【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：电功和电功率 串联、并联电路的功率分配 焦耳定律

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【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：电功和电功率 串联、并联电路的功率分配 焦耳定律 一、单项选择题（共24小题；共96分）1. 两导体的 I−U 关系如图所示，图线 1 表示的导体的电阻为 R1，图线 2 表示的导体的电阻为 R2，则下列说法正确的是   A. R1:R2=1:3 B. R1:R2=3:1 C. 将 R1 与 R2 串联后接于电源上，则电流比为 I1:I2=1:3 D. 将 R1 与 R2 并联后接于电源上，则电流比为 I1:I2=1:1 2. 如图所示，L1 和 L2 是电网输电线，甲是电压互感器，变压比为 1000:1；乙是电流互感器，变流比为 100:1，并且知道电压表示数为 220 V，电流表示数为 10 A。则输电线的输送功率为   A. 2.2×102 W B. 2.2×103 W C. 2.2×104 W D. 2.2×108 W 3. 夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行。一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图，此空调器运行 1 小时用电   A. 1.0 度 B. 1.5 度 C. 2.0 度 D. 2.5 度 4. 如图所示为一交流电压随时间变化的图象，每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为   A. 7.5 V B. 8 V C. 313 V D. 215 V 5. 有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的铭牌均标有“220 V，60 W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量   A. 日光灯最多 B. 电烙铁最多 C. 电风扇最多 D. 一样多 6. 一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方：Q正等于(　　) A. 1：2 B. 2：1 C. 1：2 D. 2：1 7. 如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为 n1=1000 匝，副线圈匝数为 n2=200 匝，电阻 R=8.8 Ω，原线圈接入一电压 u=2202sin100πt（V）的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则   A. 副线圈交变电流的频率是 100 Hz B. t=1 s 的时刻，电压表的示数为 0 C. 变压器的输入电功率为 220 W D. 电流表的示数为 10 A 8. 额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间，比较它们产生的热量，结果是   A. 电风扇最多 B. 电烙铁最多 C. 日光灯最多 D. 一样多 9. 关于电功 W 和电热 Q 的说法中正确的是   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，且 W 不一定等于 Q C. W=UIt 、 Q=I2Rt 均只在纯电阻电路中才成立 D. W=UIt 在任何电路中都成立，Q=I2Rt 只在纯电阻电路中成立 10. 如图所示，输入电压 U=8 V，灯泡 L 标有“3 V 6 W”字样，M 为电动机。当灯泡恰能正常发光时，电动机的输入电压为   A. 3 V B. 5 V C. 8 V D. 11 V 11. 三个阻值相同的电阻 R，额定功率均为 10 W。接入如图所示电路，改变电压 U，使各电阻实际功率均不超过额定功率，则三个电阻的最大总功率为   A. 30 W B. 20 W C. 15 W D. 10 W 12. 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 13. 如图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势 e 随时间 t 变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈的内电阻不计，外接灯泡的电阻为 12 Ω．则   A. 在 t=0.01 s 时刻，穿过线圈的磁通量为零 B. 电压表的示数为 62 V C. 灯泡消耗的电功率为 3 W D. 若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式 e=122sin100πt(V) 14. 许多同学家里都有调光台灯和调速电风扇，过去它们的调节功能是利用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速。现在的调光台灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节功能的。图示为经一双向可控硅调节后加在台灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前四分之一周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变台灯两端的电压。那么现在台灯两端的电压为   A. Um2 B. Um2 C. Um22 D. Um 15. 如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是   A. 电流表、电压表的读数均变小 B. 电源内阻消耗的功率变大 C. 