5.1电路中的能量 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）必修三 5.1 电路中的能量
一、单选题
1．扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是（　　）
A．
B．经过时间t，电动机消耗的电能
C．经过时间t，电动机产生的热量
D．电动机输出的机械功率为
2．如图所示，某户家庭有电炉、微波炉、洗衣机、电风扇等家用电器。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后所有电器均使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则该户用电的总功率为（　　）
A．P=I2R
B．P=UI
C．
D．
3．如图，便携式小风扇用可充电直流电源连接电动机驱动，电源电动势为E、内阻为r，电动机内部电阻为，电动机正常工作时，回路电流为I，则（　　）
A．t秒内电源的总功为
B．电动机的额定电压为
C．电动机将机械能转化为电能
D．通过电动机电流做功功率大小为
4．2020年9月1日消息，沙特阿拉伯研究人员设计了一种新的球形太阳能电池，能更好地收集直射和散射的阳光。若球形电池在正常照射下可将光能转换为电能的效率高达48%，用这种太阳能电池产生6V的电动势，可获得1.2A的电流，则每秒照射到这种电池上的太阳光的能量约是（　　）
A．5J B．10J C．15J D．20J
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
6．一款儿童电动汽车的部分参数如图所示，则下列说法正确的是（　　）
适用年龄　6个月～3岁家长遥控　3～4岁可自驾 核定载重　25kg 电源规格　12V　4.5Ah 充 电 器　12V　1 000mA 电　　机　RS390－12V　2A
A．电源规格中的4.5 Ah，Ah是能量的单位
B．电机的输出功率小于24W
C．电机线圈的电阻为6Ω
D．行驶过程中电机突发故障，被卡住无法转动，此时通过电机的电流为2A
7．11月4日，大连市突发新冠疫情，全市人民众志成城，同心战“疫”，辽宁省各市、县派出近千人的医护人员驰援大连，大连及全省的战“疫”精神传遍全国。在疫情期间，智能机器人被广泛应用各个领域。下表数据是某配送机器人工作的参数。
参数 额定电压 额定电流 机器人净重 最大承载量
数据 50V 2A 100kg 100kg
配送机器人满载时，匀速行驶的速度为7.2km/h，此时配送机器人以额定功率工作，所受阻力为总重量的0.02倍，g=10m/s2，则配送机器人的内阻为（　　）A．2.5Ω B．5Ω C．10Ω D．15Ω
8．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
9．如图所示，雷雨时一头牛躲在树下，闪电击中了树，一个持续40μs的电流脉冲流过地面，这段时间地面形成的等势面如图。如果前后两脚间的身体电阻为500Ω，则闪电过程中耗散在体内的能量约为（　　）
A．1000J B．2000J C．3200J D．4000J
10．如图所示电路中，电源电压u＝311sin100πt（V），A、B间接有“220V，440W”的电暖宝、“220V，220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝．下列说法正确的是（　　）
A．交流电压表的示数为311V
B．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3A
C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．1min抽油烟机消耗的电能为1.32×103J
11．某无人值守彩色电视中转站采用太阳能电源工作，转换设备电压为24V，每天发射时间为15h，功耗20W，其余9小时为接收等候时间，功耗为5W，则（　　）
A．转换设备电流恒为A
B．转换设备负载每天耗电量约为14.37Ah
C．转换设备每天消耗电能为345度
D．转换设备在等待过程中，工作电压小于24V
12．如图所示的“52℃暖手充电宝”集暖手与移动充电两大功能于一体而受热捧，下表中列出了这种产品的几个主要参数：
产品名称 52℃暖手充电宝 重量 285g
尺寸 74×68.5×33.8（mm） 电池容量 5000
输入 DC5V/2.5A（最大） 输出 DC5V/2A（最大）
发热温度 52℃ 发热功率 2.0W
根据上述信息，下列说法正确的是（　　）A．5000的是能量单位
B．参数“DC5V”中“DC”指交流电
C．以最大电流给手机充电，充电宝最多能连续工作2个小时
D．该产品仅用作暖手，理论上可持续工作12.5小时
13．在如图所示电路中，电源电动势为，内电阻为，电阻为，小型直流电动机M的内阻为。电流表和电压表均为理想电表。闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为。则以下判断中正确的是（　　）
A．电压表的读数为 B．电动机两端的电压为
C．电源的输出功率为 D．电动机的输出功率为
14．如图所示，一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1，电功率为P1；灯泡两端的电压为U2，电功率为P2，则下列关系式正确的是（　　）
A．P1=UI B．U2=U－IR
C．P2=U2R D．U1=U－IR
15．为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试，如图甲是某型号酒精测试仪，其工作原理如图乙所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻，且R0=r。酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，与未饮酒的驾驶员相比（　　）
