课时分层作业(十三) 电路中的能量转化
◎题组一 电功和电功率
1．家用电器即使没有使用，只要插头插在电源上处于待机状态就会消耗电能。根据下表提供的数据，估算这些电器待机1天耗电约为( )
家用电器 1台台式电脑 1台平板电视机 1台空调 1台洗衣机
待机功率/瓦 4 1 4 2
A．0.3度 B．0.6度 C．0.9度 D．1.2度
2．(多选)如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4 A时( )
A．该元器件的阻值为250 Ω
B．该元器件的阻值为125 Ω
C．该元器件消耗的电功率为20 W
D．该元器件消耗的电功率无法求解
3．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是( )
甲 乙
A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙
C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲
◎题组二 焦耳定律和热功率
4．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为( )
A．1∶1 B．2∶1
C．4∶1 D．8∶1
5．有一个电风扇，标有“200 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法正确的是( )
A．Q＝ B．Q＝Pt
C．Q＝·Rt D．以上三种方法均正确
6．如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电。下列说法错误的是( )
A．充电器输出的电功率为0.14 W
B．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W
C．电能转化为化学能的功率为0.12 W
D．充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内
◎题组三 电路中的能量转化
7．如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路，电路两端加的电压恒为U，开始S断开时电流表的示数为I1，S闭合后电动机正常运转，电流表的示数为I2，电流表为理想电表，电动机的内阻为R2，则下列关系式正确的是( )
A．＝R2 B．＝
C．I2U＝＋ D．I2U＝(I2－I1)U＋IR1
8．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”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )
A．电解槽消耗的电功率为120 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
9．为上学方便，某同学新买了一辆电动自行车。该车的使用说明书上记载有如下数据：根据此表中的相关数据，下列说法正确的是( )
车型 电池规格
20寸(车轮直径：508 mm) 36 V 12 A·h(蓄电池)
整车质量：30 kg 额定转速：210 r/min(转/分)
外形尺寸：L1800 mm×W650 mm×H1100 mm 充电时间：2 h～8 h
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36 V/5 A
A．该车的额定电功率约为432 W
B．该车的额定速度约为30 km/h
C．该车电池充满电后所储存的电能约为432 J
D．若保持额定功率行驶且不计能量损失，充满电后，该车约能行驶2.4 h
10．如图所示为甲、乙两灯泡的I U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为( )
A．15 W、30 W B．30 W、40 W
C．40 W、60 W D．60 W、100 W
11．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V 10 W”，B灯“60 V 60 W”，C灯“20 V 20 W”，D灯“20 V 20 W”。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>PA>PD＝PC
C．PB>PD>PC>PA
D．PA>PC>PD>PB
12．如图所示，某品牌电动汽车电池储存的电能为60 kW·h，充电时，直流充电桩的充电电压为400 V，充电时间为4.5 h，充电效率为95%，以v＝108 km/h的速度在高速公路匀速行驶时，汽车的输出功率为15 kW，转化成机械能的效率为90%，则( )
A．充电电流约为33 A
B．匀速行驶距离可达432 km
C．匀速行驶时每秒钟消耗电能1.5×104 J
D．匀速行驶时所受阻力为500 N
13．某景区电动车载满游客时总质量m＝1.75×103 kg，以4 m/s的速度在水平路面匀速行驶，驱动电机的输入电流I＝20 A，输入电压U＝400 V，电动车行驶时所受阻力为车重的，g取10 m/s2，不计电机内部摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：
(1)驱动电机的输入功率；
(2)电动车行驶时输出的机械功率；
(3)驱动电机的内阻。
6/7课时分层作业(十三) 电路中的能量转化
◎题组一 电功和电功率
1．家用电器即使没有使用，只要插头插在电源上处于待机状态就会消耗电能。根据下表提供的数据，估算这些电器待机1天耗电约为( )
家用电器 1台台式电脑 1台平板电视机 1台空调 1台洗衣机
