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同步课时精练（十五）12.1电路中的能量转化（学生版）
一、单题
1．下列说法正确的是（ ）
A．根据可知，导体中的电流与导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比
B．正电荷定向移动的方向是电流的方向，因电流有方向，所以电流是矢量
C．根据可知，导体中的电阻与导体两端的电压成正比，跟导体的电流成反比
D．根据可知，用电器的电功率与用电器电阻成反比与用电器两端电压的平方成正比
2．下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容．根据表中的信息，可计算出在额定电压下通过电热水壶的电流约为：（ ）
型号 SP﹣988 额定功率 1500W
额定电压 220V 额定容量 1.6L
A．4.4A B．6.8A C．0.15A D．0.23A
3．如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40 W，在不损坏任何一个灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的最大功率为（ ）
A．60W B．70W C．40W D．80W
4．在科研和生活中常用不同的单位来表示能量，下列属于能量单位的是（ ）
A． B． C． D．eV
5．小型直流电动机（其线圈内阻为r=1Ω）与规格为“4V，4W”的小灯泡并联，再与阻值为R=5Ω的电阻串联，然后接至U=12V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，则下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流为4A B．电动机的总功率为P总=16W
C．电动机的输出功率P出=2.4W D．电动机的效率为85％
6．下列家用电器中，主要利用电流热效应的是（ ）
A．电风扇 B．电热毯 C．电视机 D．洗衣机
7．如图是某款扫地机器人的照片，下表是它的一些重要参数，根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
额定电压/频率 100—240V/50—60Hz 额定功率 40W
电池输入电压 20V 电池容量 3000mAh
充电时间 约4h 工作时间 100—120min
A．电池充电时的充电电流约为0.75A
B．工作时电池把电能转化为化学能
C．电池充满电时储存的能量大约为
D．在100—120min工作时间内，机器人一直以40W的额定功率工作
二、多选题
8．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60~0.70之间（包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗）。如图为某一款移动充电宝，其参数见如表，下列说法正确的是（ ）
容量 20000mA·h 兼容性 所有智能手机
输入 最大直流电压5V 最大直流电流2A 输出 直流电压5V 直流电流0.1~2.5A
尺寸 156*82*22mm 转换率 0.60
产品名称 索扬 重量 约430g
A．给充电宝充电时是大部分电能转化为化学能
B．该充电宝最多能储存能量为20000mA·h
C．理论上该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为10h
D．该充电宝给电量为零、容量为4000mA·h的手机充电，则理论上能充满4次
9．两只电阻的伏安特性曲线如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．两电阻的阻值为小于
B．两电阻并联时，通过的电流大于的电流
C．两电阻串联时，两端电压大于两端电压
D．两电阻串联时，消耗的功率大于消耗的功率
10．小军同学根据他在电学实验课上获得的实验数据，画出如图所示的图像。其中图线①表示电阻，图线②表示电阻。根据图像信息可判断（ ）
A．当和串联时，两个电阻的阻值不可能相等
B．当两端的电压为12V时，通过它的电流为1.2A
C．当通过的电流为0.2A时，在1min内电阻产生的热量为24J
D．当和并联在电压为4V电路中，电路中总功率为3.6W
11．如图所示，a、b两端的电压为，三个电阻的阻值分别为、，下列说法正确的是（ ）
A．、、两端的电压之比为2∶1∶1
B．、、消耗的电功率之比为1∶1∶2