A．电流表的示数较大 B．电压表的示数较大
C．电源的输出功率较小 D．电源的总功率较小
二、填空题
16．有两个电阻，标有“ ”字样，标有“ ”字样，若把它们串联起来使用允许通过的最大电流为________A；若把它们并联起来使用，则允许的最大电压为__________V。
17．如图所示为研究一台微型电动机性能的电路，调整可变电阻R的阻值，直到电动机停止转动，这时两个电表的示数如图甲、乙所示，重新调整R的阻值使电动机正常运转，这时两个电表的示数如图丙、丁所示。则由两个电表的示数可知，电动机正常运转时消耗的电功率为________W，这时它的输出功率为________W。
18．两个额定电压为的白炽灯和的特性曲线如图所示。的额定功率约为_____W；现将和串联后接在的电源上，电源内阻忽略不计，此时的实际功率约为_____ W。
19．(1)原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以某一速率在一圆周轨道上绕核运动，已知运动周期为T，电子的电荷量为e，等效电流为_____。
(2)手电筒中的干电池给某小灯泡供电时，电流为，在某次接通开关的10s时间内，一节干电池中有_____焦耳化学能转化为电能。
三、解答题
20．甲图所示电路中，电源的路端电压随电流的变化图像如图乙。闭合开关，调节滑动变阻器R的阻值改变电路中的电流，已知R的最大值为12Ω，定值电阻R0为6Ω，电容器的电容C为1.0×10-5F。
（1）根据图乙求出电源的电动势E和内阻r；
（2）求定值电阻R0的最大功率Pm；
（3）求R从12Ω减小到0的过程中通过R1的电荷量ΔQ。
21．图中所示的电路中，电源电动势为，内阻为，电阻、的阻值分别为、，平行板电容器的电容。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机的额定电压，线圈的电阻，求：
（1）开关闭合后，电容器的带电量；
（2）电动机正常工作时的效率是多少？
22．某学习小组在研究微型小电风扇M的性能时，采用了如图所示的实验电路。先调节滑动变阻器R，测得小电风扇在未转动的情况下电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V；继续调节滑动变阻器R，测得小电风扇正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和10V。请分析计算：
（1）小电风扇的内阻r；
（2）小电风扇正常运转时，该电风扇线圈的发热功率P1；
（3）小电风扇正常运转时，该电风扇的输出功率P2。
23．日常应用电动机提升物体来研究微型电动机的性能。如图所示是采用的原理电路，初始时使电动机停止转动时，此时电压表和电流表的示数分别为和。重新调整后，滑动变阻器R也能按照工作要求进行调节，使电动机恢复正常运转，电动机的输出功率全部转化为机械功率。此时电动机能拉着原来静止重物以加速度匀加速上升，当重物的速度时，此时电压表和电流表的示数分别为和，g取10m/s2.求：
（1）电动机的输出电功率P；
（2）电动机的效率η；
（3）重物的质量m。
24．如图所示，电源电动势有，内阻，“9V、18W”的灯泡L与直流电动机M并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为。求：
（1）流过电源的干路电流I多大？
（2）电源的输出功率为多少？
（3）电动机的输出功率P为多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A.电动机是非纯电阻，欧姆定律不适应， 故A错误；
B．经过时间t，电动机消耗的电能 ，故B错误；
C．经过时间t，电动机产生的热量 ，故C错误；
D．电动机输出的机械功率为
故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
【详解】
B．加在用户两端的电压为U，电路中的电流为I，所以该户用电的总功率为
故B正确；
ACD．用户洗衣机、电风扇等家用电器为非纯电阻电器，其电功率不可以用
或
计算。更不能用
计算。故ACD错误；
故选B。
3．A
【解析】
【详解】
A．t秒内电源的总功
A正确；
B．电动机为非纯电阻用电器，不适用欧姆定律，电动机的额定电压不等于，选项B错误；
C．电动机消耗的电能转化为机械能和内能，C错误；
D．通过电动机电流做功功率即为电功率大于热功率，D错误。
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
依题意，根据能量守恒定律可得
代入题中相关数据，可得每秒照射到这种电池上的太阳光的能量约是
故选C。
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．B
【解析】
【详解】
A．A·h是电流与时间的乘积的单位，是电荷量的单位，故A错误；
B．电机的输入功率
P＝UI＝12×2 W＝24 W
可知电机的输出功率一定小于24 W，故B正确；
C．电机是非纯电阻，只知道电机的额定电压与额定电流，不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻，故C错误；
D．知道电机的额定电压，不知道电机线圈的电阻，所以若电机突发故障，被卡住无法转动，不能求出通过电机的电流，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
由
得
机器人内阻满足
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．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。
9．C
【解析】
