9.5电路中的能量
满分：56
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共2小题,共8分）
1. 如图所示是我国某10MW(1MW=106W)光伏发电站，投入使用后每年可减少排放近万吨二氧化碳。
已知该地区每年能正常发电的时间约为1200h，则该电站年发电量约为( )
（4分）
A.1.2×106kW·h
B.1.2×107kW·h
C.1.2×109kW·h
D.1.2×1010kW·h
正确答案： B
答案解析： 发电量W=Pt=10×103×1200kW·h=1.2×107kW·h，故Ｂ正确。
2. 关于家庭安全用电，下列做法正确的是（ ） （4分）
A.所有家用电器都使用二孔插座
B.用湿抹布擦工作中的电器上的灰尘
C.家用电器使用时需考虑供电电线的粗细
D.将多个大功率电器接在同一个移动插座上并同时使用
正确答案： C
答案解析： A、家用电器有的使用二孔插座，有的使用三孔插座，从而防止事故发生，故A错误；
B、当用湿抺布擦去工作中电器上的灰尘时，此时电器正在工作，所以导致电路短路烧毁。故B错误；
C、家用电器使用时需考虑供电电线的粗细，避免负载太大，会导致导线烧毁，故C正确；
D、大功率电器不能同时使用同一个移插座，原因是负载太大，会导致插座烧毁。故D错误；
故选：C。
二、多选题（共3小题,共18分）
3. 如图所示，一台直流电动机所加电压为110V，通过的电流为5A。
该电动机在10s内把一个质量为50kg的物体匀速提高了9m，不计摩擦，g取10m/s2，在此过程中( )
（6分）
A.电动机的输入功率为450W
B.电动机输出机械能为550W
C.电动机的发热功率为100W
D.电动机线圈的电阻为4Ω
正确答案： C D
答案解析： 电动机输入功率P=UI=110×5W=550W，机械能E=mgh=50×10×9J=4500J，产生的内能Q=W-
E=Pt-E=(550×10-4500)J=1000J，热功率 ，由焦耳定律Q=I2Rt，得R=4Ω。综上所述，C、D
两项正确。
4. 电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内饭煮好前的加热状态，另一种是锅内饭煮好后的保温状态。
如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是( )
（6分）
A.其中R2是供加热用的电阻丝
B.当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，R1:R2应为2:1
D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1:R2应为(√2 1):1
正确答案： A B D
答案解析： 由 得，当接通S时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开S时，电阻变大，功
率变小，电饭锅处于保温状态。由上可知，R2是供加热用的电阻丝，故A、B两项正确；要使R2在保温状
态时的功率为加热状态时的一半，由P=I2R可得，电阻R2在保温与加热状态下的电流之比为 ，所以
(R1+R2):R2= ，则R1:R2= ，C项错误，D项正确。
5. 下列家用电器工作时，把电能主要转化为内能的是( ) （6分）
A.
B.
C.
D.
正确答案： A C
答案解析： 电饭煲、电热水器都是加热的装置，电能主要转化为内能，电风扇、吸尘器都是将电能主要
转化为机械能的装置，故AC正确，BD错误；
故选：AC。
三、填空题（共1小题,共6分）
6. 某电热水壶铭牌的部分参数如表中所示，从表中可知，该电热水壶正常工作时电压U=_______V，
功率P=_______W，电流I=_______A。
（6分）
正确答案： 220|1100|5 无
答案解析： 根据电热水壶的铭牌可知：“220V”表示电水壶的额定电压为U=220V，即正常工作时电压为
220V；
“1100W”表示水壶的额定功率为P=1100W；
则额定电流为
故答案为：220；1100；5。
四、计算题（组）（共3小题,共24分）
7. 如图所示，电源的电动势为12V，内阻为1Ω，R1=1Ω ，R2=6Ω，电动机的线圈电阻为0.5Ω．
开关闭合后通过电源的电流为3A，求：
（4分）
(1)R1两端的电压； （1分）
正确答案： 解：R1两端电压：U1=IR1=3×1V=3V
答：R1两端的电压为3V.
答案解析： 开关闭合后，由欧姆定律求得R1两端的电压。
(2)电源的内电压； （1分）
正确答案： 解：电源的内电压：U内=Ir=3×1=3V
答：电源的内电压为3V.
