第十二章第1节电路中的能量转化强化训练-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十二章第1节电路中的能量转化强化训练
第I卷（选择题）
一、单选题
1．物理学的发展历程中有很多科学家作出了伟大的贡献，下列说法中正确的是（　　）
A．伽利略通过斜面实验提出了机械能守恒定律
B．卡文迪什巧妙地利用扭秤装置测出了引力常量G的值
C．法拉第指出导体内部的电场线由负电荷指向正电荷
D．欧姆通过实验得到电流通过导体产生的热量的关系式
2．下列做法符合安全用电的是（　　）
A．在同一插座上同时使用几个大功率用电器
B．湿手不接触带电设备
C．拔电源线时，直接牵拉电源线即可
D．发现电器设备着火，应立即用水浇灭
3．电吹风中的电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，生成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串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I。下列说法正确的是（
）
A．电吹风两端的电压U=I（R1+R2）
B．电吹风消耗的电功率为UI+I2（R1+R2）
C．电吹风输出的机械功率为UI-I2（R1+R2）
D．电吹风消耗的电功率为I2（R1+R2）
4．如图所示，微型机器人电动机的线圈电阻为R，与电动势为E、内阻为r的直流电源相连，机器人正常工作。此时电路电流为I，电动机两端电压为U，则（　　）
A．电动机消耗的热功率为UI
B．电动机输入功率为EI
C．电源的效率为
D．电源的输出功率为
5．某汽车的电源（电源电动势为E、内阻为r）与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示（车灯等效为一个车灯）。已知车灯的额定电压为U、额定功率为P。当开关S闭合后，汽车的启动电机开始启动，车灯正常发光，电机正常工作，下列说法正确的是（　　）
A．电源两端的电压为E
B．电源的输出功率为P
C．通过车灯的电流为
D．电机两端的电压为E－U
6．利用如图所示电路研究某小型手持风扇的电动机性能。调节滑动变阻器R0，测得风扇运转时电压表示数为U1，电流表示数为I1；扇叶被卡住停止转动时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，且I2
>
I1.下列说法正确的是（
）
A．电动机线圈电阻
B．扇叶被卡住时，电流增大是因为电动机的线圈电阻变小
C．风扇运转时线圈发热功率P热
D．风扇运转时输出的机械功率P出=
7．如图所示的电路图，已知电动机内电阻，定值电阻，直流电压（内阻不计），理想电压表示数，则电动机机械功率为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．“神舟”载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达。单片单晶硅太阳能电池可产生的电动势，可获得的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．如图甲所示，用内阻为充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示。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，则时间t内（　　）
A．充电宝输出的电功率为
B．充电宝的总功率为
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池增加的化学能为
10．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。电动机内阻为4Ω，调节R使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2A和24V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．32W
B．44W
C．47W
D．48W
11．两电阻R1和R2的伏安特性曲线分别对应1和2，如图所示，从图线可判断（　　）
A．两电阻阻值的关系是R1＞R2
B．电阻一定时，电流随着电压的增大而减小
C．电压相同时，通过R1的电流强度较大
D．两电阻并联时，R2消耗的功率大
12．如图1所示，和是材料相同、厚度相同、上下表面均为正方形的电阻，边长之比为2：1，现将这两个电阻、并联接人如图2所示的电路中，通过电阻电流方向如图1虚线所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．电阻和的阻值比为1：1
B．电阻和的阻值比为2：1
C．流过和的电流比为1：2
D．电阻和消耗的功率比为1：16