C．在相等的时间内，通过、、的电荷量之比为2∶2∶1
D．在相等的时间内，、、产生的焦耳热之比为1∶1∶2
12．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1Ω，电动机两端的电压为5V，电路中的电流为1A。不计摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．电动机的热功率为5W
B．电动机的输出功率为4W
C．10s内，可以把重20N货物A匀速提升的高度为2m
D．这台电动机的机械效率100%
三、解答题
13．一均匀电阻丝，通以大小、方向均不变的电流，若在时间内通过该电阻丝某横截面的电荷量，同时间内该电阻丝产生的热量。求：
(1)通过该电阻丝的电流；
(2)该电阻丝的电阻。
14．电动汽车成为未来汽车发展的方向．若汽车所用电动机两端的电压为380V，电动机线圈的电阻为3Ω，通过电动机的电流为10A，则电动机工作5min消耗的电能为多少焦？产生的热量是多少焦？
15．如图所示，一矩形金属板，、，当将上下两面中心与接入电压为的电路中时，电路中电流为，金属板经过时间消耗的焦耳热为。
(1)若将左右两面的中心与接入电压为的电路中，求此时电路中的电流大小。
(2)若将前后两面的中心接入电压为的电路中，求金属板在时间内消耗的焦耳热。
16．《流浪地球2》电影中的很多科幻设定都是基于现有的科学技术。如图甲所示的机器人是基于生活中的扫地机器人设计。市面上某款具有“智能充电规划”功能的扫地机器人，它可以按照打扫面积的大小进行充电规划，其铭牌如图表所示。已知当电池电量只剩20％时机器人将返回充电基站充电，机器人平均每分钟可打扫。忽略机器人往返过程的时间及消耗的电能。
额定工作电压 电池容量
额定功率 充电电流
正常工作时输出功率 工作噪音
（1）该机器人正常工作时的电流及机器人电动机的内阻？
（2）求充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间？
（3）机器人打扫面积为的空间至少需要多少时间？21世纪教育网名师求索工作室系列
同步课时精练（十五）12.1电路中的能量转化（解析版）
一、单题
1．下列说法正确的是（ ）
A．根据可知，导体中的电流与导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比
B．正电荷定向移动的方向是电流的方向，因电流有方向，所以电流是矢量
C．根据可知，导体中的电阻与导体两端的电压成正比，跟导体的电流成反比
D．根据可知，用电器的电功率与用电器电阻成反比与用电器两端电压的平方成正比
答案：A
解析：A．由欧姆定律可知：导体中的电流与导体两端电压成正比，与导体电阻成反比，故A正确；
B．电流的加减计算使用代数方法，不遵循平行四边形定则，所以电流是标量，故B错误；
C．导体的电阻是导体自身的性质，与电压、电流的大小无关，故C错误；
D．公式只能适用于纯电阻电路的电功率计算，不能用来计算非纯电阻电路的电功率，故D错误。
2．下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容．根据表中的信息，可计算出在额定电压下通过电热水壶的电流约为：（ ）
型号 SP﹣988 额定功率 1500W
额定电压 220V 额定容量 1.6L
A．4.4A B．6.8A C．0.15A D．0.23A
答案：B
解析：由题读出，电热水壶的额定电压为U=220V，额定功率为P=1500W，由P=UI得：
，故B正确，ACD错误。
3．如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40 W，在不损坏任何一个灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的最大功率为（ ）
A．60W B．70W C．40W D．80W
答案：A
解析：因为三灯泡相同，而通过L3的电流较大，则L3的功率最大，则当L3的功率为40W时，根据P=I2R可知，因L1和L2的电流等于L3电流的一半，则L1和L2的功率等于L3功率的，则L1和L2的功率均为10W，则这三个灯泡消耗的最大功率为60W。
4．在科研和生活中常用不同的单位来表示能量，下列属于能量单位的是（ ）
A． B． C． D．eV
答案：D
解析：A．是电场强度的单位，故A错误；
B．是电量的单位，故B错误；
C．是功率的单位，故C错误；
D． eV是能量的单位，故D正确。
