2021学年1 电路中的能量转化同步达标检测题

2021-2022学年度高二物理第十二章电能能量守恒定律第一节电路中的能量转化（三）必修第三册（人教版2019）

未命名

一、单选题

1．一电动机线圈电阻为R，在它两端加上电压U，电动机正常工作，测得通过它的电流为I，电动机的机械功率是(　　)

A．I2R B． C． D．UI

2．下列不同额定功率的家用电器，正常工作1小时，消耗电能最多的是（　　）

A．1000W的电饭锅 B．40W的白炽灯

C．200W的电视机 D．2000W的空调

3．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

4．如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V,12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1.0 Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是 (　　)

A．电动机的输入功率为12 W

B．电动机的输出功率为12 W

C．电动机的热功率为2.0 W

D．整个电路消耗的电功率为16 W

5．某型号电动自行车的电动机铭牌如下：两次都将蓄电池充足电，第一次以15km/h的速度匀速行驶，第二次以20km/h的速度匀速行驶．若行驶时所受阻力与速度成正比，且电动自行车行驶时热损耗与输出功率比值保持不变，则两次行驶的最大里程之比及此自行车所配置的电动机的内阻为（     ）

A．  0.2Ω

B．    0.2Ω

C．   7.2Ω

D．   7.2Ω

6．2017年3月，西安地铁被爆出使用陕西奥凯生产的不合格铜制电缆，存在严重安全隐患，据了解该公司生产的劣质导线的主要问题是其铜丝直径只有国家标准的一半，下列说法正确的是(　　)

A．相同材料制造的不合格电缆与合格电缆，若长度相同情况下，则不合格电缆的电阻为合格电缆的

B．相同材料制造的不合格电缆与合格电缆，若长度相同情况下，则不合格电缆的电阻为合格电缆的2倍

C．相同材料制造的不合格电缆与合格电缆，相同工作电流情况下，该不合格电缆发热功率是合格电缆的2倍

D．相同材料制造的不合格电缆与合格电缆，相同工作电流情况下，该不合格电缆发热功率是合格电缆的4倍

7．一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J．若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能W分别为（      ）

A．U = 4V，W = 16J B．U = 4V，W= 32J

C．U = 8V，W = 16J D．U = 8V，W= 32J

二、多选题

8．小明去实验室取两个定值电阻R1=10Ω，R2=30Ω，一个电压表，练习使用电压表测电压。电路连接如下图，电源输出电压U=12.0V不变。小明先用电压表与R1并联，电压表示数为U1，再用电压表与R2并联，电压表示数为U2，则下列说法正确的是（　　）

A．U1一定大于3.0V B．U2一定小于9.0V

C．U1与U2之比一定不等于1：3 D．U1与U2之和不等于12V

9．在如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电源内阻r=1Ω，灯泡L标有“3 V，6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是

A．电动机的输入电压是5 V

B．电动机输出机械功率是6 W

C．电动机的效率是80%

D．整个电路消耗的电功率是10 W

10．如图所示的电路，定值电阻阻值为10Ω，电动机M的线圈电阻为2Ω，a、b两端加44V的恒定电压，理想电压表的示数24V，由此可知（　　）

A．通过电动机的电流为12A

B．电动机消耗的功率为24W

C．电动机线圈在1分钟内产生的热量为480J

D．电动机输出的功率为40W

三、实验题

11．用多用电表测量一个电阻的阻值．将选择开关置于“×1K”挡时，指针位置如图(a)所示，则测量的电阻阻值为_____________Ω．用一量程为5V的伏特表测量某小灯泡的两端的电压时，伏特表位置如图(b)所示，则测得的电压为______________V

12．美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如下图所示，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。

若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有________；

A．油滴质量m

B．两板间的电压U

C．两板间的距离d

D．两板的长度L

用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量________已知重力加速度为；

在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为________C。

四、解答题

13．如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd， 已知ab边长l1=1.0m、bc边长l2=0.5m，电阻r=0.1。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度B在0.2s内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下保持静止状态。求：

（1）感应电动势的大小；

（2）线框中产生的焦耳热；

（3）线框受到的摩擦力的表达式。

14．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，闭合电键S后，标有“8V，12W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R 0 =4Ω，求：

（1）电源的输出功率P 0 ；

（2）10s内电动机产生的热量Q．

15．一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A．这台电动机每分钟所做的机械功有多少?