答案解析： 由欧姆定律求得内压。
(3)电动机的热功率和输出的机械功率. （2分）
正确答案： 解：R1两端电压：U1=IR1=3×1V=3V
R2两端电压：U2=E﹣U1﹣U内=（12﹣3﹣3）V=6V
通过电动机的电流：IM=I﹣I2=（3﹣1）A=2A，UM=U2=6V
电动机消耗的电功率为：PM=IMUM=2×6W=12W
电动机热功率：PQ=I
2
M =rM=2W，则P出=PM﹣PQ=10W
答：电动机的热功率为2W，输出的机械功率为10W。
答案解析： 根据电压的分配求出R2两端的电压，由干路电流和R2的电流求出流过电动机的电流，根据
PM=IMUM求出电动机消耗的电功率，由焦耳定律求得电动机的内部热功率。
8. 某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=3×103kg。
当它在水平路面上以V=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。
在此行驶状态下。 （12分）
(1)求驱动电机的输入功率P电。 （2分）
正确答案： 驱动电机的输入功率P电=UI=1.5×10
4W。
答案解析： 驱动电机的输入功率
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，
求汽车所受阻力f。 （4分）
正确答案： 牵引汽车前进的机械功率P机=0.9P电=FV=fV
则汽车所受阻力 。
答案解析： 牵引汽车前进的机械功率，计算汽车所受阻力
(3)若已知太阳辐射的总功率P0=4×10
26W，太阳到地球的距离r=1.5×1011m，
设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，
该车所用太阳能电池的能量转化效率约为10%。求所需的太阳能电池板的最小面积
(计算结果保留1位有效数字)。 （6分）
正确答案： 距太阳中心为r的球面面积S0=4πr
2
若没有能量的损耗，地面太阳能电池板单位面积接收的能量
最终太阳能电池板单位面积转化为电能P″=P＇×10%=0.1 P＇
当太阳光垂直电磁板入射时，所需板面积最小，所以电池板的最小面积
代入数值解得S≈1×102m2。
答案解析： 由地面太阳能电池板单位面积接收的能量，计算所需板面积最小，所以电池板的最小面积
9. 功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。
在电路中电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，
电流做功的过程本质上是导体中恒定电场的电场力对定向移动的自由电荷做功的过程。
由同种材料制成的很长的圆柱形实心金属导体，在其上选取长为L的导体做为研究对象，如图20所示，
当其两端的电势差恒为U时，形成的恒定电流的大小为I，
即相同时间内通过导体A端横截面的电荷量与通过B端的电荷量相等，也就等于通过这段导体的电荷量。
设导体中的恒定电场为匀强电场，自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速率恒定且均相同。
（8分）
(1)求每个自由电子在导体中做定向移动的平均阻力f；
（2分）
正确答案： 因自由电子做匀速运动，阻力与电场力的大小相等，因此有：
答案解析： 自由电子做匀速运动，阻力与电场力的大小相等；
(2)结合电流的定义式 ，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，
证明电流通过这段金属导体做功的功率为P=UI。
（3分）
正确答案： 证明：导体内恒定电场的电场力对通过这段导体的一个自由电子所做的功W0=eU；
设t时间内共有n个自由电子通过这段导体，则电场力对自由电子所做的总功W=neU；
导体中的电流 ，故ne=It，可得W=UIt；
因此电流通过这段金属导体做功的功率为 。
答案解析： 导体中的电流 以及电场力对自由电子所做的总功W=neU即可证明；
(3)结合电流的定义式 ，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，
证明电流通过这段金属导体在时间t内产生的焦耳热为Q=UIt。
（3分）
正确答案： 证明：导体内恒定电场的电场力对通过这段导体的一个自由电子所做的功W0=eU；
设t时间内共有n个自由电子通过这段导体，则电场力对自由电子所做的总功W电=neU；
因导体中的电流 ，故ne=It，可得W电=UIt。
又因恒定电流自由电子定向移动的速度保持不变，即自由电子的定向移动的动能不变，根据功能关系可
知，电场力所做的功等于电流通过导体产生的焦耳热，因此Q=W电=UIt。
答案解析： 电场力所做的功等于电流通过导体产生的焦耳热；9.5电路中的能量
满分：56
班级：________ 姓名：________ 成绩：________
一、单选题（共2小题,共8分）
如图所示是我国某10MW(1MW=106W)光伏发电站，投入使用后每年可减少排放近万吨二氧化碳。已知该地区每年能正常发电的时间约为1200h，则该电站年发电量约为( )
（4分）
A.1.2×106kW·h B.1.2×107kW·h C.1.2×109kW·h D.1.2×1010kW·h
关于家庭安全用电，下列做法正确的是（ ） （4分）
A.所有家用电器都使用二孔插座 B.用湿抹布擦工作中的电器上的灰尘
C.家用电器使用时需考虑供电电线的粗细
D.将多个大功率电器接在同一个移动插座上并同时使用
二、多选题（共3小题,共18分）
如图所示，一台直流电动机所加电压为110V，通过的电流为5A。该电动机在10s内把一个质量为50kg的物体匀速提高了9m，不计摩擦，g取10m/s2，在此过程中( )
（6分）
A.电动机的输入功率为450W B.电动机输出机械能为550W
C.电动机的发热功率为100W D.电动机线圈的电阻为4Ω
电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内饭煮好前的加热状态，另一种是锅内饭煮好后的保温状态。如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是( )
