第十二章第1节电路中的能量转化巩固练习-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巩固练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．一台电风扇和一盏白炽灯上都标有“220V
60W”的字样，下列关于这两个家用电器的说法，正确的是（
）
A．它们的电阻值一定相等
B．它们正常工作时，通过的电流一定不同
C．它们正常工作时，发热功率一定相等
D．它们正常工作时，消耗的电功率一定相等
2．下列设备正常工作时，主要利用电流热效应的是（　　）
A．发电机
B．电风扇
C．电烙铁
D．移动电话机
3．如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等，停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．四盏灯泡接成如图所示的电路．a、c灯泡的规格为“220V
40W”，b、d灯泡的规格为“220V
100W”，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率．则下列选项正确的是（
）
A．
B．
C．
D．
5．如图所示，三个电阻的阻值相同，在AB间接上电源后，三个电阻的功率之比为（
）
A．4∶1∶1
B．1∶4∶4
C．2∶1∶1
D．1∶2∶2
6．如图所示，电源内阻不计，电动机的直流电阻为R，电动机正常运转时理想电表示数为，由于机械故障，电动机突然停止转动，此时电流表的示数为，则（
）
A．
B．
C．
D．无法判断
7．某品牌电动自行车的铭牌如下：
车型：20寸
车轮直径：508mm
电池规格：36V
（安·时）
整车质量：40kg
额定转速：210r/min（转/分）
电机：后轮驱动、直流永磁式电机
额定工作电压/电流：36V/5A
根据此铭牌中的有关数据，如果以额定功率在平直公路上行驶，则自行车的额定功率和一次充满电最长可以行驶的时间分别为
A．432W，12h
B．252W，2.4h
C．180W，2.4h
D．36W，12h
8．如图所示是某商场新安装的自动扶梯，其电动机额定电压为U，额定电流为I，效率为η，则下列说法正确的是（
）
A．该电梯电动机的内阻为
B．该电梯电动机转化为机械能的功率为UI
C．该电梯电动机的发热功率为(1-η)UI
D．该电梯电动机正常工作时每秒消耗的电能为ηUI
9．关于四个公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝；④P＝，下列叙述正确的是（　　）
A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算
B．公式②③适用于任何电路的电功率的计算
C．公式①②③适用于任何电路的电功率的计算
D．以上均不正确
10．电阻R和电动机M串联接到电路时，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作．设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（
?）
A．U1B．U1=U2，Q1=Q2
C．W1=W2，Q1>Q2
D．W111．图示为一未知电路，现测得两个端点a、b之间的电阻为R，若在a、b之间加上电压U，测得通过电路的电流为I，则该未知电路的电功率一定是为（
）
A．I2R
B．
C．UI
D．UI-I2R
12．电动机与小电珠串联接人电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为12．则
A．
B．
C．
D．
13．A、B两灯的额定电压都是110V，A灯的额定功率PA＝100W，B灯的额定功率PB＝40W，若将两灯同时接入电压恒为220V的电路上，且使两灯均能正常发光，同学们设计了如图所示的甲、乙两种电路，则甲、乙两电路消耗的电功率之比为（
）
A．27
B．25
C．57
D．37
14．家电待机耗电问题常常被市民所忽视．据有关部门测量，电视机待机一天的耗电量在0.2度左右．据统计潍坊市的常住人口900多万人，以家庭户300万户，用电器平均每天待机20小时计，参考下表数据，估算每年潍坊市家庭用电器待机耗电总量约为（　　）
家庭常用电器
电视机
洗衣机
空调
电脑
户均数量（台）
1
1
2
1
电器待机功耗（W/台）
10
2
3
10
A．度
B．度
C．度
D．
度
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．一个标有“1kΩ，10W”的电阻，允许通过的最大电流为_____A，允许加在电阻两端的最大电压为_____V，在两端加40V电压通电1h的过程中，该电阻消耗的电能为_____kW·h。
16．功率为的发光二极管（灯）的亮度与功率为的白炽灯相当。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只的白炽灯，均用的灯替代。全国大约有5.5亿户人家，每天亮灯时间大约4h；估算出全国一年节省的电能最接近_____度。
17．在如图所示电路中，E为电源，其两端电压保持不变。AB为滑动变阻器，其电阻；L为一小灯泡，其额定电压，额定功率；S为开关，开始时滑动变阻器的触头位于B端，现在接通开关S，然后将触头缓慢地向A端滑动，当到达某一位置C处时，小灯泡刚好正常发光，则灯泡的工作电流为_____A，C、B之间的电阻应为_____。
