第5章 第1节 电路中的能量 Word版含解析

第五章　第一节
A组·基础达标
1．如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8 V，乙电路两端的电压为16 V．调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是(　　)
A．P甲P乙
C．P1>P2　 D．P1＝P2
【答案】D　【解析】由灯都正常发光可知，R1中电流是R2中电流的二倍，R1两端电压是R2两端电压的二分之一，两变阻器消耗的功率相等，两电路中消耗的总功率相等，D正确，A、B、C错误．
2．如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是(　　)
A．导线有绝缘皮，隔热效果好
B．导线较长，散热比电烙铁快
C．导线的电阻远小于电烙铁的电阻
D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
【答案】C　【解析】由热功率P＝I2R可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故电烙铁很烫而导线不怎么热，C正确．
3．如图所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2 Ω，电路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是(　　)
A．72%　　 B．28%
C．55.6%　　 D．44.4%
【答案】D　【解析】电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的热功率P热＝I2(R1＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝×100%≈44.4%，D正确．
4．两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压UA>UB，则下列说法正确的是(　　)
A．两灯正常发光时，灯泡的电流强度IA>IB
B．两灯电阻RAC．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PAD．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PA′【答案】D　【解析】由P＝可知RA>RB，由P＝UI可知额定电流IAPB；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知P∝，所以PA′5．如图所示，电路中各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V　10 W”，B灯“60 V　60 W”，C灯“20 V　20 W”，D灯“20 V　20 W”．在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光．比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是(　　)
A．PB>PD>PA>PC　　 B．PB>PA>PD＝PC
C．PB>PD>PC>PA　 D．PA>PC>PD>PB
【答案】B　【解析】由R＝可知，灯的电阻RA＝10 Ω，RB＝60 Ω，RC＝RD＝20 Ω，C、D并联部分的电阻为R并＝10 Ω，电路中RB>RA＝R并，由串联电路的功率关系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝，故PB>PA>PD＝PC，B正确．
6．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．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近(　　)
A．8×108 kW·h　 B．8×1010 kW·h
C．8×1011 kW·h　 D．8×1013 kW·h
【答案】B　【解析】因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W和10 W，则每户家庭每天节省的电能为(60－10)×10－3×2×6 kW·h＝0.6 kW·h，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365 kW·h＝8.76×1010 kW·h，B正确，A、C、D错误．
7．如图所示为甲、乙两灯泡的I-U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为(　　)
A．15 W、30 W　　 B．30 W、40 W
C．40 W、60 W　　 D．60 W、100 W
【答案】C　【解析】由图像可知，当U＝220 V时，通过甲、乙两灯的电流分别为I甲＝0.18 A、I乙＝0.275 A，则P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正确．
8．下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热1 min产生的热量为(　　)
电热水壶
型号 SP—356 A 额定电压 220 V
额定功率 1 800 W 额定频率 50 Hz
额定容量 1.5 L
A．1.80×103 J　　 B．1.10×104 J
C．1.32×104 J　 D．1.08×105 J
【答案】D　【解析】由铭牌可知，电热水壶的功率为1 800 W，所以正常加热1分钟产生的热量为Q＝Pt＝1 800×60 J＝1.08×105 J.
9．一台线圈电阻为2 Ω的电动机接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率．
【答案】1 100 W　200 W　900 W　82%
【解析】电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率
P′＝IU＝10×110 W＝1 100 W
发热功率P热＝I2R＝102×2 W＝200 W
转化成的机械功率
P＝P′－P热＝1 100 W－200 W＝900 W
机械效率η＝×100%＝×100%≈82%.
B组·能力提升
10．(多选)有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　)
A．电解槽消耗的电功率为120 W
B．电解槽的发热功率为1.3 W
C．电解槽消耗的电功率为60 W
D．电路消耗的总功率为60 W
【答案】BC　【解析】灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R＝1.3 W，B正确；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错误．
11．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0.4 m/s的恒定速度向斜上方移动，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度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60 kg，g取10 m/s2)
【答案】25人
【解析】设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态．该状态下，扶梯自身移动所需功率为
P1＝IU＝5×380 W＝1 900 W＝1.9 kW
n个人以恒定速度v＝0.4 m/s向上移动所需功率为
P2＝P出－P1＝(4.9－1.9) kW＝3.0 kW
所以n＝＝＝25(人)．
12．一台小型电动机在3 V的电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A．在30 s内可使该物体被匀速提升3 m．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：
(1)电动机的输入功率；
(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；
(3)线圈的电阻．
【答案】(1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω
【解析】(1)电动机的输入功率
P入＝UI＝3×0.2 W＝0.6 W.
(2)电动机提升重物的机械功率
P机＝Fv＝4× W＝0.4 W
根据P入＝P机＋P热，电动机的热功率
P热＝P入－P机＝(0.6－0.4) W＝0.2 W
所产生的热量Q＝P热t＝0.2×30 J＝6 J.
(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt，可得线圈的电阻
R＝＝ Ω＝5 Ω.