4.4 电路中的能量转化与守恒 训练题 Word版含解析

4.4 电路中的能量转化与守恒
一、选择题（一）
1.一根电阻丝,通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J。若在相同的时间内通过4 C的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是(　　)
A.4 V　16 J　 B.8 V　16 J
C.4 V　32 J D.8 V　32 J
解析:设电阻丝电阻为R,开始所加电压为U1,则W1=q1U1,故U1=4V;设后来所加电压为U2,产生的热量为W2,则I2=q2t=U2R①
又I1=q1t=U1R②
由①②得
U2=q2q1U1=42×4V=8V
W2=q2U2=4×8J=32J。
答案:D
2.(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则下列选项中正确的是(　　)
A.IU>P B.IU=P
C.P>I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)
解析:根据电功率的定义P=UI,可知选项B正确;电功率分为三部分:线圈消耗的热功率、电热丝消耗的热功率、电动机工作时转化为风能的功率。
答案:BC
3.一只手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上对手机电池的说明中还写有“通话3小时,待机100小时”,则该手机通话和待机消耗的功率分别约为(　　)
A.1.8 W　5.4×10-2 W
B.0.6 W　1.8 ×10-2 W
C.3.6 W　0.108 W
D.6.48×103 W　1.94×102 W
解析:由题图中所提供的“3.6V　500mAh”,根据功和电功率的有关知识,可求通话时消耗的功率为P1=3.6V×500mAh3h=0.6W,待机时消耗的功率为P2=3.6V×500mAh100h=1.8×10-2W。
答案:B
4.如图所示电路中,R1=R3A.P1=P3P1>P3>P4
C.P2>P1>P4>P3 D.P1>P2>P3>P4
解析:设流过R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4,则I1=I2=I3+I4
故P1=I12R1P1=I12R1>P3=I32R3
即P2>P1>P3
又因为R3P4
即P2>P1>P3>P4
综上所述,本题正确选项为B。
答案:B
5.已知两电阻R1、R2的I-U图线如图所示,把R1、R2并联接到一电源上,R1消耗的功率为6 W,则电源输出的功率是(　　)
A.8 W
B.10 W
C.15 W
D.22 W
解析:从题图上得出R1=8Ω,R2=12Ω。并联时,U1=U2,故P1R1=P2R2,得6W×8Ω=12Ω·P2
所以P2=4W。
答案:B
6.如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接,只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2,则下列表述中正确的是(　　)
A.电源输出功率减小
B.L1上消耗的功率增大
C.通过R1上的电流增大
D.通过R3上的电流增大
解析:电源不计内阻,其输出电压等于电动势。当闭合S2时,电路的外电阻R变小,电路总电流变大,选项C正确;电源的输出功率P出=E2R,所以电源输出功率应该变大,选项A错误;因并联部分两端的电压U并=E-U1,又闭合S2时U1变大,所以U并变小,L1上消耗的功率变小,通过R3的电流也是变小的,选项B、D错误。
答案:C
二、非选择题（一）
7.如图所示电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电动机的电阻R0=1.0 Ω,电阻R1=1.5 Ω。电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0 V,求:
(1)电源释放的电功率。
(2)电动机消耗的电功率;将电能转化为机械能的功率。
(3)电源的输出功率。
解析:(1)电动机正常工作时,总电流为I=U1R1=3.01.5A=2A,电源释放的电功率为P释=EI=10×2W=20W。
(2)电动机两端的电压为
U=E-Ir-U1=(10-2×0.5-3)V=6V
电动机消耗的电功率为
P电=UI=6×2W=12W
电动机的热功率为
P热=I2R0=22×1W=4W
电动机将电能转化为机械能的功率,即为电动机的输出功率,有
P出=P电-P热=(12-4)W=8W。
(3)电源的输出功率为
P出'=P释-P内=P释-I2r=(20-22×0.5)W=18W。
答案:(1)20 W　(2)12 W　8 W　(3)18 W
三、选择题（二）
1.(多选)如图所示,直线A为电源的伏安特性曲线,直线B为电阻R的伏安特性曲线,用该电源和电阻组成一个闭合电路,则(　　)
A.电源的总功率是18 W、输出功率是12 W
B.电源的总功率是6 W、输出功率是4 W
C.电源的电动势是3 V、内阻是1 Ω
D.R的阻值是1 Ω
解析:由题图可知,E=3V,U=2V,I=2A,则电源输出功率为P=UI=4W,电源总功率是P=EI=6W。电源内阻r=-ΔUΔI=0.5Ω,R=UI=1Ω,选项A、C错误,选项B、D正确。
答案:BD
2.计算电功率的公式P=U2R中,U表示加在用电器两端的电压值,R是用电器的电阻值,则此式可用于(　　)
A.计算电冰箱的功率
B.计算电风扇的功率
C.计算电烙铁的功率
D.计算一切用电器的功率
解析:公式P=U2R只适用于纯电阻电路的用电器功率,故选C。
答案:C
四、非选择题（二）
3.(2014·浙江金华期中检测)将直流电动机和电炉并联后,接在直流电源上,如图所示。已知电源的内阻r=1 Ω,电炉的电阻R1=19 Ω(认为其阻值恒定,不随温度变化),电动机线圈绕组的电阻R2=2 Ω。当开关S断开时,电炉的功率是475 W;当开关S闭合时,电炉的功率是402.04 W。求:
(1)直流电源的电动势E。
(2)开关S闭合时,电动机的机械功率。
解析:(1)S断开时,电炉的功率为P=I2R1=(ER1+r)2R1
解得E=100V。
(2)S闭合时,P1'=I1'2R1
解得I1'=4.6A
R1两端的电压U'=I1'R1=87.4V
设干路电流为I',由E=U'+I'r
得I'=E-U'r=100-87.41A=12.6A
通过电动机的电流为I2'=I'-I1'=12.6A-4.6A=8A
电动机所消耗的功率为P1=I2'U'=8×87.4W=699.2W
电动机消耗的热功率为P2=I2'2R2=82×2W=128W
故电动机的机械功率为P'=P1-P2=571.2W。
答案:(1)100 V　(2)571.2 W
4.(2014·贵州大方期中检测)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,标有“8 V,16 W”的灯泡恰好能正常发光,电动机M绕组的电阻R0=1 Ω,求:
(1)路端电压;
(2)电源的总功率;
(3)电动机的输出功率。
解析:(1)灯泡正常发光,U=U额=8V。
(2)U内=E-U=2V
由欧姆定律得流过电源的电流I=U内r=20.5A=4A
电源的总功率P总=EI=10×4W=40W。
(3)灯泡的电流I灯=P额U额=168A=2A
电动机的电流IM=I-I灯=2A
电动机消耗的电功率PM=UIM=8×2W=16W
电动机发热功率P热=IM2R0=22×1W=4W
所以电动机的输出功率P输出=PM-P热=16-4W=12W。
答案:(1)8 V　(2)40 W　(3)12 W