【详解】
由图可知加在牛前后两脚间的电压
因此流过牛身体的电流
闪电过程中耗散在牛体内的能量
故选C。
10．B
【解析】
【详解】
A．电压表在交流电路中对应交流有效值，由于电源电压
可得有效值为220V，A错误；
B．因保险丝融化电流指有效值，电暖宝的电流
油烟机的电流
即保险丝的额定电流不能小于3A，B正确；
C．电暖宝是纯电阻电路，其电功率等于发热功率440W，抽油烟机发热功率等于电功率减机械功率，即
所以电暖宝发热功率大于抽油烟机发热功率的2倍，C错误；
D．工作1min抽油烟机消耗的电能为
D错误。
故选B。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．发射时间转换设备电流为
而在接收等候时间内，其电流为
故A错误；
B．转换设备负载每天耗电量约为
故B正确；
C．转换设备每天消耗电能为
故C错误；
D．转换设备在等待过程中，工作电压等于24V，他是恒定不变的，故D错误；
故选B。
12．D
【解析】
【详解】
A．是电荷量的单位，故A错误；
B．参数“DC 5V”中“DC”指直流电的意思，故B错误；
C．由图示信息可知，充电宝的最大输出电流为2A，根据可知，以最大电流给手机充电，充电宝持续工作时间为
故C错误；
D．该充电宝储存的电能为
由图示信息可知仅用作暖手时的功率为2W，根据W＝Pt可得持续时间
故D正确。
故选D。
13．B
【解析】
【详解】
A．电压表的读数为
故A错误；
B．电动机两端的电压为
故B正确；
C．电源的输出功率为
故C错误；
D．电动机的输出功率为
故D错误；
故选B。
14．B
【解析】
【详解】
A．电阻的电功率为
故A错误；
BD．电阻两端的电压为
灯泡两端的电压为
故B正确，D错误；
C．灯泡的电功率为
故C错误。
故选B。
15．A
【解析】
【详解】
A．酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，R减小，电路总电阻减小，总电流I增大，则电流表示数增大，故A正确；
B．根据闭合电路欧姆定律可得电压表的示数为
当I增大时，U减小，故B错误；
C．电源的输出功率为
根据数学知识可知，当R0+R＞r时，P随R的减小而增大，故C错误；
D．电源的总功率为
当I增大时，P′增大，故D错误。
故选A。
16． 0.2 20
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据公式
可得
，
所以串联起来，允许通过的最大电流为0.2A。
[2] 根据公式
可得
，
所以并联起来，允许的最大电压为20V。
17． 48.0 32.0
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]题图所示的电路中，当电动机停止转动时，由图甲、乙的示数可测得电动机内电阻的值为
r＝＝＝4.00
当电动机正常运转时，由图丙、丁的示数可计算出电动机消耗的电功率
P＝U2I2＝24.0×2.00W＝48.0W
这时它的输出功率为
P出＝P－Ir＝48.0W－2.002×4.00W＝32.0W
18． 99 15
【解析】
【分析】
【详解】
[1] 由图可知，当电压为220V时，L2的电流为0.45A，故L2的额定功率
[2] 两电阻串联时，流过两电阻的电流相等，而总电压应为220V，由U-I图象可知，串联时电流应为0.25A，，此时L2的电压为60V，故此时L2的功率
19． 4.5
【解析】
【详解】
(1)[1]根据电流强度定义
由于每隔时间T，就有一个电子通过某个截面，因此等效电流强度
(2)[2]一节干电池的电动势为1.5V，根据能量守恒，化学能转化成电能，最终通过电源对小灯泡做功，由于10s时间内，电源对小灯泡做功
因此有焦耳化学能转化为电能
20．（1）12V，6Ω；（2）6W；（3）3×10-5C
【解析】
【详解】
（1）电源U-I图像的纵截距表示E，斜率的绝对值表示r，即
（2）当R=0时，电路中电流最大，定值电阻R0的功率最大，即
（3）当R=12Ω时，电容器两端电压为
R从12Ω减小到0的过程中通过R1的电荷量为
21．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）当开关S闭合时，电动机恰好正常工作，两端的电压等于额定电压，电容器与电动机并联，两端的电压等于
其带电量
计算可得
（2）由闭合电路欧姆定律，流过电阻的电流
计算可得
由欧姆定律，流过电阻的电流
由串并联电路电流的关系，流过电动机的电流
电动机消耗的电功率为
电动机发热的功率为
电动机正常工作时的效率
可得
22．（1）1Ω；（2）4W；（3）16W
【解析】
【详解】
（1）当电动机停止转动时，由题得电动机的电阻
（2）正常运转时，电动机的热功率
P1=I22r=22×1W=4W
（3）消耗的电功率
P入=U2I2=10×2W=20W
正常运转时输出功率
P2=P入-P1=20W-4W=16W
23．（1）22W；（2）73.3%；（3）2kg
【解析】
【详解】
（1）电机不转时，由欧姆定律得电动机的内电阻
正常工作时，电动机总功率为
电动机热功率为
电动机输出功率为
（2）电动机的效率为
（3）根据机械功率知
根据牛顿第二定律知
联立解得
24．（1）2.5A；（2）22.5W；（3）4W
【解析】
【详解】
（1）由电路图可知，灯泡与电动机并联，电压关系有
U=E-Ir
又灯泡正常发光，即有
U=9V
代入数据，可得流过电源的干路电流为
I=2.5A
（2）电源的输出功率
（3）因为灯泡正常发光，可得
由并联电路电流关系可得，流过电动机的电流为
IM=I-IL=2.5A-2A=0.5A
由功率关系可得，电动机的输出功率为
P出=UIM-IM2RM=9×0.5W-0.52×2W=4W
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页