18．电动机是一种将电能转化为______能的装置。将一电动机接在如图所示的电路中，当电键S闭合后，电动机可带动质量为m的重物匀速上升，设在重物上升的过程中，电压表和电流表的示数始终保持不变，分别为U和I。若在时间t内，测得重物上升的高度为h，则该电动机的效率为______。
三、解答题
19．功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，普通白炽灯应被逐步淘汰。假设每个家庭有三只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，每天开灯时间为4h。请估算出全国一年节省的电能。
20．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态，如图所示是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝。
(1)自动开关K接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？
(2)要使R2在保温状态下的功率是加热状态时的一半，R1：R2应该是多大？
21．如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻r=1Ω，当接入固定电阻R=4Ω时，电路中标有“3V
4.5W”的灯泡L和内阻的小型直流电动机恰能正常工作，求：
(1)电路中的电流强度
(2)电源的总功率
(3)电动机的额定工作电压
22．如图所示，电池电动势，内阻，，D为直流电动机，其线圈电阻。电动机正常工作时，电压表示数为21V，试求：
(1)通过电动机D中的电流；
(2)电动机的输入功率；
(3)电动机转变为机械能的功率；
(4)电动机的效率；
(5)电源的总功率及输出功率。
参考答案
1．D
【详解】
A．电风扇为非纯电阻电路，其电阻值一定小于白炽灯的电阻值，A错误；
B．根据可知，因功率相等，电压相等，故通过的电流一定相同，B错误；
C．因电风扇消耗的电功率只有部分转化为热量，故发热功率一定小于白炽灯的发热功率，C错误；
D．根据题给信息可知，它们正常工作时，消耗的电功率一定相等，D正确．
故选D。
2．C
【详解】
A．发电机将机械能转化为电能，A错误，不符合题意；
B．电风扇主要是电能转化为机械能。不是利用电流的热效应，B错误，不符合题意；
C．电烙铁工作时，电能转化为内能，利用电流的热效应，C正确，符合题意；
D．移动电话机接受信号时将电信号转化为声音信号，发送信号时将声音信号转化为电信号，同时还涉及电磁波的接受与发射，与电流的热效应无关，D错误，不符合题意。
故选C。
3．C
【详解】
家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故、和都不成立；总电功率只能用来计算；故C正确，ABD错误；
故选C．
4．A
【详解】
由题意可知，故，由串联电路的特点可知
根据,故
，，，
所以
选A正确，BCD错误；
故选A．
5．A
【详解】
设通过R1的电流为I，由于三个电阻的阻值相同，故通过R2，R3两位两个电阻的电流均为，故三个电阻的电功率之比为：
故选A。
6．B
【详解】
电动机正常工作时，总电压U中只有很小的一部分电压（记为）是加在电动机的内电阻r上的，此时的电流大小为：。在电动机被卡住时，电路相当于一个仅由内电阻r组成的纯电阻电路。总电压U全部加在电动机的内电阻r上。此时的电流大小为，因为，所以。
A．。故A不符合题意。
B．。故B符合题意。
C．。故C不符合题意。
D．无法判断。故D不符合题意。
故选B。
7．C
【详解】
由表格得到：额定工作电压为36V，额定工作电流为5A；
故额定功率为：
P=UI=36V×5A=180W
根据容量Q=It，有：
A．432W，12h，与结论不相符，选项A错误；
B．252W，2.4h，与结论不相符，选项B错误；
C．180W，2.4h，与结论相符，选项C正确；
D．36W，12h，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
8．C
【详解】
A．含电动机电路是非纯电阻电路，不能用部分电路欧姆定律计算电阻，所以选项A错误；
B．该电梯电动机转化为机械能的功率为ηUI，所以选项B错误；
C．该电梯电动机的发热功率为UI-ηUI=(1-η)UI，所以选项C正确；
D．该电梯正常工作时每秒做的功为UI，所以选项D错误。
故选C.
9．A
【详解】
适用于任何电路计算电功率，可用于计算纯电阻电路的热功率，P＝适用于纯电阻电路的功率的计算，公式P＝适用于任何电功率的计算，在纯电阻电路中，欧姆定律U=IR成立，三个公式可通用，都可以用来计算电路的电功率和热功率；对非纯电阻电路欧姆定律不成立，计算电功率只能用公式P=UI，计算热功率只能用P=I2R，P＝不成立，故A正确。
10．A
【详解】
设开关接通后，电路中电流为I．
对于电阻R，由欧姆定律得
U1=IR
对于电动机，U2＞IR，则
U1＜U2．
根据焦耳定律得
Q1=I2Rt，Q2=I2Rt，
则
Q1=Q2
因
W1=Q1
W2=Q2+E机械
则
W1A．U1B．U1=U2，Q1=Q2，与结论不相符，选项B错误；
C．W1=W2，Q1>Q2，与结论不相符，选项C错误；
D．W111．C
【详解】
ABC.
