高一物理必修三12.1 电路中的能量转化 课时同步训练（含答案）

高一物理必修三12.1《电路中的能量转化》课时同步训练
一、单选题
1．下列关于电路中的能量转化的说法中错误的是（ ）
A．在非纯电阻电路电功率的表达式中，UI>I2R
B．焦耳定律O=I2Rt适用于任何电路中电热的计算
C．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
D．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路
2．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。图是电饭锅的电路图，R1是分压电阻，R2是加热用的电阻丝。已知电源输出电压恒为U=220V，R1=792Ω，保温状态时电路电流I=0.25A。下列说法正确的是（　　）
A．两个电阻中，电热丝的电阻R2=880Ω
B．自动开关S接通时，电饭锅处于保温状态
C．R2在保温状态下的功率是加热状态下的
D．若仅换用阻值更大的加热电阻丝，保温状态时电阻丝的功率一定增大
第2题 第3题第4题
3．两电阻R1和R2的U-I曲线如图所示。从图线可判断（ ）
A．两电阻阻值的关系是R2＞R1
B．电阻一定时，电流随着电压的增大而减小
C．两电阻并联接入电路时，R1消耗的功率大
D．两电阻串联接入电路时，R1消耗的功率大
4．定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2Ω，在电路中允许消耗的电功率的最大值分别为10W、10W、2W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为（　　）
A．22 W B．12 W C．15 W D．16 W
5．如图所示的A、B、C、D电路中接有两只额定电压均为110V的灯泡A和B，额定功率分别为100W和40W，现把它们接到220V电源上，有的电路能使两电灯以额定功率正常发光，有的电路则不能，则在能正常发光的电路中，外加的电阻R上消耗的最小电功率为（　　）
A． B．C．D．
6．图甲为某脂肪测量仪，其工作原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。人体所含水中有钠、钾等离子容易导电，而脂肪不容易导电。测量时，测试者甲两手分别握住两手柄，闭合开关，则体型相近的两人相比，下列说法正确的是（　　）
A. 脂肪含量低者对应的电压表示数较大，电流表示数较大
B. 脂肪含量低者对应的电源内阻消耗功率较小
C. 脂肪含量高者对应的电源输出功率较小
D. 脂肪含量高者对应的电源效率较小
7．如图所示为某品牌玩具的电动机及其伏安特性曲线，由该图像可知（　　）
A．该电动机内阻为2.5Ω
B．电压为1V时该电动机损失的热功率为0.2W
C．电压为1V时该电动机的输出功率为0.4W
D．电压为1V时该电动机的总功率为0.6W
8．如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L标有6V12W字样，电动机线圈的电阻RM=0.50Ω．若灯泡恰能正常发光，以下说法中不正确的是（ ）
A．电动机的输入功率是12W B．电动机的输出功率是12W
C．电动机的热功率是2.0W D．整个电路消耗的电功率是24W
第8题 第9题
9．如图所示，有一内电阻为5Ω的电解槽和一盏标有“100V40W”的灯泡串联后接在电压为200V的直流电路两端，灯泡正常发光，则（　　）
A．电路的发热功率为80W B．电解槽消耗的电功率为40W
C．电解槽的发热功率为40W D．电路消耗的总功率为40W
10．一辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，拥有三十多个座位，其电池每次充电仅需三至五个小时，蓄电量可让客车一次性跑600km，客车时速最高可达180km/h．已知某总质量为9×103kg的环保客车，当它在某城市水平公交路面上以=72km/h的速度匀速行驶时，驱动电机（具有一定电阻）的输入电流为150A，电压为300V，该驱动电机能够将输入功率的80%转化为用于牵引汽车前进的机械功率，在此行驶状态下（取g=10m/s2），则
A．驱动电机的电阻为2Ω B．驱动电机的输出功率为4.5×104W
C．客车所受阻力的大小为2250 N D．客车所受阻力的大小为1800 N
11．如图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是：A灯“10V，10W”，B灯“60V，60W”，C灯“40V，40W”，D灯“30V，30W”．在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光．比较各灯消耗功率大小，不考虑各灯泡电阻随电压的变化，正确的是（　 ）
A． B． C． D．
