5.1电路中的能量 练习（word版含答案）

粤教版（2019）必修三 5.1 电路中的能量
一、单选题
1．如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10W、10W、2W，则此电路中允许消耗的最大功率为（　　）
A．22W B．12W C．15W D．16W
2．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
3．如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为10 A
B．电动机线圈电阻上的发热功率为2 W
C．电源的输出功率为60 W
D．电动机的输出功率为16 W
4．某款新能源汽车配备了两种不同型号的动力电池，电池数据如下表所示，若不考虑动力电池的内阻，下列说法正确的是（　　）
电池型号 额定电压（V） 额定容量（Ah） 额定电能（kW/h） 重量（kg）
21TAD 355 153 54.34 338
21TY 322 174 56.04 356
A．用同样的充电电流从零电能到充满，21TY的充电时间更短
B．用同样的充电功率从零电能到充满，21TY的充电时间更短
C．对同一电动汽车供电，若电池输出功率相同，21TAD的汽车效率更高
D．对同一电动汽车供电，若电池输出电流相同，21TY的行驶总里程一定更长
5．如图，灯泡的电阻不变，闭合电键，变阻器滑片向左移动的过程中（　　）
A．灯泡功率一直变小 B．内阻损耗功率一直变小
C．电源总功率一直变大 D．电源输出功率一直变大
6．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
7．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
8．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10V　10W”，B灯“60V　60W”，C灯“20V　20W”，D灯“20V　20W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是（　　）
A．PB>PD>PA>PC B．PB>PD>PC>PA
C．PB>PA>PD＝PC D．PA>PC>PD>PB
9．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污的环保性，而且骑行简单方便，受到广大上班族的喜欢。下表为某品牌电动自行午的铭牌，显示了电动车的信息及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗，则由该铭牌可以求得电动自行车的电动机内阻约为（　　）
自重 额定电压
载重 额定电流
最大运动速度 额定输出功率
A． B． C． D．
10．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
11．重庆市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400W，LED灯功率为180W，若更换4000盏，则一个月（取30天，每天约10h）可节约的电能约为（　　）
A．9×102 kWh B．3×105kWh C．6×108 kWh D．1×1011 kWh
12．小电珠与电动机并联接入电路，两者均正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2则（　　）
A． B． C． D．
13．11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
14．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
15．如图所示，电路中E、r为电源的电动势和内电阻，R1、R2、R3为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。开关闭合时，水平放置的平行金属板中间带电小液滴P处于静止状态。当滑动变阻器R4的滑片向a端滑动时，则（　　）
A．电源的效率一定会减小
B．电源的输出功率一定会增大
C．小液滴一定会向下运动
D．若电流表、电压表的示数变化量分别为和，则
二、填空题
16．电动机消耗的功率P电＝_____。
17．热功率：
（1）定义：_______内的发热量称为热功率。
（2）表达式：P=_______。
（3）物理意义：表示电流_______的物理量。
（4）计算电路中某电阻（满足欧姆定律）的热功率时，可以用到的公式是_______。
①P=UI；②P=I2R；③P=；④；⑤P=。
18．把标有“6V 12W”和“6V 24W”的两个小灯泡，串联后接入电路中，则电路两端的最大电压为_____________V，电路消耗的最大功率为_____________W（忽略温度对灯泡电阻的影响）。
19．用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，则电能转化为化学能的功率为__________，充电器的充电效率为________。
三、解答题
20．下表是品牌电动自行车的主要技术参数。
整车质量 40kg 蓄电池工作电压 36V
最高车速 25km/h 一次充电电耗 0.6kW·h
电动机效率 75% 充电时间 8h
最大骑行噪声 62dB 次充电连续行驶里程 50km
质量m=60kg的人骑该电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的0.02。取重力加速度g=10m/s2。
(1)若以这一速度连续行驶10min，电动机至少做多少功？
(2)行驶过程中通过电动机的电流多大？
21．电动机是一种使用广泛的动力机械。从能量转化的角度看，它把大部分电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。所示电路图中，电源电动势，内阻，闭合开关S，标有“，”的灯泡L恰好能正常发光，内阻的小型直流电动机M恰能正常工作，求：
（1）电动机的额定工作电压；
（2）电动机的机械功率。
22．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧开以前的加热状态，另一种是水烧开后的保温状态，如图所示是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝。
（1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？
（2）要使R2在保温状态下的功率是加热状态时的，R1与R2的比值应该是多少？
23．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？