无论是黑箱中是一个纯电阻元件，还是非纯电阻元件，都能用P=UI求电功率，当黑箱中是一个纯电阻元件时，电功率可以用I2R和求解，若是非纯电阻元件，欧姆定律不成立，没有这两个公式．故AB错误C正确．
D.
P=UI-I2R可以求其他的功率，不能用来求电功率，故D错误．
12．D
【详解】
由题意可知I1=I2，选项A错误；因U2>I2R2，U1=I1R1，则，选项BC错误，D正确；故选D.
13．C
【详解】
甲电路中，由于A、B两灯的额定电压都是110V，额定功率PA=100W、PB=40W，由此可知RB＞RA，把灯B与电阻并联，可以使并联部分的电阻减小，可使A灯与并联部分的电阻相同，所以A、B能同时正常发光，并联电路消耗的功率与A灯的功率相同，所以总功率大小为200W；乙电路中，把AB并联之后与电阻串联接入电路，当电阻的阻值与A、B两灯并联的总电阻相等时，A、B就可以正常发光，此时电阻消耗的功率为A、B两灯功率之和，所以电路消耗的总的功率的大小为280W，由此可知，甲、乙两电路消耗的电功率之比为57．
A.
甲、乙两电路消耗的电功率之比为27，与上分析不一致，故A错误；
B.
甲、乙两电路消耗的电功率之比为25，与上分析不一致，故B错误；
C.
甲、乙两电路消耗的电功率之比为57，与上分析一致，故C正确；
D.
甲、乙两电路消耗的电功率之比为37，与上分析不一致，故D错误．
14．B
【详解】
一户人家家电待机总功率为：P=10W+2W+2×3W+10W=28W；一户人家农机因待机一天消耗的电能为：；则每年潍坊市家庭用电器待机耗电总量为：E=300×104×365×E0；代入数据并转换为度为单位可得：E=6.132×108度，故B正确，ACD错误．
15．0.1
100
【详解】
[1]根据
可知，允许通过的最大电流为0.1A
[2]此时，电压为
[3]由
16．
【详解】
全国一年节省的电能最接近
17．0.3
20
【详解】
[1]本题中小灯泡正好正常发光，说明此时小灯泡达到额定电流
[2]两端电压达到额定电压U额＝6.0
V，而小灯泡和电源、滑动电阻AC串联，则电阻AC的电流与小灯泡的电流相等，则
18．机械
（或）
【详解】
[1]由能量守恒可知，电动机是一种将电能转化为机械能的装置。
[2]重力做功为
电动机做功为
电动机的效率为
19．
【详解】
估测全国约有5亿个家庭，由题意可得，全国一年节省的电能为
20．(1)
K接通时电饭锅处于加热状态，K断开时电饭锅处于保温状态；(2)
【详解】
(1)自动开关K接通时，R1被短路，电路中只有加热用的电阻丝R2接入电路，由电功率公式可知，电阻丝R2的功率大，电饭锅处于加热状态；
K断开时，R1与R2串联，电路中电阻变大，电热丝R2两端电压减小，电功率变小，电饭锅处于保温状态。
(2)电饭锅加热时，R2的功率为
保温时，R2的功率为
要使R2在保温状态下的功率是加热状态时的一半，即
联立解得
21．(1)1.5A
(2)30W
(3)9.5V
【详解】
(1)串联电路中灯L正常发光，电动机正常工作，则电路中电流强度为灯L的额定电流为：
(2)电源总功率为：
P总=IE=1.5×20W=30W
(3)电路中的电动机是非纯电阻电路，电路中：E=UR+UL+Ur+Um
?故电动机的额定电压：
Um=E-UR-UL-Ur=E-I（R+RL+r）=20-1.5×（2+4+1）V=9.5V
22．(1)；(2)；(3)；(4)；(5)
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律可得通过电动机D中的电流
(2)电动机的输入功率为电动机的输入电压与通过电动机的电流的乘积，即
(3)电动机线圈的发热功率为
电动机转化为机械能的功率为输入功率与线圈发热功率之差，即
(4)电动机的效率为
(5)电源的总功率为
电源内电路上损耗的功率
电源的输出功率或外电路上的功率