12．如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L的额定电流为，电流表量程为“”，电压表量程为“”，闭合开关S，在保证电路安全的前提下，最大范围调节滑动变阻器的滑片P，分别绘制了电流表示数与电压表示数，电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像，如图乙、丙所示。则下列说法中错误的是（ ）

A．小灯泡的额定功率为
B．滑动变阻器R的最大阻值为
C．若将电压表量程换为，滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为
D．若将电压表量程换为，电路的总功率范围为
13.如图所示的电路中，，，，，，下列说法正确的是（　　）
A．、、、的电压之比等于4:2:1:1
B．、、、的电流之比等于4:2:1:2
C．、、、的功率之比等于12:6:1:1
D．电路的总电阻等于21Ω，总功率等于126W
14.某景区景点喷泉喷出的水柱高约20m，小明了解到喷泉专用泵额定电压为220V，正常工作时输入电流为3A，泵输出的机械功率占输入功率的75%，则此喷泉（　　）
A．出水流量约为0.1m3/s B．电机绕组的电阻是55Ω
C．任意时刻空中水的质量约为10kg D．喷管的横截面积约为0.8×10﹣4m2
15.塔吊是建筑工地常用的一种起重设备。如图所示，塔吊将一质量1360kg的货物从地面由静止沿竖直方向匀加速吊起，经过5s功率增加到13.6kW，然后保持功率不变继续拉升货物，货物匀速上升一段距离，在快要到达所需高度时，使货物减速到0，整个过程货物上升的高度为。塔吊的电动机额定电压为380V，电动机内阻为。不计各处摩擦和空气阻力产生的能量损耗，重力加速度为，则（　　）
A．货物匀加速运动的加速度为
B．货物匀速运动的速度为1m/s
C．电动机对货物做的总功为
D．货物匀速运动时，电动机消耗的电功率为
16．如图甲所示电路中，闭合开关，将滑动变阻器的滑片从左端逐渐滑至右端时，电压表和的示数随电流表示数变化的图像如图乙所示，图线中ab、cd段均为直线。已知电动机两端电压达到某一值时才能开始转动，各电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．电源的内阻为2.0Ω
B．电动机内部线圈的电阻值为1.0Ω
C．滑动变阻器的可调范围是
D．电流表示数最大时，电动机的输出功率为6.75W
17．如图1所示，有一种电吹风由线圈电阻为r的小型电动机与电阻为R的电热丝串联组成，电路如图2所示，将电吹风接在电路中，电吹风两端的电压为U，电吹风正常工作，此时电热丝两端的电压为，则下列判断正确的是（　　）
A．电热丝中的电流大小为 B．电动机线圈的发热功率为
C．电动机消耗的功率为 D．电吹风消耗的功率为
18．如图甲所示电路，电源电压不变，电压表量程是0～3V，电流表量程是0～0.6A。只闭合S、，在滑动变阻器的滑片从最右端向左滑至a点的过程中，灯泡、的图像如图乙，滑片在a点时灯泡恰好正常发光。保证电路安全的情况下，下列说法正确的是（　　）

A．灯泡的额定功率是0.12W
B．只闭合S、时，电路的最大功率为2.7W
C．只闭合S、时，灯泡2s内最小消耗0.24J电能
D．只闭合S、，的滑片在a点，允许接入电路的阻值范围是1.5Ω～12Ω
19．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为15 V，内阻为0.1Ω。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为15A（车灯可看作不变的电阻）；电动机启动的瞬间，电流表示数达到60 A，电动机的线圈电阻为0.1Ω。下列论述正确的是（　　）
A．车灯接通电动机未启动时，车灯的功率为225W
B．电动机启动时，车灯的功率为54W
C．电动机启动时输出的机械功率为195W
D．电动机启动时，电源输出的功率为540W
二、解答题
20．直流发电机E=250V，r=3Ω，两条输电线电阻R1=R2=1Ω，并联的电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200V，额定功率为1000W，其它电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化，求：
（1）接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？
（2）接通几只电热器时，发电机的输出功率最大？
（3）接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？
（4）接通几只电热器时，电阻R1和R2上消耗的功率最大？
（5）接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中的电流最大？
