高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化精品当堂检测题

12.1电路中的能量转化 课后练

1. 某同学研究白炽灯得到某白炽灯的U－I曲线如图所示．图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则(　　 )

A. 白炽灯的电阻随电压的增大而减小

B. 在A点，白炽灯的电阻可表示为tan β

C. 在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0

D. 在A点，白炽灯的电阻可表示为

2. 如图为某两个电阻的U-I图像，则R1：R2，把两电阻串联后接入电路，则消耗功率P1：P2，并联后接入电路，消耗功率之比，分别为（　　）

A. 2∶1、 2∶1 、1∶2 B. 2∶1 、1∶2 、2∶1

C. 1∶2 、1∶2、 2∶1 D. 1∶2 、2∶1、 1∶2

3. 一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图甲所示，若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，则下列说法中正确的是(　　)

A. P1＝4P2 B. PD＝ C. PD＝P2 D. P1＜4P2

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. 关于电功W和电热Q的说法正确的是（　　）

A. 在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q

B. 在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q

C. W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立

D. W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立

6. 如图所示，电动机M的线圈电阻为r，接入电压恒为U的电源时，电动机正常工作，此时电动机中通过的电流为I、消耗的电功率为P、线圈电阻的发热功率为P热、输出的机械功率为P出．则下列关系式正确的是 

A.  B. P=IU+I2r

C.  D. P出=IU-I2r

7. 如图有一内电阻为4.4  Ω的电解槽和一盏标有“110V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220V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120W

B. 电解槽消耗的电功率为60W

C. 电解槽的发热功率为60W

D. 电路消耗的总功率为60W

8. 一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是，则下列说法中正确的是（　　）

A. 电饭煲的电阻为，洗衣机电动机线圈的电阻为

B. 电饭煲消耗的电功率为，洗衣机电动机消耗的电功率为

C. 内电饭煲消耗的电能为，洗衣机电动机消耗的电能为

D. 电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍

9. 如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成．当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W．关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)

A. 电热丝的电阻为55Ω

B. 电动机的电阻为Ω

C. 当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 J

D. 当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J

10. 长为L的均匀金属丝总电阻为R，弯成如图所示的圆形闭合导线环，A、B、C、D四点将圆环等分。将A、C两点接入电压恒为U的电源上时，圆环消耗的功率为P。若将A、B两点接入同样的电源上时，圆环消耗的功率为

A.  B.  C.  D. 2P

11. A、B为“220  V　100 W”的两盏相同的灯泡，C、D为“220  V　40 W”的两盏相同的灯泡.现将四盏灯泡接成3.如图所示的电路，并将两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD.则实际功率的大小关系为(　　)

A. PA＝PB，PC＝PD

B. PA＝PD＞PB＝PC

C. PD＞PA＞PB＞PC

D. PB＞PC＞PD＞PA

12. 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．下列说法正确的是（　　）

A. 电能转化为化学能的功率为0.12 W

B. 充电器输出的电功率为0.14 W

C. 充电时，电池消耗的热功率为0.02 W

D. 充电器把0.14 W的功率储存在电池内

13. 如表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则（　　）

A. 电动机的输入功率为576W

B. 电动机的内电阻为4Ω

C. 该车获得的牵引力为104N

D. 该车受到的阻力为63N

14. 如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升。已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则(　　)

A. 电源内阻

B. 电源内阻

C. 如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大

D. 如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小

15. 如图所示，M为电动机，N为电炉子，电炉子的电阻R=4Ω，电动机的内阻r=1Ω，恒定电压U=12V。当S1闭合、S2断开时，电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，电流表A示数为I2=5A；求：

(1)示数I1及电炉子发热功率各多大；(2)电动机的输出功率是多少？

16. 如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N，不计摩擦力，求：

（1）电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？

（2）电动机的输入功率和输出功率各是多少？

（3）10 s内，可以把重物A匀速提升多高？

（4）这台电动机的机械效率是多少？

参考答案

1. CD

【详解】A.由图示图象可知，随电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻变大，故A错误；

B.在A点，白炽灯的电阻：

由于纵坐标与横坐标的标度可能不同，所以不能用计算电阻值，更不能用计算，故B错误

C.在A点，白炽灯的电功率：

故C正确；

D.由欧姆定律可知，在A点，白炽灯的电阻：

故D正确.

2. A

【详解】根据U-I图线，电压相等时，电流和电阻成反比，则

串联电路的特点是：电流处处相等，电功率和电阻成正比，则把两电阻串联后接入电路，消耗功率之比为

并联电路的特点是：各部分电压相等，电功率和电阻成反比，则并联后接入电路，消耗功率之比

故选A。

3.D

【详解】AD.由欧姆定律可知，电流ID＜I2，又I1＝I2＋ID，故I1＜2I2，根据P＝I2R，则有P1＜4P2；A错误，D正确.

B.由于电阻器D与电阻R2的并联电阻R＜R1，所以D两端的电压小于，且D阻值变大，则PD＜；B错误.

