人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化同步测试题

第十二章　1

A组·基础达标

1．(2021年南通名校月考)一台电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I.已知电动机线圈的电阻为R，则电动机(　　)

A．消耗的功率为I2R B．消耗的功率为

C．发热的功率为I2R D．输出的功率为UI

【答案】C

【解析】电动机消耗的电能为P总＝UI，由于电动机是非纯电阻元件，故不能用P＝I2R和P＝求消耗的总功率，A、B错误；电动机线圈的产生的热功率P热＝I2R，C正确；输出功率P出＝UI－I2R，D错误．

2．如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是(　　)

A．导线有绝缘皮，隔热效果好

B．导线较长，散热比电烙铁快

C．导线的电阻远小于电烙铁的电阻

D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流

【答案】C

【解析】由热功率P＝I2R可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故电烙铁很烫而导线不怎么热，C正确．

3．(2021年南平名校期末)如图，电阻R和电动机M并联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作．经过一段时间，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有(　　)

A．W1＝W2，Q1＝Q2 B．W1＞W2，Q1＞Q2

C．W1＜W2，Q1＝Q2 D．W1＞W2，Q1＜Q2

【答案】B

【解析】设开关接通后，电路两端电压为U.对于电阻R，由欧姆定律得U＝I1R，对于电动机，U＞I2R，则有I2＜I1.电功W1＝UI1t，W2＝UI2t，则有W1＞W2，根据焦耳定律得Q1＝IRt，Q2＝IRt，则有Q1＞Q2.故B正确，A、C、D错误．

4．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近(　　)

A．8×108 kW·h　 B．8×1010 kW·h

C．8×1011 kW·h　 D．8×1013 kW·h

【答案】B

【解析】因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W和10 W，则每户家庭每天节省的电能为(60－10)×10－3×2×6 kW·h＝0.6 kW·h，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365 kW·h＝8.76×1010 kW·h，B正确，A、C、D错误．

5．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

【答案】B

【解析】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．

6．下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热1 min产生的热量为(　　)

A．1.80×103 J　　 B．1.10×104 J

C．1.32×104 J　 D．1.08×105 J

【答案】D

【解析】由铭牌可知，电热水壶的功率为1 800 W，所以正常加热1分钟产生的热量为Q＝Pt＝1 800×60 J＝1.08×105 J.

7．如图所示为甲、乙两灯泡的I－U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

【答案】C

【解析】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．

8．(2021年上海黄浦区模拟)某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24 V　200 W)和10个相同的指示灯X1～X10(24 V　2 W)，如图连接在220 V交流电源上，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则(　　)

A．X1功率减小，L1功率增大

B．X1功率增大，L1功率增大

C．X2功率增大，其他指示灯的功率减小

D．X2功率减小，其他指示灯的功率增大

【答案】C

【解析】由图可知L1与X1并联、L2与X2并联…，然后它们再串联接在220 V交流电源上，L2灯丝烧断，电路中总电阻变大，电路中电流变小，又L1与X1并联的电流分配关系不变，则L1与X1的电流都减小，电压也减小，由P＝I2R可知，除L2与X2外，各灯的功率都减小．由于电路电流减小，各并联部分的电压都减小，交流电源总电压220 V不变，则X2上的电压增大，根据P＝可知X2的功率变大，A、B、D错误，C正确．

9．一台线圈电阻为2 Ω的电动机接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率．

【答案】1 100 W　200 W　900 W　82%

【解析】电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率

P′＝IU＝10×110 W＝1 100 W，

发热功率P热＝I2R＝102×2 W＝200 W，

转化成的机械功率

P＝P′－P热＝1 100 W－200 W＝900 W，

机械效率η＝×100%＝×100%≈82%.

B组·能力提升

10．(多选)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1.3 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

【答案】BC

【解析】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正确；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错误．

11．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW.不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60 kg，g取10 m/s2)

【答案】25人

【解析】设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态．该状态下，扶梯自身移动所需功率为

P1＝IU＝5×380 W＝1 900 W＝1.9 kW，

n个人以恒定速度v＝0.4 m/s向上移动所需功率为

P2＝P出－P1＝(4.9－1.9) kW＝3.0 kW，

所以n＝＝＝25(人)．

12．一台小型电动机在3 V的电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A．在30 s内可使该物体被匀速提升3 m．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：

(1)电动机的输入功率；

(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；

(3)线圈的电阻．

【答案】(1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω

【解析】(1)电动机的输入功率

P入＝UI＝3×0.2 W＝0.6 W.

(2)电动机提升重物的机械功率

P机＝Fv＝4× W＝0.4 W，

根据P入＝P机＋P热，电动机的热功率

P热＝P入－P机＝(0.6－0.4) W＝0.2 W，

所产生的热量Q＝P热t＝0.2×30 J＝6 J.

(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt，可得线圈的电阻

R＝＝ Ω＝5 Ω.