5．小型直流电动机（其线圈内阻为r=1Ω）与规格为“4V，4W”的小灯泡并联，再与阻值为R=5Ω的电阻串联，然后接至U=12V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，则下列说法正确的是（ ）
A．通过电动机的电流为4A B．电动机的总功率为P总=16W
C．电动机的输出功率P出=2.4W D．电动机的效率为85％
答案：D
解析：A．由于，小灯泡恰好正常发光，则通过小灯泡的电流为
小灯泡两端电压为4V，则电阻两端电压为
12V-4V=8V
干路电流为
则通过电动机的电流为
A错误；
B．根据上述，电动机的总功率为
4×0.6W=2.4W
B错误；
C．结合上述，电动机额输出功率
2×1W=2.04W
C错误；
D．结合上述，可知电动机的效率
D正确。
6．下列家用电器中，主要利用电流热效应的是（ ）
A．电风扇 B．电热毯 C．电视机 D．洗衣机
答案：B
解析：电风扇、洗衣机中都有电动机，消耗的电能大部分转化为机械能；电热毯消耗的电能主要转化为内能，利用电流热效应工作；电视机消耗的电能一部分转化为内能，还有一部分转化为光能。
7．如图是某款扫地机器人的照片，下表是它的一些重要参数，根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
额定电压/频率 100—240V/50—60Hz 额定功率 40W
电池输入电压 20V 电池容量 3000mAh
充电时间 约4h 工作时间 100—120min
A．电池充电时的充电电流约为0.75A
B．工作时电池把电能转化为化学能
C．电池充满电时储存的能量大约为
D．在100—120min工作时间内，机器人一直以40W的额定功率工作
答案：A
解析：A．电池充电时的充电电流约为
故A正确；
B．工作时电池充当电源，将电池的化学能转化为电能，故B错误；
C．电池充满电时储存的能量大约为
故C错误；
D．若机器人一直以40W的额定功率工作，则工作时间为
则在100—120min工作时间内，机器人不可能一直以40W的额定功率工作，故D错误。
二、多选题
8．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60~0.70之间（包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗）。如图为某一款移动充电宝，其参数见如表，下列说法正确的是（ ）
容量 20000mA·h 兼容性 所有智能手机
输入 最大直流电压5V 最大直流电流2A 输出 直流电压5V 直流电流0.1~2.5A
尺寸 156*82*22mm 转换率 0.60
产品名称 索扬 重量 约430g
A．给充电宝充电时是大部分电能转化为化学能
B．该充电宝最多能储存能量为20000mA·h
C．理论上该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为10h
D．该充电宝给电量为零、容量为4000mA·h的手机充电，则理论上能充满4次
答案：AC
解析：A．给充电宝充电时，一小部分电能转化为内能，大部分电能转化为充电宝的化学能储存起来，故A正确；
B．20000mA·h是充电宝最多储存的电量，不是能量，故B错误；
C．理论上该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为
故C正确；
D．该充电宝给电量为零、容量为4000mA·h的手机充电，则理论上能够充满的次数为
故D错误。
9．两只电阻的伏安特性曲线如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．两电阻的阻值为小于
B．两电阻并联时，通过的电流大于的电流
C．两电阻串联时，两端电压大于两端电压
D．两电阻串联时，消耗的功率大于消耗的功率
答案：AB
解析：A．题中图象斜率的倒数表示电阻，的斜率大于的斜率，故两电阻的阻值为小于，故A正确；
B．根据并联电路各支路电压相等，即
则两电阻并联时，通过的电流大于的电流，故B正确；
C．根据串联电路电流处处相等，则
，
则两电阻串联时，两端电压小于两端电压，故C错误；
D．根据
，
两电阻串联时，消耗的功率小于消耗的功率，故D错误。
10．小军同学根据他在电学实验课上获得的实验数据，画出如图所示的图像。其中图线①表示电阻，图线②表示电阻。根据图像信息可判断（ ）
A．当和串联时，两个电阻的阻值不可能相等
B．当两端的电压为12V时，通过它的电流为1.2A
C．当通过的电流为0.2A时，在1min内电阻产生的热量为24J
D．当和并联在电压为4V电路中，电路中总功率为3.6W
答案：BCD
解析：由图像知
随电压的增大而增大