液滴将向上运动 D. 电源的输出功率变大 16. 如图所示，原、副线圈匝数比为 100:1 的理想变压器，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈 c 、 d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 u1=310sin100πt(V)，则   A. 副线圈两端的电压频率为 100 Hz B. 当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为 3.1 V C. 单刀双掷开关与 a 连接，在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D. 当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，原线圈输入功率变大 17. 图甲中理想变压器原副线圈的匝数比为 n1:n2=5:1，电阻 R=20 Ω，L1 、 L2 为规格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开关，原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示，现将 S1 接 1，S2 闭合，此时 L2 正常发光，下列说法正确的是   A. 输入电压 u 的表达式为 u=202sin(50πt) V B. 只断开 S2 后，L1 、 L2 均正常发光 C. 只断开 S2 后，原线圈的输入功率将增大 D. 若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W 18. 一只家用电烫斗的电路结构如图所示，改变开关内部接线方式可以使电熨斗处于断开状态和获得低、中、高三个不同的温度挡，下图是它的四种不同连线方式，其中能获得低挡温度的连接方式是   A. B. C. D. 19. 两盏额定功率相同的灯泡 A 和 B，其额定电压 UA>UB。下列说法正确的是   A. 两灯正常发光时，灯泡中的电流强度 IA>IB B. 两灯电阻 RAPC B. PB>PA>PD>PC C. PB>PD>PC>PA D. PA>PC>PD>PB 23. 如图所示，N 匝矩形导线框以角速度 ω 绕对称轴 OOʹ 匀速转动，线框面积为 S，线框电阻、电感均不计，在 OOʹ 左侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，外电路接有电阻 R 和理想电流表 \（\large\circled A\），那么可以确定的是   A. 从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为 e=NBωSsinωt B. 电流表的示数 I=2ω4RNBS C. R 两端电压有效值 U=ω2NBS D. 一个周期内 R 的发热量 Q=πω(NBS)2R 24. 如图甲所示，将阻值为 R=5 Ω 的电阻接到内阻不计的正弦式交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小，下列说法正确的是   A. 电阻 R 两端电压的函数表达式为 u=5sin200πtV B. 电阻 R 消耗的电功率为 1.25 W C. 若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为 1 A D. 这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为 1:2 二、双项选择题（共3小题；共12分）25. 如图所示，电源电动势 E=3 V，小灯泡 L 的规格为“2 V 0.4 W”，开关 S 接 1，当滑动变阻器调到 R=4 Ω 时，小灯泡 L 正常发光。现将开关 S 接 2，小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作，则   A. 电源内阻为 1 Ω B. 电动机的内阻为 4 Ω C. 电动机正常工作电压为 1 V D. 电源效率约为 93.3% 26. 电动机的线圈电阻为 R，电动机正常工作时，其两端的电压为 U，通过的电流为 I，关于这个电动机正常工作 t 时间内能量的消耗及产生的焦耳热，下列说法中正确的是   A. 电动机消耗的电能为 UIt B. 电动机消耗的电能为 I2Rt C. 电动机线圈产生的热量为 I2Rt D. 电动机线圈产生的热量为 U2tR 27. 在如图所示的 U−I 图线上，a 、 b 、 c 各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，在 b 点 α=β，则下列说法中正确的是   A. 在 b 点时电源有最大输出功率 B. 在 b 点时电源的总功率最大 C. 从 a→b，β 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将增大 D. 从 b→c，β 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将减小 三、多项选择题（共3小题；共12分）28. 下面列出了某家庭的所有家用电器不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目。根据铭牌上提供的信息可判断，下列说法正确的是   A. 正常工作时电风扇中流过的电流最小 B. 正常工作时电风扇消耗的电功率最小 C. 在 24 小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电多 D. 在 24 小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电少 29. 电饭锅工作时有两种状态，一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态。