13．如图所示，a、b、c三盏灯实际消耗的功率b、c相等，a是b的4倍。则a、b、c三盏灯的电阻之比为（　　）
A．2：1：1
B．1：1：1
C．1：4：4
D．无法确定
14．如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是（　　）
A．图甲产生的热量比图乙产生的热量多
B．图甲产生的热量比图乙产生的热量少
C．图甲产生的热量和图乙产生的热量一样多
D．因为是形状不规范的导体，所以判断不出哪一个产生的热量多
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．已知某无人机工作时的总功率约为360W，其使用的电池上有“额定容量为60W·h”的标识，则该无人机的工作续航时间最多为_____min；若该无人机工作时电池的发热功率为100W，在20℃环境下的散热功率（单位时间耗散到环境中的热量，视为不变）约为95W，已知该电池每吸收60J热量时温度将升高1℃，其安全工作的最高温度为60℃，则在20℃环境下该无人机最多可连续飞行____min。
16．一电动机接在电压恒定的电源上，在竖直平面内以的速率分别匀速提升、两重物，的重力为，所受空气阻力可忽略不计，重力为，但在提升时会受到的空气阻力。则该电动机提升两物体时的输出功率________（填“相同”或“不相同”）；若提升物体时电动机不幸突然卡住，则其输入功率将________（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）。
17．下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动自行车满载情况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。参考表中数据，可知此电动机的电阻是______，正常工作时，电动机的效率是________。
18．如图所示，通电后四个电阻的电功率都相等，则________．
三、解答题
19．微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3
V电压时，通过的电流为0.3
A，此时电动机不转；当加上2
V电压时，通过的电流为0.8
A，电动机正常工作。求正常工作时：
（1）在10
s内电流做的功；
（2）产生的热功率；
（3）转化为机械能的功率各是多少。
20．如图所示的电路中，电源电压为60V（内阻不计），电阻，电动机的内阻，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求：
（1）流过电动机的电流大小；
（2）电动机的输出功率。
21．如图所示电路，电源电动势E=3.5V，内阻r=1Ω，电阻R=6Ω，电动机线圈电阻RM=2Ω。
(1)当K2接通K1断开时，求电阻R消耗的功率
(2)当K1接通K2断开时，电流表示数为0.5A，不计电表内阻，求电动机输出功率
22．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物，它用细绳缠绕在电动机的轴上。闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I=2
A和U=6
V，重物P上升的速度v=0.8
m/s。已知重物的质量m=1
kg，g=10
m/s2。求：
(1)电动机的机械效率η；
(2)电动机线圈的电阻R。
参考答案
1．B
【详解】
A．伽利略通过斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因，A错误；
B．卡文迪什巧妙地利用扭秤装置测出了引力常量G的值，从而成为第一个秤得地球质量的人，B正确；
C．法拉第指出导体内部的电场线由正电荷指向负电荷的，C错误；
D．焦耳通过实验得到电流通过导体产生的热量的关系式，即焦耳定律，D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．在同一插座上同时使用几个大功率用电器，会有危险，不符合安全用电，选项A错误；
B．湿手不接触带电设备，符合安全用电，选项B正确；
C．拔电源线时，直接牵拉电源线会有触电危险，不符合安全用电，选项C错误；
D．发现电器设备着火不能用水浇灭，选项D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．电吹风为非纯电阻电路，所以电吹风两端的电压U>I（R1+R2），A错误；
BD．电吹风消耗的电功率为UI，BD错误；
C．电吹风输出的机械功率为UI-I2（R1+R2），C正确。
故选C。
4．D
【详解】
A．电动机消耗的热功率为I2R，故A错误；
B．电动机输入功率为IU，故B错误；
CD．电源的输出功率等于
电源的效率为输出功率和电源总功率的比值，则
