地机器人电池容量5000mA·h，额定工作电压15V，额定功率30W，则下列说法正确的是（　　）
A．扫地机器人的电阻是7.5Ω
B．扫地机器人正常工作时的电流是2A
C．题中mA·h是能量的单位
D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为5h
5．如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，定值电阻R=2Ω与电动机M串联接在电源上开关闭合后，理想电流表示数为1A，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R0=0.5Ω。下列说法中正确的是（　　）
A．定值电阻消耗的热功率2W B．电动机的输出功率为4.5W
C．电动机两端的电压为0.5V D．电源的输出功率是6W
6．如图所示的电路中，R1、R2、R3均为定值电阻。其中R1=5Ω，额定功率P1=5W；R2=5Ω，额定功率P2=20W；R3=4Ω，额定功率P3=49W。则AB之间允许消耗的最大功率为（　　）
A．35W B．50W C．59W D．74W
7．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
8．在如图所示的电路中，为电阻箱，M为电动机，电动机的铭牌上标有“，”的字样，闭合开关S，调节电阻箱，当时，电动机恰好正常工作。已知电源电动势，电动机线圈的电阻。下列说法正确的是（　　）
A．电路的路段电压为 B．电源的输出功率为
C．电动机输出的机械功率为 D．电源内阻为
9．用如图所示的电路来描绘小灯泡L的伏安特性曲线，变阻器R接于恒压电源（带开关），电源的输出电压为U，接通电路（　　）
A．接通电路前，滑动变阻器的滑片P应置于a端
B．滑片P置于R的中点时，电压表的示数为
C．滑片P由R的中点向b端滑动，电压表的示数可能为
D．滑片P由R的中点向a端滑动，灯泡L的功率将变大
10．随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活。随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展。截至2017年底，我国自主研发了各类用途的数百款纯电动汽车，保有量以百万计。纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量。下表是某款电动汽车的蓄电池参数，据此下列说法正确的是（　　）
电池只数 100只
电池容量/只
充电参数（电压/电流） 420V，20A
放电时平均电压/只 3.3V
A．电池从完全没电到充满电所需时间为12h
B．电池容量的单位就是能量单位
C．该电池组充电时的功率为8.4×103W
D．该电池组充满电时的能量约为8.4×103J
11．如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W” 字样的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电源两端，灯泡正常发光，则（　　）
A．电解槽消耗的电功率为20 W
B．电解槽的发热功率为60 W
C．电解槽消耗的电功率为60 W
D．电路消耗的总功率为60 W
12．一般家用电冰箱一天消耗的电能约1度（1度＝1），此能量最接近下列哪个用电器正常工作时，一直使用一天消耗的电能（　　）
A．一只照明的电灯 B．一台空调
C．一台电磁炉 D．一只微波炉
13．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，闭合开关S，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0.50A和2.0V，重新调节R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2.0A和24.0V，电压表、电流表均为理想电表，则这台电动机正常运转时的输出功率为（　　）
A．32W B．44W C．47W D．48W
14．新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“96V 、 ”字样。假设工作时电源的输出电压恒为96V，额定输出功率5.04kW。由于电动机发热造成的损耗（其它损耗不计），电动汽车的效率为80%。根据上述有关数据，下列说法不正确的是（　　）
A．动力电源充满电后总电荷量为3.6×105 C B．额定工作电流为52.5 A
C．电动机的内阻约为0.46 Ω D．电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是4h
15．某教室中有一台电风扇，其电动机内电阻是，接上的恒定电压后，电风扇正常工作，消耗的总功率是。下列说法正确的是（　　）
A．通过电风扇电动机的电流为 B．通过电风扇电动机的电流为
C．电风扇输出的机械功率为 D．电风扇输出的机械功率为
二、填空题
16．电动机线圈的电阻为R，电动机正常工作时，两端电压为U，通过电流为I，工作时间为t,，则电动机消耗的电能为______。电动机线圈生热为______