如图是电饭锅电路原理示意图，S 是用感温材料制造的开关，下列说法正确的是   A. 其中 R2 是供加热用的电阻丝 B. 当开关 S 接通时电饭锅为加热状态，S 断开时为保温状态 C. 要使 R2 在保温状态时的功率为加热状态的一半 R1R2 应为 2:1 D. 要使 R2 在保温状态时的功率为加热状态的一半，R1R2 应为 (2−1):1 30. 一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内   A. 电炉放热与电动机放热相等 B. 电炉两端电压小于电动机两端电压 C. 电炉两端电压等于电动机两端电压 D. 电动机消耗的功率大于电炉的功率答案第一部分1. A【解析】根据 I−U 图象知，图线的斜率大小等于电阻阻值的倒数，所以 R1:R2=1:3，故A正确，B错误；串联电路中的电流处处相等，所以将 R1 与 R2 串联后接于电源上，电流比 I1:I2=1:1，故C错误；并联电路中各支路电压相等，电流比等于各支路电阻阻值的反比，所以将 R1 与 R2 并联后接于电源上，电流比 I1:I2=3:1，故D错误。2. D【解析】已知电压互感器的变压比为 1000:1，电压表示数为 220 V，故输送电压为 U=1000×220 V=2.2×105 V。已知电流互感器的变流比为 100:1，电流表示数为 10 A，故输送电流为 I=100×10 A=1000 A，故输送功率为 P=UI=2.2×105 V×1000 A=2.2×108 W，选项D正确，A、B、C错误。3. B【解析】由题图可以看出，在 1 小时内，空调器以 0.5 kW 的功率工作的时间为 20 分钟，以 2 kW 的功率工作的时间为 40 分钟，故空调器 1 小时用电为：P1t1+P2t2=0.5×13 kW⋅h+2×23 kW⋅h=1.5 kW⋅h=1.5 度。4. D【解析】由题图可知，在 0∼0.01 s 内是正弦式交变电压，则电压的有效值等于 32 V，在 0.01∼0.03 s 内是恒定电压，则有效值等于 9 V，由电流的热效应可得 (32 V)2R⋅T3+(9 V)2R⋅23T=U2RT，解得 U=215 V，选项D正确。5. B【解析】电烙铁是纯电阻用电器，工作时将电能全部转化为内能，而日光灯和电风扇是非纯电阻用电器，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能，B正确。6. D【解析】【分析】明确有效值的定义，知道正弦式交流电其最大值为有效值的2倍，再根据焦耳定律列式即可确定一周期内产生的热量比值。 【解析】解：由图可知，方形交流电源的有效值为U0，故其一周期产生的热量为：Q方=U02RT；正弦式交流电的有效值为：U=U02故其一周期产生的热量为：Q正=U2RT=U02T2R；故有：Q方：Q正=2：1；故D正确，ABC错误。故选：D。 【点评】本题考查对有效值以及焦耳定律的应用，要注意明确有效值是根据电流的热效应求解的，而只有正弦式交流电才满足最大值为有效值的2倍。7. C【解析】电流的频率是由电源决定的，所以原副线圈中电流的频率是一样的，都为 50 Hz，所以A错误；电压表的示数为电路的有效电压的大小，副线圈的最大电压为 442 V，所以有效的电压为 4422=44 V，所以电压表 V 的示数为 44 V，所以B错误；变压器的输入功率和输出功率是相等的，由B已经求出 R 的电压为 44 V，所以 R 的功率为 U2R=4428.8=220 W，所以C正确；电阻 R 的电流为 448.8=5 A，根据原副线圈的电流与匝数成反比可以求得原线圈的电流为 1 A，所以D错误。8. B【解析】在三种用电器中，只有电烙铁是纯电阻用电器，将电能全部转化为内能，故B选项正确。9. B【解析】 W=UIt 、 Q=I2Rt 适用于一切电路，在纯电阻电路中有 W=Q，在非纯电阻电路中 W>Q，故 B 对，A、C、D 错误。10. B11. C12. C【解析】由于灯泡正常发光，所以电动机的电压为：U=220 V−110 V=110 V，由于电解槽和灯泡串联，它们的电流相等，所以有：I=PU=60110 A，所以电解槽的输入功率为：P=UI=110×60110 W=60 W，所以A错误。电解槽的发热功率为：P热=I2r=(60110)2×4.4 W=1.3 W，所以B错误。电解槽消耗的总功率等于电解槽的输入功率为：P=UI=110×60110 W=60 W，所以C正确。电路消耗总功率为：P总=220 V×60110 A=120 W，所以D错误。13. C【解析】在 t=0.01 s 时刻，电动势为 0，则线圈位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；电动势的最大值为 Em=62 V，电压表测量的为有效值，故示数为 622 V=6 V，选项B错误；灯泡消耗的电功率 P=E2R=6212 W=3 W，选项C正确；周期为 0.02 s，则瞬时电动势的表达式为 e=Emsin2πTt=62sin100πt(V)，转速提高一倍后，最大值变成 122 V，ω=2πn，故角速度变为原来的 2 倍，表达式应为 e=122sin200πt(V)，选项D错误．14. A【解析】设该交变电流的电压有效值为 U，将该交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻 R，分析一个周期内产生的热量。该交变电流产生的热量 Q1=Um22R⋅T2，恒定电流产生的热量 Q2=U2R⋅T，由 Q1=Q2 得 U=Um2，选项A正确，B、C、D错误。15. C【解析】当 L 的灯丝突然烧断时电路中总电阻增大，则总电流减小，电源的内电压和 R1 两端电压减小，由闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，故电容器 C 两端的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的静电力增大，则该液滴将向上运动，C正确；由于 C 两端的电压增大，R2 、 R3 中的电流增大，则电流表、电压表的读数均变大，A错误；因干路电流减小，则电源内阻消耗的功率变小，B错误；由于电源内阻与外电阻的大小关系未知，不能判断电源的输出功率如何变化，D错误。