（6分）
A.其中R2是供加热用的电阻丝
B.当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，R1:R2应为2:1
D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1:R2应为
下列家用电器工作时，把电能主要转化为内能的是( ) （6分）
A. B. C. D.
三、填空题（共1小题,共6分）
某电热水壶铭牌的部分参数如表中所示，从表中可知，该电热水壶正常工作时电压U=_______V，功率P=_______W，电流I=_______A。
（6分）
四、计算题（组）（共3小题,共24分）
如图所示，电源的电动势为12V，内阻为，R1=，R2=，电动机的线圈电阻为．开关闭合后通过电源的电流为3A，求：
(1) R1两端的电压；（1分）
(2) 电源的内电压；（1分）
(3) 电动机的热功率和输出的机械功率.（2分）
（4分）
某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=3×103kg。当它在水平路面上以V=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下。（12分）
(1) 求驱动电机的输入功率P电。（2分）
(2) 若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力f。（4分）
(3) 若已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W，太阳到地球的距离r=1.5×1011m，设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为10%。求所需的太阳能电池板的最小面积(计算结果保留1位有效数字)。（6分）
功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。在电路中电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做功的过程本质上是导体中恒定电场的电场力对定向移动的自由电荷做功的过程。由同种材料制成的很长的圆柱形实心金属导体，在其上选取长为L的导体做为研究对象，如图20所示，当其两端的电势差恒为U时，形成的恒定电流的大小为I，即相同时间内通过导体A端横截面的电荷量与通过B端的电荷量相等，也就等于通过这段导体的电荷量。设导体中的恒定电场为匀强电场，自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速率恒定且均相同。
（8分）
(1) 求每个自由电子在导体中做定向移动的平均阻力f；（2分）
(2) 结合电流的定义式 ，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，证明电流通过这段金属导体做功的功率为P=UI。（3分）
(3) 结合电流的定义式 ，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，证明电流通过这段金属导体在时间t内产生的焦耳热为Q=UIt。（3分）
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第2页9.5电路中的能量
满分：56
班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
一、单选题（共2小题,共8分）
1. 如图所示是我国某10MW(1MW=106W)光伏发电站，投入使用后每年可减少排放近万吨二氧化碳。
已知该地区每年能正常发电的时间约为1200h，则该电站年发电量约为( )
（4分）
A.1.2×106kW·h
B.1.2×107kW·h
C.1.2×109kW·h
D.1.2×1010kW·h
2. 关于家庭安全用电，下列做法正确的是（ ） （4分）
A.所有家用电器都使用二孔插座
B.用湿抹布擦工作中的电器上的灰尘
C.家用电器使用时需考虑供电电线的粗细
D.将多个大功率电器接在同一个移动插座上并同时使用
二、多选题（共3小题,共18分）
3. 如图所示，一台直流电动机所加电压为110V，通过的电流为5A。
该电动机在10s内把一个质量为50kg的物体匀速提高了9m，不计摩擦，g取10m/s2，在此过程中( )
（6分）
A.电动机的输入功率为450W
B.电动机输出机械能为550W
C.电动机的发热功率为100W
D.电动机线圈的电阻为4Ω
4. 电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内饭煮好前的加热状态，另一种是锅内饭煮好后的保温状态。
如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是( )
（6分）
A.其中R2是供加热用的电阻丝
B.当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，R1:R2应为2:1
D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1:R2应为(√2 1):1
5. 下列家用电器工作时，把电能主要转化为内能的是( ) （6分）
A.
B.
C.
D.
三、填空题（共1小题,共6分）
6. 某电热水壶铭牌的部分参数如表中所示，从表中可知，该电热水壶正常工作时电压U=_______V，
功率P=_______W，电流I=_______A。
（6分）
四、计算题（组）（共3小题,共24分）
7. 如图所示，电源的电动势为12V，内阻为1Ω，R1=1Ω ，R2=6Ω，电动机的线圈电阻为0.5Ω．
开关闭合后通过电源的电流为3A，求：
（4分）
(1)R1两端的电压； （1分）
(2)电源的内电压； （1分）
(3)电动机的热功率和输出的机械功率. （2分）
8. 某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=3×103kg。
当它在水平路面上以V=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。
在此行驶状态下。 （12分）
(1)求驱动电机的输入功率P电。 （2分）
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，
求汽车所受阻力f。 （4分）
(3)若已知太阳辐射的总功率P =4×1026W，太阳到地球的距离r=1.5×10110 m，
设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，
该车所用太阳能电池的能量转化效率约为10%。求所需的太阳能电池板的最小面积
(计算结果保留1位有效数字)。 （6分）
9. 功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。
在电路中电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，
电流做功的过程本质上是导体中恒定电场的电场力对定向移动的自由电荷做功的过程。
由同种材料制成的很长的圆柱形实心金属导体，在其上选取长为L的导体做为研究对象，如图20所示，
当其两端的电势差恒为U时，形成的恒定电流的大小为I，
即相同时间内通过导体A端横截面的电荷量与通过B端的电荷量相等，也就等于通过这段导体的电荷量。
设导体中的恒定电场为匀强电场，自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速率恒定且均相同。
（8分）
(1)求每个自由电子在导体中做定向移动的平均阻力f；
（2分）
(2)结合电流的定义式 ，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，
证明电流通过这段金属导体做功的功率为P=UI。
（3分）
(3)结合电流的定义式 ，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，
证明电流通过这段金属导体在时间t内产生的焦耳热为Q=UIt。
（3分）