17．三个电阻、、阻值分别为、、，把它们适当连接后可得总电阻为，把R直接到内阻为的电源上，三个电阻消耗的功率之比：：____，若消耗的功率是，则电源的电动势为____V。
18．灯泡标有“36V，100W”的字样，它工作2h消耗的电能0.15kW·h，它的额定功率是_____W，它的实际功率是_____W。
三、解答题
19．如图所示，电源的电动势是，内阻是，小电动机M的线圈电阻为，限流电阻为。若闭合开关S后，电压表的示数为，试求
（1）电源的功率和输出功率。
（2）电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率，电动机在工作时，每分钟消耗多少电能？产生多少电热？
20．电动机是将电能转换成机械能的一种装置，在生产生活中有着广泛的应用。如图所示电路中，电动机的内阻，电源电动势、内阻，小灯泡规格为“”。闭合开关S，电路稳定后，小灯泡恰好正常发光。求：
（1）电源的输出功率；
（2）电动机的效率。
21．如图甲为一款电饭煲，其额定电压为220V，它采用了先进技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度。图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入U=220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图像如图丙所示。求：
（1） 0~30min，电饭煲产生的总热量；
（2） S和S1均闭合，电路中的总电流；
（3） 根据电路的设计，在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。当实际电压U/=200V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要多长时间？
22．功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，普通白炽灯应被逐步淘汰。假设每个家庭有三只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，每天开灯时间为4h。请估算出全国一年节省的电能。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A. 根据
故A错误；
B．根据
故B正确；
C．该电池组充满电所储存的能量约为
故C错误；
D．若电池组输出端短路，则瞬间热功率最大可达到
故D错误。
故选B。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
全国的户数约为
n=
每个家庭一天电灯5小时，则节约的电能为
E=2×(60-10)×10-3kW×5h=0.5kW·h
全国一年节省的电能最接近
W=365nE=365×4.3×108×0.5kW·h≈7.8×1010kW·h
故选B。
3．A
【解析】
【详解】
A．通过3C的电荷量时，有330J的电能转化为内能，根据
W=qU
有
A符合题意；
BC．根据
P=UI
电流为
根据
q=It
时间为
BC不符合题意；
D．根据欧姆定律，电阻为
D不符合题意。
故选A。
4．B
【解析】
【详解】
A. 根据题中条件不能确定扫地机器人的电阻，A错误；
B. 扫地机器人正常工作时的电流是
B正确；
C. 题中mA·h是电量的单位，C错误；
D. 扫地机器人充满电后一次工作时间约为
D错误。
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
A．定值电阻消耗的热功率
选项A正确；
BC．电动机两端的电压
电动机的输出功率为
选项BC错误；
D．电源的输出功率是
选项D错误。
故选A。
6．A
【解析】
【详解】
R1=5Ω，额定功率P1=5W，则R1的额定电流为
同理可得R2、 R3的额定电流分别为，；
又根据并联电路规律可知两支路电流比为
所以要保证电路安全，只能是允许通过R1的电流达到最大值，即，P1=5W，R2的实际功率为
并联电路电压为
R3实际功率为
则AB之间允许消耗的最大功率为
故BCD都错，A正确。
故选A。
7．B
【解析】
【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。
8．C
【解析】
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律，有
由于电动机恰好正常工作，代入数据，解得
则可得电路的路段电压为
A错误 ；
B．根据功率公式可得，电源的输出功率为
B错误；
C．根据电动机的功率关系
代入数据，可得
C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据，解得
又
解得
D错误。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
A．接通电路前，为保证灯泡和电表安全，并联部分电压应从零开始变化，所以滑动变阻器的滑片P应置于b端，故A错误；