待机功率/瓦 4 1 4 2
A．0.3度 B．0.6度 C．0.9度 D．1.2度
A [表格中所列4种家用电器总功率P＝11 W，则每天消耗的电能W＝Pt＝11 W×24 h≈0.3 kW·h，即0.3度，故A项正确。]
2．(多选)如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4 A时( )
A．该元器件的阻值为250 Ω
B．该元器件的阻值为125 Ω
C．该元器件消耗的电功率为20 W
D．该元器件消耗的电功率无法求解
BC [由题图可知，当电流为0.4 A时，电压为50 V，则由欧姆定律可知，阻值为R＝＝ Ω＝125 Ω，故B正确，A错误；由P＝UI可知，该元器件消耗的电功率为20 W，故C正确，D错误。]
3．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是( )
甲 乙
A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙
C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲
B [设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12 V×3I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12 V×I，故有P甲＝3P乙，B正确。]
◎题组二 焦耳定律和热功率
4．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为( )
A．1∶1 B．2∶1
C．4∶1 D．8∶1
D [已知两个电阻的阻值之比是2∶1，通过的电流之比是2∶1，则相等时间内产生的热量之比＝＝×＝，故D正确。]
5．有一个电风扇，标有“200 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法正确的是( )
A．Q＝ B．Q＝Pt
C．Q＝·Rt D．以上三种方法均正确
C [通过电风扇的电流为I＝，因为电风扇不是纯电阻电路，所以其焦耳热为Q＝·Rt，而不应该是Q＝或Q＝Pt，C正确。]
6．如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电。下列说法错误的是( )
A．充电器输出的电功率为0.14 W
B．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W
C．电能转化为化学能的功率为0.12 W
D．充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内
D [充电器输出的电功率P电＝UI＝1.4×0.1 W＝0.14 W，A正确；充电时，电池消耗的热功率为P热＝I2r＝0.02 W，B正确；电能转化为化学能的功率为P化＝P电－P热＝0.12 W，C正确；充电器每秒把0.12 J的能量存储在电池内，D错误。]
◎题组三 电路中的能量转化
7．如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路，电路两端加的电压恒为U，开始S断开时电流表的示数为I1，S闭合后电动机正常运转，电流表的示数为I2，电流表为理想电表，电动机的内阻为R2，则下列关系式正确的是( )
A．＝R2 B．＝
C．I2U＝＋ D．I2U＝(I2－I1)U＋IR1
D [由于电动机是非纯电阻用电器，因此欧姆定律不成立，故A、B错误；由于欧姆定律不成立，则电动机消耗的功率不能用P＝表示，故C错误；电动机消耗的功率为(I2－I1)U，根据能量守恒定律可知，I2U＝(I2－I1)U＋IR1，故D正确。]
8．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”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )
A．电解槽消耗的电功率为120 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
C [灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错误。]
9．为上学方便，某同学新买了一辆电动自行车。该车的使用说明书上记载有如下数据：根据此表中的相关数据，下列说法正确的是( )
车型 电池规格
20寸(车轮直径：508 mm) 36 V 12 A·h(蓄电池)
整车质量：30 kg 额定转速：210 r/min(转/分)
外形尺寸：L1800 mm×W650 mm×H1100 mm 充电时间：2 h～8 h
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36 V/5 A
A．该车的额定电功率约为432 W
B．该车的额定速度约为30 km/h
C．该车电池充满电后所储存的电能约为432 J
D．若保持额定功率行驶且不计能量损失，充满电后，该车约能行驶2.4 h
D [额定电功率P额＝U额I额＝36×5 W＝180 W，故A错误；额定速度v＝ωr＝2πnr＝2×3.14×210/60×254×10－3m/s≈5.58 m/s≈20 km/h，故B错误；蓄电池充满电后，所储存的电能W电＝Uq＝36×12×3 600 J≈1.56×106 J，故C错误；能行驶的时间t＝＝≈8.67×103 s≈2.4 h，故D正确。]
10．如图所示为甲、乙两灯泡的I U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为( )
