高中物新教材人教版必修三第十二章 第1节 电路中的能量转化 课时检测 （含解析）

第十二章 能量守恒定律
1. 电路中的能量转化
【基础过关】
考点一 电功和电功率
1．（2022·浙江省文成中学高二阶段练习）某中学开展“九一八事变”纪念活动，防空警报试鸣应急疏散。如图所示，已知应急灯的单个灯泡功率为4W，演练中整个校园楼道80台紧急指示灯全部开启，持续时间为20min，本次演练所有指示灯消耗的电能约为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】指示灯消耗的电能约为
故选B。
2．（2022·福建宁德·高二期末）下列家用电器中，正常工作时电流最大的是（　　）
A． 电热蚊香器 B． 电风扇
C． 台灯 D． 电热水壶
【答案】D
【详解】题中电热水壶的电功率最大，根据
家庭用电的电压相同，可知电热水壶的电流最大，故Ｄ正确，ABC错误。
故选D。
考点二 焦耳定律和电路中的能量转化
3．（2022·全国·高二课时练习）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是（　　）
A．电功率越大，则电流做功越快，电路中产生的热量一定越多
B．W=UIt适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，
D．热量适用于任何电路
【答案】A
【详解】A．电功率越大，则电流做功越快，但电路中产生的热量不一定多，故A错误；
B．电功的定义式为
适用于任何电路，而计算式
只适用于纯电阻电路，故B正确；
C．在非纯电阻电路中，电流所做的功等于产生的热量与其他形式的能之和，所以
即
故C正确；
D．电路热功率的定义式为
适用于计算任何电路中产生的热量，故D正确。
故选A。
4．（2022·全国·高二课时练习）一个电热器电阻为R，当通过它的电流为I时，通过时间t产生的热量为Q。若要使它产生的热量为4Q，下列方法正确的是（　　）
A．电阻R不变，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变
B．电阻R减半，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变
C．电阻R不变，电流I不变，通电时间t变为原来的2倍
D．电阻R变为原来的2倍，电流I不变，通电时间t不变
【答案】A
【详解】由题中已知数据及焦耳定律可知
A．电阻R不变，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变，则产生的热量为
故A正确；
B．电阻R减半，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变，则产生的热量为
故B错误；
C．电阻R不变，电流I不变，通电时间t变为原来的2倍，则产生的热量为
故C错误；
D．电阻R变为原来的2倍，电流I不变，通电时间t不变，则产生的热量为
故D错误。
故选A。
考点三 含电动机的功率计算
5. （2022·辽宁·高二期末）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
【答案】B
【详解】由
得
机器人内阻满足
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
6．（2022·全国·高二专题练习）微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则该吸尘器的效率为（ ）
A．20% B．40% C．60% D．80%
【答案】C
【详解】电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻
电动机转动时，热功率
P热=I2r=0.82×1W=0.64W
其输入的电功率为
P=I1U1=0.8×2W=1.6W
消耗的电能转化为内能和机械能，故电动机的机械功率
P出=P入-I2r=1.6 W-0.82×1W=0.96W
吸尘器电动机的效率
故选C。
【能力提升】
7．（2022·全国·高二专题练习）现有标有“110 V　40 W”的灯泡L1和标有“110 V　100 W”的灯泡L2及一只最大阻值为500 Ω的滑动变阻器R，将它们接在220 V的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】AD． L1（110 V　40 W）和L2（110 V　100 W）的额定电压相同，由
可知
由串、并联电路电流、电压特点可知L1、L2一定不会同时正常发光，AD错误；
BC．L1（110 V　40 W）的电流
L2（110 V　100 W）的电流
在C电路中，两灯泡正常发光时，通过R的电流为，R与L1并联，电压相等，根据
