课时跟踪检测（十六）电路中的能量转化

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课时跟踪检测（十六）电路中的能量转化
A级——学考达标
1．(多选)关于四个公式：①P＝UI；②P＝I2R；③P＝；④P＝，下列叙述正确的是(　 )
A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算
B．公式②适用于任何电路的热功率的计算
C．公式①②③适用于任何电路电功率的计算
D．以上均不正确
解析：选AB　P＝UI、P＝适用于任何电路的电功率的计算，而P＝只适用于纯电阻电路的电功率的计算，A正确，C错误；P＝I2R适用于任何电路的热功率的计算，B正确；综上所述，D错误。
2．室内有几种家庭常用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器。如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况中不能同时使用的是(　 )
A．电饭煲和电冰箱
B．取暖器和空调器
C．电饭煲和空调器
D．电冰箱、电视机和空调器
解析：选C　电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2 860 W。用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，故选C。
3．某新款智能手表的充电电压为5.0 V，充电电流为1 A。如果每4天要为手表充电2小时，当地电价为0.60元/度，则智能手表连续使用一年所需的电费约为(　 )
A．0.06元 B．0.6元
C．6元 D．60元
解析：选B　手表充电一次所耗电的电能为W＝UIt＝0.01 kW·h，则智能手表连续使用一年所需的电费为E＝0.01××0.6≈0.6元，故选B。
4.如图是电解硫酸铜溶液的装置示意图，图中电压表示数为U，电流表示数为I，通电时间为t，则下列说法正确的是(　 )
A．CuSO4溶液中的阳离子向铜板定向移动
B．IU是电能转化成化学能的功率
C．IUt是这段时间内电路消耗的总电能
D．IUt是这段时间内产生的总焦耳热
解析：选C　由于铜板接电源的正极，因此CuSO4溶液中的阴离子向铜板定向移动，A错误；该电路是非纯电阻电路，IU是消耗电能的总功率，其中有一部分转化为化学能，还有一部分转化为焦耳热，因此IUt是这段时间内电路消耗的总电能，而I2rt是这段时间内产生的总焦耳热，其余的才转化为化学能，B、D错误，C正确。
5．在杭州第19届亚运会上，服务型机器人可谓无处不在，彰显着技术的魅力。如图所示，一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在输出电压为U的直流电源上，电动机恰好能正常工作，下列说法正确的是(　 )
A．电动机消耗的热功率为UI
B．电动机的输出功率为UI－I2R
C．流过电动机的电流为
D．电动机的输入功率为I2R
解析：选B　电动机正常工作，消耗的热功率P＝I2R，A错误；电动机的输出功率P出＝UI－I2R，B正确；电动机所在的电路不是纯电阻电路，则流过电动机的电流I≠，C错误；电动机的输入功率P电＝IU>I2R，D错误。
6.用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示，在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内(　 )
A．充电宝输出的电功率为UI＋I2r
B．充电宝产生的热功率为I2r
C．手机电池产生的焦耳热为t
D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
解析：选D　充电宝输出的电功率P1＝UI，故A错误；手机电池产生的热功率为P2＝I2r，充电宝内阻未知，由题中条件无法求充电宝产生的热功率，故B错误；U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，所以不能用t计算手机电池产生的焦耳热，手机电池在t时间内产生的焦耳热应为Q＝I2rt，故C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故t时间内手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，故D正确。
7．(多选)一电动自行车电池上的铭牌标有“36 V，10 A·h”字样，假设工作时电池(不计内阻)的输出电压恒为36 V，额定输出功率为180 W，由于电动机发热造成损耗(其他损耗不计)，电动自行车的效率为80%，则下列说法正确的是(　 )
A．额定工作电流为10 A
B．电池充满电后总电量为3.6×104 C
C．电动自行车电动机的内阻为7.2 Ω
D．电动自行车保持额定功率行驶的最长时间是2 h
解析：选BD　由P＝UI可知，额定电流为I＝＝5 A，A错误；电池充满电后总电量Q＝10 A·h＝10×3 600 C＝3.6×104 C，B正确；电动自行车的热功率P热＝I2r＝180 W×20%＝36 W，解得r＝1.44 Ω，C错误；根据电池容量Q＝10 A·h和I＝5 A，可知电动自行车保持额定功率行驶的最长时间为t＝＝2 h，D正确。