A．15 W、30 W B．30 W、40 W
C．40 W、60 W D．60 W、100 W
C [由图像可知，当U＝220 V时，通过甲、乙两灯的电流分别为I甲＝0.18 A、I乙＝0.27 A，则P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正确。]
11．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V 10 W”，B灯“60 V 60 W”，C灯“20 V 20 W”，D灯“20 V 20 W”。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>PA>PD＝PC
C．PB>PD>PC>PA
D．PA>PC>PD>PB
B [由R＝可知，灯的电阻RA＝10 Ω，RB＝60 Ω，RC＝RD＝20 Ω，C、D并联部分的电阻为R并＝10 Ω，电路中RB>RA＝R并，由串联电路的功率关系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝，故PB>PA>PD＝PC，B正确。]
12．如图所示，某品牌电动汽车电池储存的电能为60 kW·h，充电时，直流充电桩的充电电压为400 V，充电时间为4.5 h，充电效率为95%，以v＝108 km/h的速度在高速公路匀速行驶时，汽车的输出功率为15 kW，转化成机械能的效率为90%，则( )
A．充电电流约为33 A
B．匀速行驶距离可达432 km
C．匀速行驶时每秒钟消耗电能1.5×104 J
D．匀速行驶时所受阻力为500 N
D [电能E＝60 kW·h＝60×103 W·h，则由W＝UIt可知，充电电流I＝ A≈35 A，故A错误；汽车能匀速行驶的时间t＝ h＝3.6 h，故汽车匀速行驶的最大距离为x＝vt＝108×3.6 km＝388.8 km，故B错误；匀速行驶时每秒钟输出的电能W＝Pt＝15×103×1 J＝1.5×104 J，因消耗电能中有一部分转化为内能，故消耗的电能一定大于1.5×104 J，故C错误；匀速行驶时v＝108 km/h＝30 m/s，F＝f，由P＝Fv＝fv
可得f＝ N＝500 N，故D正确。]
13．某景区电动车载满游客时总质量m＝1.75×103 kg，以4 m/s的速度在水平路面匀速行驶，驱动电机的输入电流I＝20 A，输入电压U＝400 V，电动车行驶时所受阻力为车重的，g取10 m/s2，不计电机内部摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：
(1)驱动电机的输入功率；
(2)电动车行驶时输出的机械功率；
(3)驱动电机的内阻。
[解析] (1)驱动电机的输入功率
P入＝UI＝400 V×20 A＝8 000 W。
(2)电动车行驶时所受阻力f＝mg＝1.75×103 N
电动车匀速行驶时，F＝f
电动车行驶时输出的机械功率
P出＝Fv＝1.75×103×4 W＝7×103 W。
(3)驱动电机内阻的发热功率P热＝P入－P出＝8 000 W－7 000 W＝1 000 W，根据P热＝I2r，有r＝＝ Ω＝2.5 Ω。
[答案] (1)8 000 W (2)7×103 W (3)2.5 Ω
6/7课时分层作业(十四) 闭合电路的欧姆定律
◎题组一 对电动势的理解
1．有关电压与电动势的说法正确的是( )
A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B．电动势是电源两极间的电压
C．电动势公式E＝中W与电压公式U＝中的W是一样的，都是电场力做的功
D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量
2．(多选)干电池的电动势为1.5 V，这表示( )
A．电路中每通过1 C的电荷量，电源把1.5 J的化学能转化为电能
B．干电池在1 s内将1.5 J的化学能转化为电能
C．干电池与外电路断开时两极间电势差为1.5 V
D．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V的蓄电池强
3．某公司发布了5分钟即可充满3 000 mA·h电池50%电量的快充技术成果，引起业界广泛关注。如图是某智能手机电池上的信息，支持低压大电流充电，则( )
A．4.35 V表示该电池的电动势
B．该电池充满电后以100 mA的电流工作时，可连续工作30小时
C．11.4 W·h表示该电池能提供的电量
D．3 000 mA·h表示该电池能提供的电能
◎题组二 闭合电路的性质及其应用
4．(多选)在如图所示的电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，回路电流I、路端电压U、内电压U′都将随之发生变化。下列图像能正确表示其变化规律的是( )
A B
C D
5．一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r分别为( )
A．E＝2.4 V，r＝1 Ω B．E＝3 V，r＝2 Ω
C．E＝2.4 V，r＝2 Ω D．E＝3 V，r＝1 Ω
6．如图所示的电路中，电源的电动势和内阻一定，当可变电阻的阻值由2 Ω变为6 Ω时，电源的路端电压变为原来的1.5倍，则电源的内阻为( )
A．4 Ω B．8 Ω
C．6 Ω D．2 Ω
7．(2022·济宁一中月考)某电源的路端电压与电流的关系图线如图所示。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为( )
A B
C D
◎题组三 闭合电路动态变化