故C错误，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．电源两端的电压即为路端电压，由闭合电路欧姆定律可知，路端电压小于电源电动势，故A错误；
B．电源的输出功率为电动机的功率与车灯功率之和，故B错误；
C．通过车灯的电流为
故C正确；
D．由电路特点可知，电机两端的电压也车灯两端电压相等，即为U，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．电动机不转动时，满足欧姆定律，电动机线圈电阻，A错误；
B．电动机的原理是通电线圈在磁场力的作用下产生转动。如果不转动的话电能不能转化为机械能，电能全部转化为热能，根据焦耳定律，电流增大，B错误；
C．风扇转动时，线圈的发热功率
解得
C正确；
D．风扇运转时输出的机械功率
D错误。
故选C。
7．A
【详解】
通过电动机的电流
电动机机械功率为
故选A。
8．C
【详解】
太阳能电池每秒产生的电能为
则照到太阳能电池上的光能为
故C正确。
故选C。
9．B
【详解】
A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为
A错误；
B．充电宝的总功率为输出功率加上内阻发热功率，总功率为
B正确；
C．是充电宝的输出电压，不是内电压，所以不能用计算电池产生的热量，电池产生的热量应该为，C错误；
D．输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律知手机增加的化学能为，D错误。
故选B。
10．A
【详解】
电动机正常运转时输出功率为
故选A。
11．C
【详解】
A．电阻I-U图象中图线的斜率的倒数表示电阻，由图可知，选项A错误；
BC．由欧姆定律可知，当导体电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比，导体两端电压相同时，通过R1的电流强度较大，故B错误，C正确。
D．两电阻并联接入电路时，电压U相同，由
可知，R2消耗的功率小，故D错误；
故选C。
12．A
【详解】
AB．由电阻定律可知
故A正确，B错误；
C．两电阻并联电压相等，电流之比等于电阻的反比即为1：1，故C错误；
D．由公式可知，电压相等，电阻也相等，则消耗的功率比为1：1，故D错误。
故选A。
13．B
【详解】
b、c两盏灯并联，功率相等，则根据
知，两盏灯的电阻相等，则通过b、c的电流相等，则流过a灯的电流是流过b灯电流的两倍，a灯的功率是b灯的4倍，则有
则有
ACD错误，B正确。
故选B。
14．A
【详解】
将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设为r，图甲中等效为两个电阻并联
R甲＝
图乙中等效为两个电阻串联
R乙＝2r
又因为两端的电压是相等的，故由
P＝
知电阻小的产热多，A正确，BCD错误。
故选A。
15．10
8
【详解】
[1]该无人机的工作续航时间最多为
[2]电池从20℃升高到60℃需要吸收的热量为60×40J=2400J；该无人机工作时电池的发热功率为100W，在20℃环境下的散热功率约为95W，则被电池吸收的热功率为5W，则在20℃环境下该无人机最多可连续飞行
16．不相同
增大
【详解】
[1]电动机提供的输出功率就是A、B匀速上升的过程中拉力的功率，对A，拉力产生的功率大小，由公式
根据平衡条件有
FA=mg+f=11N
联立可得，A上升的过程中，拉力产生的功率为
W
同理可得，B上升的过程中，根据平衡条件可得拉力为FB=10N，拉力产生的功率为
故电动机提升两物体时输出功率不同；
[2]提升重物的过程中，当电动机被卡住后，电动机会变为纯电阻，输入电流将变大，根据P=IU可知电动机的输入功率会增加。
17．1
83.3%
【详解】
[1]从表中可知，输出功率P出=180W，输入功率
解得
[2]电动机的效率是
18．
【详解】
[1]由于R2，R3串联，由公式可知，电阻之比等于功率之比即为1：1，R2，R3串联再与R4并联，由公式可知，
得
设流过R4的电流为I，则流过R2，R3的电流为2I，则流过R1的电流为3I，并联部分的电阻为
由公式可知，
则
综合可知
19．（1）
16
J；（2）0.64W；（3）
0.96W
【详解】
（1）在10
s内电流做的功
（2）电动机不转，直流电动机内阻
产生的热功率
（3）机械能的功率
20．（1）5A；（2）210W
【详解】
（1）根据部分电路欧姆定律，有
（2）电动机的输入功率为
电动机的发热功率为
电动机的输出功率
21．(1)1.5W；(2)1.0W
【详解】
(1)当K2接通K1断开时，回路中的电流为
电阻R消耗的功率
(2)当K1接通K2断开时，电流表示数为0.5A，则电动机两端电压为
电动机的热功率为
电动机输出功率
22．(1)
66.7%；(2)
1
Ω
【详解】
(1)电动机提升物体过程中，消耗的电功率为
电动机提升物体的机械功率为
电动机的机械效率为
(2)电动机提升物体过程中，线圈的发热功率为
根据焦耳定律
可求出线圈的电阻