C.由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相等．当三者按照题图乙所示的电路连接时，电阻器D两端的电压小于U，由题图甲可知，电阻器D的电阻增大，则有RD＞R1＝R2，而RD与R2并联，电压相等，根据P＝，则有PD＜P2；C错误.

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. B

【分析】纯电阻电路，电功可用公式计算，也可用公式计算，非纯电阻电路，电功用公式计算，电热用公式计算

【详解】非纯电阻中，用来求电功，用来求电热，但W>Q；只有在纯电阻电路，根据能量守恒电功和电热电相等，电功可用公式计算，也可用公式计算，可用于任何电路求总电功，而可以适用任何电路求热功，故B正确，A、C、D错误；

故选B。

6. D

【详解】电动机为非纯电阻用电器，电动机中通过的电流为，它消耗的电能一部分转化成机械能一部分自身发热，线圈电阻的发热功率，消耗的电功率为，所以根据能量守恒得出

故选D。

7. B

【详解】A,B项：由于灯泡正常发光，所以电解槽的电压应该和灯泡两端的电压是相等的，都是110V ，由于电解槽和灯泡串联，它们的电流相等，所以 ,所以电解槽的输入功率为：，所以A错误．B项正确

C项、电解槽的发热功率为：，所以C项错误

D项、电路消耗总功率为为：,所以D错误．

故选项B正确

综上所述：本题答案为B

8. C

【详解】由于电饭煲是纯电阻元件，所以

其在内消耗的电能

洗衣机为非纯电阻元件，所以

其在内消耗的电能

其热功率

所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。

故选C。

9. A

【详解】A.电机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为P=P热-P冷=1000-120W=880W，由可知

；

故A正确.

B.电机为非纯电阻电路故不能用求出阻值；故B错误.

C.当电吹风吹冷风时，电热丝处于断路状态，没有电流通过，电热丝每秒钟消耗的电能为0；故C错误.

D.当电吹风吹热风时，电动机M和电热丝R并联，电动机的功率为120W，所以每秒钟消耗的电能Q=Pt=120×1=120J；故D错误.

10. A

【详解】设金属环每一等分的电阻为R，则当A、C点接入电路中时总电阻：R1=R；当AB点接入电路中时总电阻

由功率公式P=得到：P2：P1=R1：R2=4：3，又P1=P得到P2=P

故选A。

11. C

【详解】根据得：RA＝RB＝=484Ω，RC＝RD＝=1210Ω；由电路图可知，BC并联，所以电压相等，根据P＝可知：PB＞PC；AD串联，电流相等，根据P=I2R可知，PD＞PA；AD的电流大于BC的电流，根据P=I2R可知：PA＞PB，PD＞PC；所以PD＞PA＞PB＞PC；故选C.

12. ABC

【详解】AD.转化为化学能的功率为P化＝P总－P热＝0.12 W；则充电器把0.12 W的功率储存在电池内，故A正确，D错误.

C.电池充电时的热功率为P热＝I2r＝0.02 W，选项C正确；

B.充电器对电池的充电功率为P总＝UI＝0.14 W，选项B正确；

13. AD

【详解】A．电动机的输入功率为

P入=UI=48×12W=576W

故A正确；

B．电动机的发热功率为

Q=I2r=P入-P出

代入数据解得

r≈1.6Ω

故B错误；

CD．由

vmax=20km/h=m/s

根据

P出=Fv大

解得

F=63N

且当该车速度最大时

F=f=63N

故C错误，D正确。

故选AD。

 14. BC

【详解】A．含有电动机的电路不是纯电阻电路，欧姆定律不再适用，A错误；

B．由能量守恒定律可得

EI＝I2r＋mgv＋I2R

解得

B正确；

CD．如果电动机转轴被卡住，则

E＝I′(R＋r)

电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，较长时间的话，会出现烧坏电源和电动机的现象，C正确，D错误。

故选BC。

15. 【答案】(1)3A；36W；(2)20W

【详解】(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得

其发热功率为

PR=UI1=12×3=36W

(2)当S1、S2同时闭合时，流过电动机的电流为

I3=I2-I1=2A

电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得

UI3=P+I32r

代入数据解得

P=20W

16.【答案】(1)1 W　(2)5 W　4 W　(3)2 m　(4)80%

【详解】电动机工作时，其电路为非纯电阻电路，它从电源获取的功率一部分转化为线圈的热功率，另一部分转化为电动机的机械功率．

（1）电动机线圈上消耗的热功率为

P热＝I2r＝1 W

（2）电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率，即

P入＝UI＝5×1 W＝5 W

电动机的输出功率就是电动机对外做机械功的功率，根据P入＝P出＋P热

得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W

（3）设物体A的重力为G，t＝10s内物体上升的高度为h，根据能量守恒定律得P出t＝Gh

h＝＝m＝2 m

（4）这台电动机的机械效率为

η＝×100%＝×100%＝80%