8．如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是( )
A．U1变大，U2变小
B．U1变大，U2变大
C．U1变小，U2变小
D．U1变小，U2变大
9．在如图所示电路中，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时( )
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表示数变小，电流表示数变大
C．电压表示数变大，电流表示数变大
D．电压表示数变小，电流表示数变小
10．(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列说法正确的是( )
A．电源的电动势为6.0 V
B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0.5 A
D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
11．(2022·重庆十八中月考)小华设计了如图所示的输液提示器，在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时( )
A．电压表示数减小，灯泡亮度变暗
B．电压表示数减小，灯泡亮度变亮
C．电压表示数增大，灯泡亮度变暗
D．电压表示数增大，灯泡亮度变亮
12．(多选)在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列比值正确的是( )
A．不变，变大
B．变大，变大
C．变大，不变
D．变大，不变
13．将总电阻R0＝22 Ω的滑动变阻器按如图甲所示与电源相连，已知该电源的路端电压随外电阻变化的图线如图乙所示，电源正常工作时允许通过的最大电流为2 A。求：
(1)电源的电动势和内电阻；
(2)接到滑动变阻器A、B间的负载电阻R′的阻值许可范围。
甲 乙
1/7课时分层作业(十四) 闭合电路的欧姆定律
◎题组一 对电动势的理解
1．有关电压与电动势的说法正确的是( )
A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B．电动势是电源两极间的电压
C．电动势公式E＝中W与电压公式U＝中的W是一样的，都是电场力做的功
D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量
D [电压与电动势是两个不同的概念，其中电动势公式E＝中W是非静电力做的功，电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领。而电压U＝中W则是电场力做的功，电动势的大小也不一定等于电压的大小，故D正确。]
2．(多选)干电池的电动势为1.5 V，这表示( )
A．电路中每通过1 C的电荷量，电源把1.5 J的化学能转化为电能
B．干电池在1 s内将1.5 J的化学能转化为电能
C．干电池与外电路断开时两极间电势差为1.5 V
D．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V的蓄电池强
AC [由电动势物理意义知，电源中每通过1 C电荷量，电源把1.5 J的化学能转化为电能，A正确，B错误；电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。一节干电池的电动势为1.5 V，外电路断开时，路端电压即两极间的电势差是1.5 V，C正确；电动势是表征电源将其他形式能转化为电能本领的物理量，故1.5V的干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V的蓄电池弱，D错误。]
3．某公司发布了5分钟即可充满3 000 mA·h电池50%电量的快充技术成果，引起业界广泛关注。如图是某智能手机电池上的信息，支持低压大电流充电，则( )
A．4.35 V表示该电池的电动势
B．该电池充满电后以100 mA的电流工作时，可连续工作30小时
C．11.4 W·h表示该电池能提供的电量
D．3 000 mA·h表示该电池能提供的电能
B [4.35 V为充电限制电压，不是该电池的电动势，故A错误；该电池充满电后以100 mA的电流工作时，可连续工作时间t＝＝30 h，故B正确；11.4 W·h为电池的充电电能，不是该电池的电量，故C错误；mA·h为电量的单位，所以3 000 mA·h表示该电池能提供的电量，故D错误。]
◎题组二 闭合电路的性质及其应用
4．(多选)在如图所示的电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，回路电流I、路端电压U、内电压U′都将随之发生变化。下列图像能正确表示其变化规律的是( )
A B
C D
AB [由闭合电路的欧姆定律，得I＝，可知回路电流I随外电阻R的增大单调递减，但不是线性变化，A正确；由U＝E－Ir＝E－＝，变形可得U＝，利用数学知识可知B正确，D错误；由U′＝Ir＝，可知C错误。]
5．一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r分别为( )
A．E＝2.4 V，r＝1 Ω B．E＝3 V，r＝2 Ω
C．E＝2.4 V，r＝2 Ω D．E＝3 V，r＝1 Ω
B [外电路断开时的路端电压等于电动势，即E＝3 V，接上8 Ω的负载电阻后，路端电压U＝E－r＝2.4 V，解得r＝2 Ω，B正确。]
6．如图所示的电路中，电源的电动势和内阻一定，当可变电阻的阻值由2 Ω变为6 Ω时，电源的路端电压变为原来的1.5倍，则电源的内阻为( )
A．4 Ω B．8 Ω