B．滑片P置于R的中点时，灯泡（含电表）支路和滑动变阻器下半部分电阻并联，并联电阻小于滑动变阻器总阻值的一半，由串联分压特点可知，电压表的示数小于，故B错误；
C．由B中分析知，滑片P置于R的中点时，电压表的示数小于；滑片P由R的中点向b端滑动，并联部分电阻逐渐减小，分到的电压逐渐减小，所以电压表的示数一直小于，故C错误；
D．滑片P由R的中点向a端滑动，并联部分电压逐渐增大，由知灯泡L的功率将变大，故D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．电池从完全没电到充满电所需时间为
故A错误；
B．电池容量的单位是电量的单位，故B错误；
C．该电池组充电时的功率为
故C正确；
D．该电池组充满电时的能量为
故D错误。
故选C。
11．C
【解析】
【详解】
AC．灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V的电压，且电路电流
则电解槽消耗的电功率
A错误C正确；
B．电解槽的发热功率
B错误；
D．整个电路消耗的总功率
D错误。
故选C。
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
一般灯具的功率约10-60W，一天的耗电约0.24-1.44度；电磁炉的功率约1800-2100W，一天的耗电约43.2-50.4度；微波炉的功率约1000-1300W，一天的耗电约24-31.2度；空调的功率约800-1500W，一天的耗电约19.2-36度。故最接近的是A，则BCD错误。
故选A。
13．A
【解析】
【详解】
电动机停止转动时，电能完全装化为电热，电动机为一电阻，根据欧姆定律得
正常运转后，其输出功率为
故选A。
14．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．由动力电源上的铭牌可知
A错误；
B．由公式
所以额定工作电流为52.5 A，B正确；
C．由题意可知，额定输出功率5.04kW，发热功率为
由公式
解得
C正确；
D．根据电池容量Q=210 A·h，电流为52.5 A，则可得
D正确。
故选A。
15．B
【解析】
【详解】
AB．正常工作时通过电动机的电流大小为
A错误，B正确；
CD．已知电动机正常时总功率为
电动机正常工作时热功率为
电动机正常工作时机械功率为
CD错误。
故选B。
16． UIt I2Rt
【解析】
【详解】
t时间内电动机消耗的电能为
电动机线圈生热为
17． 25
【解析】
【详解】
[1]根据串并联关系可知，将、串联后再与并联，总电阻为
把R直接到内阻为的电源上，有
而电阻消耗的功率为
可得
：：
[2]若消耗的功率是，则
解得
干路电流
电源电动势
18． 100 75
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据灯泡的铭牌所示可知，它的额定功率是
[2]因为小灯泡工作2h消耗的电能为0.15kW·h，所以它的实际功率为
19．(1) 6W，5.5W；(2)2.5W，2W，150J，30J
【解析】
【分析】
【详解】
(1)在串联电路中，电压表测量的是R0两端的电压，由欧姆定律得
电源的总功率
P总=EI=6×1=6W
由能量转化和守恒定律得
P输出=P总-I2r=6-12×0.5=5.5W
(2)电动机两端的电压为
UM=E-Ir-UR0=6-1×0.5-3V=2.5V
电动机消耗的功率
P= UMI=2.5×1W=2.5W
电动机输出的机械功率
P机=P-I2r=2.5-12×0.5W=2W
电动机在工作时，每分钟消耗的电能为
产生的电热为
20．（1）3.5W；（2）90%
【解析】
【详解】
（1）根据小灯泡恰好正常发光，可得电路中电流
电源外压
电源的输出功率
解得
（2）电动机的电压
电动机的电功率
电动机的热功率
电动机的效率
解得
21．（1）9.9×105J；（2）3A；（3）12.1min
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图乙、丙可知，工作30min：
P1=440W的时间t1=15min=900s，P=660W的时间t2=15min=900s
0~30min内电饭煲产生的总热量：
Q总=P1t1＋Pt2=440W×900s＋660W×900s=9.9×105J
（2）当S和S1均闭合时，电阻R1与R2并联，电路中的总电流
（3）由图丙可知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间：t=10min=600s
正常工作时，此过程中产生的热量：
Q=W=Pt=660W×600s=3.96×105J
电路中的总电阻：
因在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同，所以由
可得在U′=200V时电饭煲工作的时间
22．
【解析】
【分析】
【详解】
估测全国约有5亿个家庭，由题意可得，全国一年节省的电能为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页