16. D【解析】在原线圈 c 、 d 两端加上瞬时值为 u1=310sin314t(V) 的交变电压，角速度为 314 rad/s，故频率 f=ω2π=100π2π=50 Hz，经变压器后频率不变，故A错误；当单刀双掷开关与 a 连接时，匝数之比为 100:1，在原线圈 c 、 d 两端加上瞬时值为 u1=310sin314t(V) 的交变电压，故原线圈的最大电压为 310 V，副线圈的电压最大值为 3.1 V，有效值为 3.12=3.122 V，故B错误；输出电压由输入电压决定，所以电压表示数不变；滑动变阻器触头向上移动的过程中，电阻增大，电流减小，电流表的示数变小，故C错误；当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，匝数之比减小为 50:1，输出电压增大，电压表和电流表的示数均变大，故输出功率变大，输入功率等于输出功率，也变大，故D正确。17. D【解析】周期是 0.02 s，ω=2π0.02=100π，所以输入电压 u 的表达式应为 u=202sin(100πt) V，A错误；只断开 S2 后，负载电阻变大为原来的 2 倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，L1 、 L2 的功率均变为额定功率的四分之一，无法正常发光，B错误；只断开 S2 后，原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小，C错误；若 S1 换接到 2 后，电阻 R 电压有效值为 4 V，R 消耗的电功率为 U2R=0.8 W，D正确。18. B【解析】由 P=U2R 可知，电压一定时，电路的电阻越小，功率越大，由图可知当两个电阻串联时，电路的总电阻最大，功率最小，可获得低温，故能获得低挡温度的连线方式是图中的 B．19. D【解析】由 P=UI 知，两盏灯的功率相同，电流和电压成反比，IARB 故B错误；两灯串联，电流相同，由 P=I2R 知，功率和电阻成正比，故 PA>PB，C错误；两灯并联，电压相同，由 P=U2R 知，功率与电阻成反比，故D正确。20. C21. B22. B【解析】由题可知 A 灯的电阻为 RA=UA2PA=10Ω，B 灯的电阻为 RB=UB2PB=60Ω，C 灯的电阻为 RC=UC2PC=40Ω，D 灯的电阻为 RD=UD2PD=30Ω，设电路中的总电流为 I，则 IA=IB=I；C 、 D 两灯并联，所以 UC=UD，即 ICRC=I−ICRD，得 IC=37I，ID=47I，由 P=I2R 可知 PB>PA>PD>PC 23. B【解析】线框始终只有一半面积在磁场中，故瞬时电动势为 e=NBSω2sinωt，电压有效值为 U=ω22NBS，A、C错误，B正确．Q=U2RT=πω(NBS)24R，D错误．24. D【解析】（2014 连云港模拟）图乙所示电流的最大值为 Im=0.5 A，由欧姆定律得 Um=ImR=2.5 V，周期为 T=0.01 s，ω=2πT=200π rad/s，所以 R 两端电压的表达式为 u=2.5sin200πtV，A 错误；该电流的有效值为 I=Im2，电阻 R 消耗的电功率为 P=I2R，解得 P=0.625 W，B 错误；该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值 Em=nBSω 为原来的 2 倍，电路中电流的有效值也是原来的 2 倍，为 2×0.52 A≠1 A，电流表的示数为有效值，C 错误；图乙中的正弦式交变电流的有效值为 0.52 A，图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为 0.5 A，D 正确。第二部分25. A， D【解析】小灯泡正常工作时的电阻 RL=U2P=10 Ω，流过小灯泡的电流 I=PU=0.2 A。当开关 S 接 1 时，R总=EI=15 Ω，电源内阻 r=R总−R−RL=1 Ω，A正确；当开关 S 接 2 时，小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作，电动机为非纯电阻用电器，电动机内阻不可能是 4 Ω，选项B错误；电动机 M 正常工作时，其两端的电压 UM=E−Ir−U=0.8 V，选项C错误；电源的效率 η=E−IrE×100%=2.8 V3 V×100%≈93.3%，D正确。26. A， C27. A， D【解析】b 点对应的内、外电路电阻相等，电源有最大输出功率，A正确；电源的总功率 P总=IE，当回路电流最大时电源总功率最大，即外电路短路时电源的总功率最大，B错误；从 a→b，路端电压增大，回路电流减小，电源的总功率减小，C错误；UbIb=r （电源内阻），由路端电压和回路电流可判断从 b→c 外电路电阻增大，电源的输出功率和总功率都减小，D正确。第三部分28. A， B， D29. A， B， D【解析】如图所示，由 P=U2R 得：当接通 S 时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开 S 时，电阻变大，功率变小，处于保温状态。由上可知，R2 是供加热用的电阻丝，故A正确；由上可知，当开关 S 接通时电饭锅为加热状态，S 断开时为保温状态，故B正确；要使 R2 在保温状态时的功率为加热状态的一半，由 P=I2R 可得：电阻 R2 在保温与加热状态下的电流之比 1:2，所以 (R1+R2):R2=2:1．则 R1:R2=(2−1):1，故 C不正确，D正确；30. A， B， D【解析】电炉属于纯电阻元件，电动机属于非纯电阻元件，对于电炉有：U=IR，放热 Q=I2Rt，消耗功率 P=I2R .对于电动机有：U>IR，放热 Q=I2Rt，消耗功率 P=UI>I2R。