C．6 Ω D．2 Ω
D [由闭合电路欧姆定律可得U＝R1,1.5U＝R2，代入数据R1＝2 Ω，R2＝6 Ω，联立两式解得r＝2 Ω，故D正确，A、B、C错误。]
7．(2022·济宁一中月考)某电源的路端电压与电流的关系图线如图所示。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为( )
A B
C D
B [由题图可知，E＝Um＝6 V，当U＝4 V时，I＝4 A，因此有6 V＝4 V＋4 A×r，解得r＝0.5 Ω。当路端电压为4.8 V时，U内＝E－U＝6 V－4.8 V＝1.2 V。因为＝，所以R＝r＝×0.5 Ω＝2 Ω。由电阻的串、并联知识可知正确答案为B。]
◎题组三 闭合电路动态变化
8．如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是( )
A．U1变大，U2变小
B．U1变大，U2变大
C．U1变小，U2变小
D．U1变小，U2变大
A [滑片P向b移动时，总电阻变大，干路中I＝变小。由于路端电压U＝E－Ir，U增大，即V1表示数U1变大。由于V2表示数U2＝IR′，所以U2减小，故A正确。]
9．在如图所示电路中，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时( )
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表示数变小，电流表示数变大
C．电压表示数变大，电流表示数变大
D．电压表示数变小，电流表示数变小
B [当变阻器R3的滑动头P向b端移动时，滑动变阻器阻值变小，与滑动变阻器串联关系的电流表读数变大，与滑动变阻器并联关系的电压表读数变小，B正确，ACD错误。]
10．(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列说法正确的是( )
A．电源的电动势为6.0 V
B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0.5 A
D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
AD [由闭合电路欧姆定律U＝E－Ir得，当I＝0时，U＝E，即图线与纵轴交点表示断路状态，电动势E＝6.0 V，故A正确；电源的内阻等于图线的斜率大小，r＝＝ Ω＝2 Ω，故B错误；外电阻R＝0时，短路电流为I短＝＝ A＝3 A，故C错误；电流为I＝0.3 A时，路端电压U＝E－Ir＝(6－0.3×2)V＝5.4 V，外电阻R＝＝18 Ω，故D正确。]
11．(2022·重庆十八中月考)小华设计了如图所示的输液提示器，在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时( )
A．电压表示数减小，灯泡亮度变暗
B．电压表示数减小，灯泡亮度变亮
C．电压表示数增大，灯泡亮度变暗
D．电压表示数增大，灯泡亮度变亮
B [当袋中药液量减少时，弹簧的形变量减小，弹簧会带动滑片P向上滑动，所以变阻器接入电路的电阻减小，电路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的电流增大，即通过灯泡的电流增大，所以灯泡的亮度变亮，电压表测量的是变阻器两端的电压，电压表示数U＝E－I(RL＋r)，则电压表示数减小，故选项B正确。]
12．(多选)在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列比值正确的是( )
A．不变，变大
B．变大，变大
C．变大，不变
D．变大，不变
CD [由电路图可知，U1、U2分别是R1、R2两端的电压，电流表测的是通过这个电路的总电流，U3是路端电压，由欧姆定律可知R1＝＝(因R1是定值电阻)，故选项A错误；由欧姆定律可知R2＝，因R2变大，故变大；U2＝E－I(R1＋r)(因E、R1、r均是定值)，则＝R1＋r不变，故选项B错误，C正确；＝R1＋R2，因R2变大，则变大；又由于U3＝E－Ir，可知＝r不变，故D正确。]
13．将总电阻R0＝22 Ω的滑动变阻器按如图甲所示与电源相连，已知该电源的路端电压随外电阻变化的图线如图乙所示，电源正常工作时允许通过的最大电流为2 A。求：
(1)电源的电动势和内电阻；
(2)接到滑动变阻器A、B间的负载电阻R′的阻值许可范围。
甲 乙
[解析] (1)闭合电路中路端电压为U＝IR＝＝，由此可见：①当外电路电阻R趋向无限大时，趋向0，路端电压趋向电源电动势E；②当R＝r时，路端电压U＝。根据上述结论，分析图像，可知电源电动势E＝12 V，电源内电阻r＝2 Ω。
(2)电源允许通过的最大电流值是2 A，内电压的最大值是4 V，外电压的最小值是8 V，所以外电阻必须大于或等于4 Ω。当滑动变阻器的滑动触头c处在a端时，外电阻最小，此时，负载电阻R′与R0并联为电源的外电阻，应有≥4 Ω，由此可以求得负载电阻的阻值许可范围，R′≥ Ω≈4.9 Ω。
[答案] (1)12 V 2 Ω (2)R′≥4.9 Ω
1/7课时分层作业(十五) 能源与可持续发展
◎题组一 能量守恒定律的理解和应用
1．(多选)关于能量和能源，下列说法正确的是( )
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造
C．氢能源是清洁能源
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式
2．从能量的转化与守恒的角度理解，太阳能草坪节能灯( )
A．创造了电能
B．草坪节能灯白天储存太阳能，晚上再把太阳能释放
C．创造了太阳能