24．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
由题意知R1=R2=R3=R，P1=10W，P2=10W，P3=2W。由图知，R2与R3并联，则两端电压相等，根据
可知R2与R3所消耗的功率一样，因R2与R3本身允许的最大功率分别是10W和2W，则R2、R3在电路中允许最大功率只能都是2W，否者会超过R3的允许功率。又把R2与R3看成一个并联电阻R'，则电路就是R1与R′串联，故电流相等，根据
可知R1与R'所消耗功率之比为。由题知，三个电阻R1，R2，R3的阻值相同，R2与R3的并联值，所以，所以R1上消耗的功率是并联电阻R'上的两倍。若R2、R3的功率都为2W，则R'的功率即为
2W+2W=4W
则R1的功率为
2×4W=8W<10W
所以总功率最大为
2W+2W+8W=12W
故选B。
2．A
【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。
3．D
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律有
解得
A错误；
B．电热机的热功率
B错误；
CD．电动机的输入功率
电动机的输出功率
C错误D正确。
故选D。
4．C
【详解】
AB．由于21TY的额定容量和额定电能更大，故无论是用同样的充电电流还是同样的充电功率，都是21TY所用的充电时间更长，故AB错误；
C．对同一电动汽车供电时，若电池输出功率相同，21TAD电池的额定电压大，根据可知，电流会更小，电机内阻的热功率更小，所以效率高，故C正确；
D．若电池输出电流相同，21TY的输出功率小，汽车效率低，虽然总电能稍大一些，但做的有用功不一定多，而且行驶里程还和路面状况等其它因素相关，故行驶里程不一定长，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
ABC．变阻器滑片向左移动的过程中，变阻器接入电路的电阻一直减小，电路总电阻一直减小，总电流一直增大，灯泡功率一直增大，内阻损耗功率一直增大，电源总功率一直增大，故AB错误，C正确；
D．设电路的外电阻为R，电源电动势为E，内阻为r，则电源输出功率为
根据数学知识可知当R=r时，P最大；当R＜r时，P随R的减小而减小；当R＞r时，P随R的减小而增大。由于不知道开始时R与r的关系，所以无法判断电源输出功率的变化情况，故D错误。
故选C。
6．B
【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。
7．C
【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。
8．C
【详解】
A灯正常工作时电阻
B灯正常工作时电阻
C灯正常工作时电阻
D灯正常工作时电阻
A灯和B灯电流相等，由
，
可知
C灯和D灯电压相等，由
，
可知
C灯和A灯，由
，，
可知
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．A
【详解】
由表格中数据可得
解得
故选A。
10．B
【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。
11．B
【详解】
一个月可节约的电能为
故选B。
12．B
【详解】
A．小电珠与电动机并联接入电路，所以
故A错误；
BCD．对小电珠，由欧姆定律可得
电动机正常工作时，由于线圈切割磁感线产生反电动势，所以
所以
故B正确，CD错误。
故选B。
13．B
【详解】
由
得
机器人内阻满足
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
14．B
【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。
15．D
【详解】
A．设电路外电阻为R，则电源的效率为
当滑动变阻器R4的滑片向a端滑动时，R4接入电路的阻值增大，R增大，则增大，故A错误；
B．电源的输出功率为
根据数学知识可知当R=r时，P最大；当R＜r时，P随R的增大而增大；当R＞r时，P随R的增大而减小。所以当R增大时，P不一定增大，故B错误；
C．根据前面分析可知电路总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，则路端电压增大，且R1两端电压减小，所以电容器两端电压增大，极板间电场强度增大，小液滴所受电场力增大，会向上运动，故C错误；
D．设通过R3的电流为I′，根据闭合电路欧姆定律有
所以
根据前面分析可知R3两端电压增大，则I′增大，而电路总电流（I+ I′）减小，则
所以
故D正确。
故选D。
16．UI
【详解】
略
17． 单位时间 I2R 发热快慢 ①②③④⑤
【详解】
（1）[1]定义：单位时间内的发热量称为热功率。
（2）[2]表达式：P= I2R。
（3）[3]物理意义：表示电流发热快慢的物理量。
（4）[4]对纯电阻，所有的功率公式都满足，即计算电路中某电阻（满足欧姆定律）的热功率时，可以用到的公式是①②③④⑤。
18． 9 18
【详解】
[1]根据可得两灯泡的电阻分别为
在额定电压下流过两灯泡的电流分别为
串联后电路中的电流最大为
则电路两端的最大电压为
[2]电路消耗的最大功率为
19．
【详解】
[1][2] 充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，则电能转化为化学能的功率为
充电器的充电效率为
20．(1)；(2)4.4A
【详解】
(1)设车的质量为M，由题意可知，电动车所受的阻力为
10min内骑行的位移为
电动机至少应克服阻力做功
(2)设通过的电流为I，电动机效率为，则由题意可得
代入数据解得I=4.4A。
21．（1） ；（2）
【详解】
（1）灯泡L正常发光，则电路中电流为
解得
根据闭合电路的欧姆定律，电动机的额定工作电压
解得
（2）电动机的总功率
解得
电动机内阻消耗的功率
解得
故电动机的机械功率
解得
22．（1）见解析；（2）
【详解】
（1）自动开关K接通时，R1被短路，电路中只有加热用的电阻丝R2接入电路，由电功率公式可知电阻丝R2的功率大，电饭锅处于加热状态；
自动开关K断开时，R1与R2串联，电路中电阻变大，电热丝R2两端电压减小，电功率变小，电饭锅处于保温状态。
（2）电饭锅加热时，R2的功率为
保温时，R2的功率为
要使R2在保温状态下的功率是加热状态时的，即
联立解得
23．（1）；（2）
【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
24．（1）3.5W；（2）90%
【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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页