21．如图所示的电路中，电源电压为60V不变，电阻R1=10Ω，R2=5Ω，虚线框内是两个电阻R3、R4，且R3+R4=14Ω，当只接通S1时，电路中的电流强度为I1=3A；当只接通S2时，电路中的电流强度为I2=2.5A；求：
（1）在答题纸上电路图的虚线框内画出两个电阻的连接方式，并说明两电阻的阻值；
（2）当S1、S2、S3全部接通时，电路中的电流强度为多大？
（3）当S1、S2、S3全部接通时，虚线框内的两个电阻消耗的功率分别是多大？
22．对于同一个物理问题，经常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，加深理解。给定一段粗细均匀的导体AB，横截面积为S、长为L。单位体积内有n个自由电子，每个电子的电荷量为e。该导体AB两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为v。
（1）求导体中的电流I；
（2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给电子以连续的阻力，这是导体形成电阻的原因。设阻力的大小与电子定向移动速率成正比，即，k是阻力系数。请推导导体的电阻率。
（3）自由电子与金属离子发生碰撞，会使金属离子的热运动更加剧烈，电子将能量转移给金属离子，从而使金属导体发热。某段时间内，将导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为，将这段时间内导体产生的焦耳热设为Q，请证明：。
23．传送带和放在水平地面上平板紧靠在一起，且上表面在同一水平面内，传送带两轮轴间长度为，平板长度。传送带始终保持以速度匀速运动。现将一滑块（可视为质点）无初速度轻放在传送带左端，然后平稳地滑上平板（忽略传送带与平板对接处对速度的影响）。已知：滑块与传送带之间的动摩擦因数，滑块与平板间动摩擦因数，忽略平板与水平地面间的摩擦。滑块的质量为，平板的质量，重力加速度。
（1）求滑块通过传送带的时间；
（2）求因运送滑块电动机多消耗的电能；
（3）求滑块滑离平板时的速度大小。
24．如图所示，电源电压U恒定，灯L的规格为“24V 72W”且工作时电阻保持不变，滑动变阻器R2的规格为“50Ω 1A”，电压表的量程为0 15V，电流表的量程为0 3A。在电路安全的前提下，操作如下：当闭合开关S1、S2、S3，滑片移动到最左端时，灯泡消耗的电功率为P1；当只闭合开关S1时，移动滑片使滑动变阻器接入电路的阻值为R，灯泡两端的电压为UL，电流表示数为I1，灯泡消耗的电功率为P2；再移动滑片使滑动变阻器接入电路的阻值为2R，电流表示数为I2，灯泡消耗的电功率为2.88W。已知：I1︰I2=5︰4，P1︰P2=9︰1。求：
（1）灯泡的电阻；
（2）U︰UL；
（3）通过开关的通断，滑动变阻器滑片的移动，整个电路正常工作时的最小电功率。
25．进入21世纪，低碳环保、注重新能源的开发与利用的理念，已经日益融入生产、生活之中．某节水喷灌系统如图所示，喷口距地面的高度h=1.8m，能沿水平方向旋转，喷口离转动中心的距离a=1.0m水可沿水平方向喷出，喷水的最大速率=10m/s，每秒喷出水的质量=7.0kg．所用的水是从井下抽取的，井中水面离地面的高度H=3.2m，并一直保持不变．水泵由电动机带动，电动机电枢线圈电阻r=5.0Ω．电动机正常工作时，电动机的输入电压U=220V，输入电流I=4.0A．不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的最大输入功率．水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效率．（计算时π取3，球体表面积公式）试求：
⑴求这个喷灌系统所能喷灌的最大面积S；
⑵假设系统总是以最大喷水速度工作，求水泵的抽水效率η；
⑶假设系统总是以最大喷水速度工作，在某地区将太阳能电池产生的电能直接供该系统使用，根据以下数据求所需太阳能电池板的最小面积Smin．
（已知：太阳光传播到达地面的过程中大约有30％的能量损耗，太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳能电池的能量转化效率约为．）
试卷第6页，共6页
试卷第10页，共10页
参考答案：
1．C 2．C 3．D 4．B 5．C 6．C
7．C 8．B 9．B 10．D 11．D 12．D
13．A 14.C 15.D 16.C 17.C 18.D 19.D
20．（1）2只；（2）40只；（3）8只；（4）50只；（5）1只。
21．（1）R3=5Ω，R4=9Ω；（2）4A；（3）80W；0
22．(1)；(2)略；(3)略
23. （1）；（2）；（3）
24. （1）8Ω；（2）3:1；（3）6.75 W
25. （1）144m2；（2）87.5℅；（3）5.7m2