所以功率之比等于电流之比，为3：2．则R上消耗的功率为60W，则整个电路的总功率
在B电路中，两灯泡正常发光，则通过R的电流等于两灯泡额定电流之和，为，两灯泡的并联电压为110V，则R上的电压为110V，根据
知电阻R上消耗的功率与两个灯泡消耗的功率相等，所以整个电路的总功率
所以C电路消耗的功率小，B错误C正确。
故选C。
8．（2022·全国·高二课时练习）如图所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω。电流表和电压表均为理想电表，只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V；再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8A，则此时通过启动电动机的电流是（　　）
A．2A B．8A C．50A D．58A
【答案】C
【详解】只接S1时，由闭合电路欧姆定律得
车灯电阻为
再接通S2后，流过电动机的电流为
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．（多选）（2022·吉林·延边第一中学高二开学考试）锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现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，手机锂电池的内阻为r，下列说法正确的是（　　）
A．电能转化为化学能的功率为
B．充电器输出的电功率为
C．锂电池产生的热功率为
D．充电器的充电效率为
【答案】AC
【详解】AC．锂电池充电消耗的功率
锂电池内阻消耗的热功率
锂电池电能转化为化学能的功率为
AC正确；
B．充电器输出的电功率等于锂电池充电消耗的功率，即等于，B错误；
D．充电器的充电效率为
D错误。
故选AC。
10．（多选）（2022·全国·高二单元测试）在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如题图乙所示。当开关闭合后，下列判断正确的是（　　）
A．灯泡L1的电阻为12 Ω
B．通过灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍
C．灯泡L1消耗的电功率为0.75 W
D．干路电流为0.45 A
【答案】ACD
【详解】AC．当开关闭合后，灯泡L1的电压
U1=3V
由图2读出其电流
I1=0.25A
则灯泡L1的电阻为
灯泡L1消耗的电功率为
P1=U1I1=0.75W
故AC正确；
BD．灯泡L2、L3串联，电压
U2=U3=1.5V
由图读出其电流
I2=I3=0.20A
则
I1=1.25I2
干路电流为
故B错误，D正确；
故选ACD。
11．（2022·广东·广州六中高二期末）如图甲所示的手持电风扇，因其小巧便携、可充电等特点深受人们的喜爱。下表为某品牌手持风扇的规格与参数。若该风扇正常工作时的功率为4.44W，根据表格信息
类型 手持风扇
额定功率 4.44W
电池容量 1800mAh
电源输出电压 3.7V
（1）求该风扇正常工作时的电流；
（2）若该风扇电动机的内阻为0.5Ω，求正常工作时电动机的发热功率；
（3）如图乙，商家海报上标注该风扇的使用时长为“3-8hours”，即使用时间最短为3小时，请通过计算说明该商家标注的此条信息是否合理？
【答案】（1）I=1.2A；（2）P热=0.72W；（3）不合理
【详解】（1）根据电功率公式得
P额=UI
得
I=1.2A
（2）根据热功率公式得
得
P热=0.72W
（3）由表知：q=1800mAh，由（1）知正常工作时电流为I=1.2A，设最短使用时间为t，则
q=It
得
故该商家标注的此条信息不合理。
12．（2022·全国·高二课时练习）如图所示为某化学兴趣小组模拟工业制铝的装置，A为电解槽，N为电炉，先给电炉通电，利用电炉将三氧化二铝加热至熔融状态，保持闭合，再闭合，电解熔融状态下的三氧化二铝，最终将三氧化二铝电解为单质铝和氧气。已知电源电动势恒为，电源内阻，当闭合，断开时，理想电流表示数为；当、均闭合时，理想电流表示数为；已知电解槽内阻。求：
（1）电炉的电阻和仅闭合时电炉的发热功率；
（2）当、均闭合时，电炉的发热功率；
（3）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。
【答案】（1）；40W；（2）25.6W；（3）15.36W
【详解】（1）当闭合，断开时，由闭合电路欧姆定律得
解得
其发热功率
（2）当、均闭合时，由闭合电路欧姆定律得
流过电炉的电流
（3）流过电解槽的电流
电解槽消耗的电功率
电解槽的发热功率
由能量守恒定律知，电解槽电能转化为化学能的功率