D．把太阳能转化成了电能，电能再转化为光能
3．如图是城市照明中常使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是( )
A．光电池板是将电能转化为光能
B．照明灯是将内能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
4．下列有关能量的描述正确的是( )
A．“又要马儿跑得快，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律
B．工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，该过程能量不守恒
C．滑块在粗糙的水平面上减速滑行，最终停了下来，动能消失，能量不守恒
D．同时做自由落体运动的物体，质量越大，势能减少越快，机械能减少也越快
◎题组二 能源和可持续发展
5．关于能源的利用，下列说法不正确的是( )
A．因为自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源
B．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于其周围农村的环境温度
C．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
D．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
6．(多选)下列对能量耗散理解正确的是( )
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观自发过程具有方向性
7．下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，节能灯利用太阳能的效率能达到100%
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
8．(2022·山西高二学业考试)共享单车是一种新型的交通工具租赁业务。甲、乙两种单车都采用了电子锁，车锁内集成了联网模块等，这些模块工作时需要电能，这两种单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机(车轮转动时，带动线圈在磁场中转动)产生电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板产生电能。这两种单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法中正确的是( )
A．都是把机械能转化为电能
B．都是把光能转化为电能
C．甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能
D．甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能
9．某海湾面积为1.0×107 m2，涨潮时水深20 m，退潮时水深降至18 m。现利用此海湾筑水坝建潮汐水力发电站，利用涨潮(如图所示)和落潮过程中进出海湾的潮水推动水轮发电机组发电。若重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，取海水密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，求该发电站一天能发出多少电能。
4/4课时分层作业(十五) 能源与可持续发展
◎题组一 能量守恒定律的理解和应用
1．(多选)关于能量和能源，下列说法正确的是( )
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造
C．氢能源是清洁能源
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式
CD [自然界的能量守恒，但能源需要节约，故A错误；为了提高生活质量，人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故B错误；氢燃烧的产物是水，所以氢能源是清洁能源，C正确；能量可以从一种形式转化为另一种形式，故D正确。]
2．从能量的转化与守恒的角度理解，太阳能草坪节能灯( )
A．创造了电能
B．草坪节能灯白天储存太阳能，晚上再把太阳能释放
C．创造了太阳能
D．把太阳能转化成了电能，电能再转化为光能
D [根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。草坪节能灯把太阳能转化成了电能，电能又转化为光能，故D正确，A、B、C错误。]
3．如图是城市照明中常使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是( )
A．光电池板是将电能转化为光能
B．照明灯是将内能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
C [这种新能源的路灯，“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，选项A错误；照明灯消耗电能而发光，是将电能转化为光能，选项B错误；“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯也可以发电，填补了一点阴天和晚上不能发电的空白，有利于路灯晚上照明使用，选项C正确；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，选项D错误。]
4．下列有关能量的描述正确的是( )
