人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化随堂练习题

电路中的能量转化

(建议用时：40分钟)

◎题组一　电功和电功率

1．家用电器即使没有使用，只要插头插在电源上处于待机状态就会消耗电能。根据下表提供的数据，估算这些电器待机1天耗电约为(　　)

A．0.3度  B．0.6度  C．0.9度  D．1.2度

A　[表格中所列4种家用电器总功率P＝11 W，则每天消耗的电能W＝Pt＝11 W×24 h≈0.3 kW·h，即0.3度，故A项正确。]

2．(多选)如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4 A时(　　)

A．该元器件的阻值为250 Ω

B．该元器件的阻值为125 Ω

C．该元器件消耗的电功率为20 W

D．该元器件消耗的电功率无法求解

BC　[由题图可知，当电流为0.4 A时，电压为50 V，则由欧姆定律可知，阻值为R＝＝ Ω＝125 Ω，故B正确，A错误；由P＝UI可知，该元器件消耗的电功率为20 W，故C正确，D错误。]

3．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙

A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙

C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲

B　[设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12 V×3I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12 V×I，故有P甲＝3P乙，B正确。]

◎题组二　焦耳定律和热功率

4．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

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＝＝×＝，故D正确。]

5．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＝·Rt D．以上三种方法均正确

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＝·Rt，而不应该是Q＝或Q＝Pt，C正确。]

6．如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电。下列说法错误的是(　　)

A．充电器输出的电功率为0.14 W

B．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W

C．电能转化为化学能的功率为0.12 W

D．充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内

D　[充电器输出的电功率P电＝UI＝1.4×0.1 W＝0.14 W，A正确；充电时，电池消耗的热功率为P热＝I2r＝0.02 W，B正确；电能转化为化学能的功率为P化＝P电－P热＝0.12 W，C正确；充电器每秒把0.12 J的能量存储在电池内，D错误。]

◎题组三　纯电阻电路和非纯电阻电路

7．如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路，电路两端加的电压恒为U，开始S断开时电流表的示数为I1，S闭合后电动机正常运转，电流表的示数为I2，电流表为理想电表，电动机的内阻为R2，则下列关系式正确的是(　　)

A．＝R2 B．＝

C．I2U＝＋ D．I2U＝(I2－I1)U＋IR1

D　[由于电动机是非纯电阻用电器，因此欧姆定律不成立，故A、B错误；由于欧姆定律不成立，则电动机消耗的功率不能用P＝表示，故C错误；电动机消耗的功率为(I2－I1)U，根据能量守恒定律可知，I2U＝(I2－I1)U＋IR1，故D正确。]

8．如图所示，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60 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

C　[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错误；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错误。]

9．现有规格为“220 V,3 6 W”的排气扇，如图所示，排气扇电动机的线圈电阻为40 Ω。当正常工作时，排气扇的(　　)

A．通电电流计算式为I＝ A

B．输出功率计算式为P出＝W

C．发热功率计算式为P热＝×40 W

D．电功率大于36 W

C　[排气扇是非纯电阻元件，不满足欧姆定律I＝；根据公式P＝UI，得I＝＝ A，故A项错误；根据公式P出＝P总－P热，P热＝I2R，得P出＝W，故B项错误；根据公式P热＝I2R，得P热＝×40 W，故C项正确；因为排气扇正常工作，其电功率等于36 W，故D项错误。]

10．如图所示为甲、乙两灯泡的I­U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

C　[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＝0.27 A，则P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正确。]

11．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

B　[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。]

12．如图所示，某品牌电动汽车电池储存的电能为60 kW·h，充电时，直流充电桩的充电电压为400 V，充电时间为4.5 h，充电效率为95%，以v＝108 km/h的速度在高速公路匀速行驶时，汽车的输出功率为15 kW，转化成机械能的效率为90%，则(　　)

A．充电电流约为33 A

B．匀速行驶距离可达432 km

C．匀速行驶时每秒钟消耗电能1.5×104 J

D．匀速行驶时所受阻力为500 N

D　[电能E＝60 kW·h＝60×103 W·h，则由W＝UIt可知，充电电流I＝ A≈35 A，故A错误；汽车能匀速行驶的时间t＝ h＝3.6 h，故汽车匀速行驶的最大距离为x＝vt＝108×3.6 km＝388.8 km，故B错误；匀速行驶时每秒钟输出的电能W＝Pt＝15×103×1 J＝1.5×104 J，因消耗电能中有一部分转化为内能，故消耗的电能一定大于1.5×104 J，故C错误；匀速行驶时v＝108 km/h＝30 m/s，F＝f，由P＝Fv＝fv

可得f＝ N＝500 N，故D正确。]

13．某景区电动车载满游客时总质量m＝1.75×103 kg，以4 m/s的速度在水平路面匀速行驶，驱动电机的输入电流I＝20 A，输入电压U＝400 V，电动车行驶时所受阻力为车重的，g取10 m/s2，不计电机内部摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：

(1)驱动电机的输入功率；

(2)电动车行驶时输出的机械功率；

(3)驱动电机的内阻。

[解析]　(1)驱动电机的输入功率

P入＝UI＝400 V×20 A＝8 000 W。

(2)电动车行驶时所受阻力f＝mg＝1.75×103 N

电动车匀速行驶时，F＝f

电动车行驶时输出的机械功率

P出＝Fv＝1.75×103×4 W＝7×103 W。

(3)驱动电机内阻的发热功率P热＝P入－P出＝8 000 W－7 000 W＝1 000 W，根据P热＝I2r，有r＝＝ Ω＝2.5 Ω。

[答案]　(1)8 000 W　(2)7×103 W　(3)2.5 Ω