人教新版高中物理必修第三册 训练题 电路中的能量转化+Word版含解析

1．有一个电风扇，标有“200 V　50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是(　　)
A．Q＝　　　　　　　 B．Q＝Pt
C．Q＝2·Rt D．以上三种方法均正确
解析：选C　通过电风扇的电流为I＝，因为电风扇不是纯电阻电路，所以其焦耳热为Q＝2·Rt，而不应该是Q＝或Q＝Pt，C正确。
2．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2个60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年能节省的电能最接近(　　)
A．5×108 kW·h B．5×1010 kW·h
C．5×1012 kW·h D．5×1013 kW·h
解析：选B　解答本题的关键是要了解全国有多少家庭及每天亮灯的时间，全国大约有4.5亿户人家，每天亮灯时间大约3 h，已知白炽灯和LED灯的额定功率分别为60 W和10 W，根据公式W＝Pt得全国一年节省的电能最接近W＝2ΔPt＝2×(0.06－0.01)×4.5×108×3×365 kW·h＝4.9×1010 kW·h，故选B。
3．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为(　　)
A．1∶1 B．2∶1
C．4∶1 D．8∶1
解析：选D　已知两个电阻的阻值之比是2∶1，通过的电流之比是2∶1，则相等时间内产生的热量之比＝＝2×＝，故D正确。
4．小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱，小芳从家里的总电能表中测得在时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U，总电流为I，上述电器的总电阻为R，总功率为P。下列关系式正确的是(　　)
A．P＝ B．W＝I2Rt
C．I＝ D．P＝
解析：选D　由于洗衣机、电冰箱是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，所以I＝不成立，所以关系式P＝不成立，故A、C错误；公式W＝I2Rt只能用来求电热，不能用来求消耗的电能，故B错误；公式P＝普遍适用，故D正确。
5．小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，则这些电器一天消耗的电能约为(　　)
电器
消耗功率/W
工作时间/h
电茶壶
2 000
1
空调
1 200
3
电视机
100
2
节能灯
16
4
路由器
9
24
A.6.1×103 W B．6.1×103 J
C．2.2×104 W D．2.2×107 J
解析：选D　根据公式W＝Pt及题表可知，这些电器一天消耗的电能为W＝2 kW·1 h＋1.2 kW·3 h＋0.1 kW·2 h＋0.016 kW·4 h＋0.009 kW·24 h＝6.08 kW·h，又知1 kW·h＝3.6×106 J，可得W≈2.2×107 J，选项D正确。
6．有两个灯泡L1、L2，额定电压均为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是(　　)
A．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6 W
C．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
解析：选C　当两灯泡串联时，电流相等，L1的额定电流为I1＝＝1 A，电阻R1＝＝6 Ω，L2的额定电流为I2＝＝0.5 A，电阻R2＝＝12 Ω。要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5 A，两灯泡的最大功率为Pmax＝I2R1＋I2R2＝4.5 W，故A、B均错误；当两灯泡并联时，电压相等，当电压为6 V时，两灯均可正常发光，此时两灯泡的最大功率为9 W，故C正确，D错误。
7.有四盏电灯，按如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V　100 W”字样，L3和L4都标有“220 V　40 W”字样，电路接通后，亮度最暗的灯泡是(　　)
A．L1 B．L2
C．L3 D．L4
解析：选C　根据串联电路的电压分配原则知L2、L3两端的电压最小，L4两端的电压最大。根据并联电路的电流分配原则知通过L3的电流小于通过L2的电流。由此可知L4最亮，L1次之，L3最暗。选项C正确。
8．如图所示，R1＝2 Ω，R2＝10 Ω，R3＝10 Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则(　　)
A．S断开时，R1与R2的功率之比为5∶1
B．S闭合时通过R1与R2的电流之比为2∶1
C．S断开与闭合两种情况下，电阻R1两端的电压之比为2∶1
D．S断开与闭合两种情况下，电阻R2的功率之比为7∶12
解析：选B　S断开时，由P＝I2R，I相等，R1与R2的功率之比P1∶P2＝R1∶R2＝1∶5，选项A错误；S闭合时，I2＝I3，则I1∶I2＝2∶1，选项B正确；S断开时，U1∶U2＝R1∶R2＝1∶5，则U1＝UAB，S闭合时，U1′∶U2′＝R1∶＝2∶5，则U1′＝UAB，则U1∶U1′＝7∶12，选项C错误；U2＝UAB，U2′＝UAB，由P＝，得P2∶P2′＝49∶36，选项D错误。
9.如图所示的电路中，电流表均为理想电流表，电阻R1＝40 Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.2 A，电流表A的示数为0.3 A。试求：
(1)R1的电功率；
(2)R2的阻值及在1 min内R2消耗的电能。
解析：(1)R1的电功率P1＝I12R1＝1.6 W。
(2)由电路图可知，R2两端的电压U2＝I1R1＝8 V，
通过R2的电流为I2＝0.3 A－0.2 A＝0.1 A，
因此R2的阻值为R2＝＝ Ω＝80 Ω，
在1 min内R2消耗的电能Q＝W＝U2I2t＝8×0.1×60 J＝48 J。
答案：(1)1.6 W　(2)80 Ω　48 J
B级—选考提能
10．在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换，为了延长电灯泡的使用寿命，一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡，在考虑温度对电阻影响的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．两个灯泡串联
B．两个灯泡并联
C．每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一
D．每个灯泡实际消耗的功率小于其额定功率的四分之一
解析：选A　两个灯泡串联，每个灯泡两端的电压为U＝ V＝110 V，低于额定电压，灯泡不易损坏，选项A正确；两个灯泡并联，每个灯泡两端的电压为U＝220 V，仍等于灯泡的额定电压，灯泡正常工作，不能延长灯泡的使用寿命，选项B错误；由P＝，两个灯泡串联时，U变为原来的，由于灯丝较正常发光时温度偏低，故灯丝电阻较正常发光时小，所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一，选项C、D错误。
11.锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，锂电池的内阻为r，下列说法正确的是(　　)
A．锂电池产生的热功率为UI
B．充电器的充电效率为×100%
C．电能转化为化学能的功率为UI－I2r
D．充电器输出的电功率为UI＋I2r
解析：选C　电池产生的热功率为P损＝I2r，小于UI，故A错误；充电器的充电效率为×100%，故B错误；充电器输出的电功率为：P输出＝UI，故D错误；电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律，有：UI＝I2r＋P，故P＝UI－I2r，故C正确。
12.如图所示，是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V。试求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g取10 m/s2)
解析：(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50 V
流过电阻R的电流IR＝＝ A＝5 A
通过电动机的电流IM＝IR＝5 A。
(2)电动机的分压UM＝UV＝110 V
输入电动机的电功率P电＝IM·UM＝550 W。
(3)电动机的发热功率P热＝IM2r＝20 W
电动机输出的机械功率P机＝P电－P热＝530 W
又因P机＝mgv，所以m＝＝53 kg。
答案：(1)5 A　(2)550 W　(3)53 kg