16．据报道，我国华中科技大学的科学家创造了脉冲平顶磁场磁感应强度超过60T的世界纪录，脉冲平顶磁场兼具稳态和脉冲两种磁场的优点，能够实现更高的强度且在一段时间保持很高的稳定度。如图甲所示，在磁场中有一匝数n=10的线圈，线圈平面垂直于磁场，线圈的面积为S=4×10-4m2，电阻为R=60Ω。如图乙为该磁场磁感应强度的变化规律，设磁场方向向上为正，求：

(1)t=0.5×10-2s 时，线圈中的感应电动势大小；

(2)在0~2×10-2s 过程中，通过线圈横截面的电荷量；

(3)在0~3×10-2s 过程中，线圈产生的热量。

参考答案

1．C

【详解】

电动机的总功率的大小为P=UI，电动机的发热的功率的大小为P热=I2R，所以电动机的机械功率的大小为P机=P-P热=UI-I2R，故C正确，ABD错误．

2．D

【详解】

根据 可知，功率越大，则消耗电能最多。

故选D。

3．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。

4．A

【详解】

A．电动机两端的电压：

整个电路中的电流：

所以电动机的输入功率：

故A正确；

BC．电动机的热功率：

热

则电动机的输出功率：

出热

故B、C错误；

D．整个电路消耗的功率：

总

故D错误；

故选A。

5．A

【详解】

设阻力

匀速运动时

则由

可知

故功率与速度平方成正比，因此功率之比为

行驶里程

因电池的输出的总功相同，故

因此时间之比为

则里程之比为

根据功率关系可知

代入数据可得

解得

故BCD错误A正确。

故A正确。

6．D

【详解】

AB.由电阻的决定式R＝ρ得，该电缆的横截面积只有国家标准的四分之一，电阻值为国家标准的4倍，选项A、B错误；

CD.由焦耳热功率公式P＝I2R得，在相同的电流的情况下，该电缆产生的热功率是国家标准的4倍，选项D正确，C错误；

7．D

【解析】

试题分析：已知电阻丝在通过2C的电量时，消耗的电能是8J，根据W=UQ变形可求出电压；当在相同的时间内通过电阻丝的电量是4C时，根据可知，当时间相同，由电荷时的关系可知电流关系，因为电阻不变，根据U=IR，由电流关系可知电压关系，即可求出电阻丝两端所加电压U；已知通过电阻丝的电量是4C，电阻丝两端所加电压U已求出，根据可求出电阻丝在这段时间内消耗的电能W．

因为电阻丝在通过2C的电量时，消耗的电能是8J，所以此时电压为，当在相同的时间内通过电阻丝的电量是4C时，根据可知，，根据可知，电阻不变，此时电阻丝两端电压，电阻丝在这段时间内消耗的电能：，D正确．

8．BD

【详解】

不接电压表时，R1、R2串联，电压之比为

而

解得

当电压表并联在R1两端时，有

解得

同理，当电压表并联在R2两端时，有

设电压表内阻为RV，则电压表与R1并联时，其示数

电压表与R2并联时，其示数

则可知，两电压表之比一定等于1：3。

故选BD。

9．AB

【解析】

灯泡恰能正常发光，则电路中的电流，则电动机的输入电压是UM=E-Ir-U=5V，选项A正确；电动机输入功率PM入=IUM=10W；电动机输出机械功率PM出=PM入-I2RM=6W，选项B正确；电动机的效率 ，选项C错误；整个电路消耗的电功率是P=EI=20W，故D错误；故选AB.

点睛：本题考查电路结论以及功率公式的应用，要注意明确电动机是非纯电阻电路，其输出功率等于总功率与热功率之差．

10．CD

【详解】

定值电阻分压，电流，A错；电动机消耗的功率，B错误；电动机线圈在1分钟内产生的热量，C正确；电动机的输出功率，D正确．

11．1.5×104    3.60   

【详解】

试题分析：测量电阻的阻值为：15×1KΩ=1.5×104Ω；电压表读数为：3.60V．

考点：欧姆表及电压表的读数.

12．ABC           

【详解】

[1]平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有

所以需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的电压U，两板间的距离d，故ABC正确，D错误；

[2]由上式，用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量

；

[3]在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为。

13．（1）0.25V；（2）0.125J；（3）N

【分析】

本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用

【详解】

（1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知

等于乙图象中B-t图线的斜率1T/s，联立求得感应电动势

（2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这0.2s内产生的感应电流

再根据焦耳定律有

（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有

14．（1）16W；（2）10J；

【详解】

（1）S闭合时，L、M并联，L正常发光，L两端电压：

电流：

总电流：

电源的输出功率：

（2）通过电动机的电流：

则10s内电动机产生的热量

考点：电动机电路．

15．65400J

【解析】

【详解】

电动机内部有线圈和转动部分，所以220V的电压一部分加在线圈上，一部分加在转动部分上；U线圈=Ir=2V，P内=UI=10W，P总=220×5=1100W，

电动机输出的机械功率：P出=1100-10=1090W

一分钟做的功：W=Pt=1090×60=65400J

16．（1）24V；（2）；（3）0.192J。

【详解】

(1)由

得

V

(2)在0~10ms过程中，由

得

I=0. 4A

在10~20ms过程中，线圈中电流为0，所以，由

流过线圈的电荷量为

C

(3)由

0~30ms过程中，线圈产生的热量为

J