8．手机电池容量(电量)和快速充电功能已经成为人们选择手机时的重要参考因素。如图为某品牌手机将锂电池电量从0到100%充满过程中充电功率P和充电时间t的关系图像，设充电过程中电池两端电压恒为4.35 V，不计其他能量损耗，则(　 )
A．充电过程的平均功率为40 W
B．充电过程的平均功率为60 W
C．该电池的容量为2 000 mA·h
D．该电池的容量为4 000 mA·h
解析：选A　题中P－t图像与坐标轴所围的面积表示电能，所以整个充电过程中充入电池的电能为E＝70×4×60 J＋40×10×60 J＋×40×6×60 J＝4.8×104 J，充电过程的平均功率为＝＝40 W，故A正确，B错误；该电池的容量是q＝≈3 065 mA·h，故C、D错误。
9．(选自鲁科版教材课后练习)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.5 m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，忽略电动机内阻的热损耗，则不载人时扶梯运行的电功率是多大？若输送一个人的功率为120 W，则这台自动扶梯可同时乘载多少人？
解析：不载人时扶梯运行的电功率P0＝UI＝380×5 W＝1 900 W。
设自动扶梯最多可同时乘载的人数为N，由P最大＝P0＋N×120可得：
N＝ 人＝25人。
答案：1 900 W　25人
B级——选考进阶
10．(2023·广州高二期末)在如图所示的分压电路中，c、d间的电压恒为U＝10 V，滑动变阻器的总电阻R0＝20 Ω，滑片P可在a、b两端点间滑动，定值电阻R＝10 Ω，则滑片P位于a、b连线的中点时，电阻R消耗的功率是(　 )
A．10 W B．2.5 W
C. W D. W
解析：选D　滑动变阻器的滑片P位于a、b连线的中点时，有RaP＝10 Ω，RbP＝10 Ω，电阻R与RbP并联，并联部分总电阻为R1＝＝5 Ω，并联后R两端的电压为U1＝＝ V＝ V，故电阻R消耗的功率为P＝＝ W，故选D。
11.(2023·泸州高二期末)如图所示的电路中，R1、R2、R3均为定值电阻。其中R1＝5 Ω，额定功率P1＝5 W；R2＝5 Ω，额定功率P2＝20 W；R3＝4 Ω，额定功率P3＝49 W。则AB之间允许消耗的最大功率为(　 )
A．35 W B．50 W
C．59 W D．74 W
解析：选A　R1＝5 Ω，额定功率P1＝5 W，则R1的额定电流为I1＝＝1 A，同理可得R2、R3的额定电流分别为I2＝2 A，I3＝3.5 A；又根据并联电路规律可知两支路电流比为＝＝，所以要保证电路安全，只能是允许通过R1的电流达到最大值，即I1＝1 A，P1＝5 W，R2的实际功率为P2′＝I12R2＝5 W；并联电路两端电压为U＝I1(R1＋R2)＝10 V，R3实际功率为P3′＝＝25 W，则AB之间允许消耗的最大功率为P＝P1＋P2′＋P3′＝35 W，故B、C、D错误，A正确。
12.(2023·广西高二期末)(多选)小明去逛超市，遇促销打折，买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及如图所示电路图。下列说法正确的是(　 )
电吹风铭牌参数
额定电压 220 V　50 Hz
额定功率 热风 1 000 W
冷风 250 W
A．该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5 Ω
B．该电吹风电动机M的内阻为193.6 Ω
C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风
D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒消耗的电能为1 000 J
解析：选AC　由表格可知发热电阻的功率PR＝P－PM＝1 000 W－250 W＝750 W，所以该电吹风发热电阻R＝＝ Ω≈64.5 Ω，故A正确；电动机正常工作时为非纯电阻用电器，不能使用公式R＝计算电动机内阻，故B错误；由题图可知，当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻断路，电吹风吹冷风，故C正确；当开关S1、S2均闭合时，电动机正常工作，功率仍然为250 W，故电动机每秒消耗的电能为W＝PMt＝250×1 J＝250 J，故D错误。
13．有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A。
(1)求这台电动机的内阻；
(2)求电动机正常工作时的输出功率；
(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？
解析：(1)电动机不转时电路为纯电阻电路，由欧姆定律可知电动机的内阻
r＝＝ Ω＝0.5 Ω。
(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，
消耗的总功率P总＝UI＝2×1 W＝2 W
线圈内阻的热功率P热＝I2r＝12×0.5 W＝0.5 W
则电动机正常工作时的输出功率
P出＝P总－P热＝2 W－0.5 W＝1.5 W。
(3)电动机的转子突然被卡住，此时电路为纯电阻电路，
发热功率P＝＝ W＝8 W。
答案：(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W
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