A．当和串联时，流过二者的电流相等，根据图像有交点处，如果电压和电流恰好为两图线交点的数据，则阻值可能相等，A错误；
B．当两端的电正为12V时，通过它的电流
B正确；
C．当通过的电流为0.2A时，在1min内电阻产生的热量
C正确；
D．当和并联在电压为4V电路中，电路中总功率
D正确。
11．如图所示，a、b两端的电压为，三个电阻的阻值分别为、，下列说法正确的是（ ）
A．、、两端的电压之比为2∶1∶1
B．、、消耗的电功率之比为1∶1∶2
C．在相等的时间内，通过、、的电荷量之比为2∶2∶1
D．在相等的时间内，、、产生的焦耳热之比为1∶1∶2
答案：BD
解析：A．因为R1和R2并联后的电阻为3Ω， R3=3Ω，则R1、R2和R3两端的电压之比为1∶1∶1，选项A错误；
B．根据
可知，R1、R2和R3消耗的电功率之比为1∶1∶2，选项B正确；
C ．通过R1、R2和R3的电流之比为2∶1∶1，根据
q=It
则在相等的时间内，通过R1、R2和R3的电荷量之比为2∶1∶1，选项C错误；
D．根据
P=I2Rt
可知，在相等的时间内，R1、R2和R3产生的焦耳热之比为1∶1∶2，选项D正确。
12．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1Ω，电动机两端的电压为5V，电路中的电流为1A。不计摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．电动机的热功率为5W
B．电动机的输出功率为4W
C．10s内，可以把重20N货物A匀速提升的高度为2m
D．这台电动机的机械效率100%
答案：BC
解析：A．根据
电动机的热功率为
故A错误；
B．电动机的输入功率为
电动机的输出功率为
故B正确；
C．电动机的输出功率提升重物
解得
故C正确；
D．这台电动机的机械效率
故D错误。
三、解答题
13．一均匀电阻丝，通以大小、方向均不变的电流，若在时间内通过该电阻丝某横截面的电荷量，同时间内该电阻丝产生的热量。求：
(1)通过该电阻丝的电流；
(2)该电阻丝的电阻。
答案：(1)0.5A；(2)
解析：(1)通过电阻丝的电流为
解得
(2)由焦耳定律有
解得
14．电动汽车成为未来汽车发展的方向．若汽车所用电动机两端的电压为380V，电动机线圈的电阻为3Ω，通过电动机的电流为10A，则电动机工作5min消耗的电能为多少焦？产生的热量是多少焦？
答案：
【分析】通过W=UIt去求消耗的电能，通过Q=I2Rt去求产生的热量．消耗的电能与产生的热量不等．
解析：由W=UIt，得：W=380×10×300J=1.14×106J
故电动机工作5min消耗的电能为1.14×106J．
产生的热量Q=I2Rt=102×3×300J=9×104J
故产生的热量是9×104J
15．如图所示，一矩形金属板，、，当将上下两面中心与接入电压为的电路中时，电路中电流为，金属板经过时间消耗的焦耳热为。
(1)若将左右两面的中心与接入电压为的电路中，求此时电路中的电流大小。
(2)若将前后两面的中心接入电压为的电路中，求金属板在时间内消耗的焦耳热。
答案：(1)；(2)
解析：设，则
，
设电阻率为，将与连入电路时，电阻为，由电阻定律
可得
再应用欧姆定律有
经过时间消耗的焦耳热为
(1)将与连入电路时，电阻为
电路中电流
联立解得
(2)将前后两面的中心连入电路时，电阻为
电路中电流
根据焦耳定律有
联立解得
16．《流浪地球2》电影中的很多科幻设定都是基于现有的科学技术。如图甲所示的机器人是基于生活中的扫地机器人设计。市面上某款具有“智能充电规划”功能的扫地机器人，它可以按照打扫面积的大小进行充电规划，其铭牌如图表所示。已知当电池电量只剩20％时机器人将返回充电基站充电，机器人平均每分钟可打扫。忽略机器人往返过程的时间及消耗的电能。
额定工作电压 电池容量
额定功率 充电电流
正常工作时输出功率 工作噪音
（1）该机器人正常工作时的电流及机器人电动机的内阻？
（2）求充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间？
（3）机器人打扫面积为的空间至少需要多少时间？
答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）根据题意可知，由电功率计算式有
解得机器人正常工作时的电流
设机器人电动机内阻为，则有
解得
（2）根据题意，设能够连续正常工作的最长时间为，则有
解得
（3）扫地需要得时间为
从充满电到电量剩余20%时的工作的时间，之后需要返回充电，充的电量至少可以工作，设再需充电的时间为，充电的电流
则
解得
故至少需要