A．“又要马儿跑得快，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律
B．工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，该过程能量不守恒
C．滑块在粗糙的水平面上减速滑行，最终停了下来，动能消失，能量不守恒
D．同时做自由落体运动的物体，质量越大，势能减少越快，机械能减少也越快
A [马儿跑的时候需要消耗能量，而草能够为马儿提供能量，因此“又要马儿跑得快，又要马儿不吃草”，这当然是不科学的，违背了能量守恒定律，故A正确；工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，同时电风扇电机有内阻，工作时发热也要消耗电能，总的过程能量守恒，故B错误；滑块在粗糙的水平面上减速滑行，通过克服摩擦力做功，动能转化成滑块与地面的内能散失在空气中，最终停了下来，该过程能量守恒，故C错误；做自由落体运动的物体，在下落过程中，物体减少的重力势能转化成物体的动能，质量越大，下落过程中势能减少越快，但机械能守恒，故D错误。]
◎题组二 能源和可持续发展
5．关于能源的利用，下列说法不正确的是( )
A．因为自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源
B．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于其周围农村的环境温度
C．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
D．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
A [自然界的能量是守恒的，但能量在利用过程中，可利用的品质在逐渐降低，因此，必须节约能源，A错误，D正确；城市工业、交通的急剧发展使得城市过多地接收了耗散的能量，使城市的环境温度升高，B正确；由常识可知C正确，故A符合题意。]
6．(多选)下列对能量耗散理解正确的是( )
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观自发过程具有方向性
BD [在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散。能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界中与热现象有关的宏观自发过程具有方向性，故A、C错误，B、D正确。]
7．下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，节能灯利用太阳能的效率能达到100%
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
C [A的说法虽然没有违背能量守恒定律，但是从能量耗散的角度可知节能灯利用太阳能的效率不能达到100%，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，而是转化成了其他形式的能量，B错误；马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，C正确；所谓“全自动”手表，内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的运行，如果把这种手表放在桌面上静置几天，它一定会停止走动的，D错误。]
8．(2022·山西高二学业考试)共享单车是一种新型的交通工具租赁业务。甲、乙两种单车都采用了电子锁，车锁内集成了联网模块等，这些模块工作时需要电能，这两种单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机(车轮转动时，带动线圈在磁场中转动)产生电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板产生电能。这两种单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法中正确的是( )
A．都是把机械能转化为电能
B．都是把光能转化为电能
C．甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能
D．甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能
C [甲车靠小型发电机(车轮转动时，带动线圈在磁场中转动)产生电能，是把机械能转化为电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板产生电能，是把光能转化为电能。故选C。]
9．某海湾面积为1.0×107 m2，涨潮时水深20 m，退潮时水深降至18 m。现利用此海湾筑水坝建潮汐水力发电站，利用涨潮(如图所示)和落潮过程中进出海湾的潮水推动水轮发电机组发电。若重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，取海水密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2，求该发电站一天能发出多少电能。
[解析] 一次发电的水的质量为
M＝ρV＝ρSΔh＝1.0×103×1.0×107×(20－18) kg＝2×1010 kg
水的重力势能的减小量为
ΔEp＝Mg＝2.0×1010×10× J＝2×1011 J
一天发电产生的电能为
E＝4ΔEp×10%＝4×2×1011×10%J＝8×1010J。
[答案] 8×1010 J
4/4
