2022届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(广东使用)

这是一份2022届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(广东使用)，共13页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共16小题；共64分）
1. 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. W=UIt，Q=I2Rt 均只有在纯电阻电路中才成立
C. 在任何电路中都有 W=UIt，Q=I2Rt，但 W 不一定等于 Q
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

2. 2014 年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明蓝色发光二极管（LED），并因此带来新型的节能光源。在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述符合物理学史实的是
A. 库仑发现了电流的热效应
B. 安培发现了电流的磁效应
C. 法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律
D. 伽利略提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础

3. 表为某电饭锅铭牌上的一部分内容，根据表中的信息，可计算出在额定电压下达到额定功率时通过电饭锅的电流约为
电器名称电饭锅额定电压220 V额定功率700 W额定容量4.0 L
A. 6.2 AB. 3.2 AC. 4.6 AD. 5.5 A

4. “神舟”六号载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应。“神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达 23%。单片单晶硅太阳能电池可产生 0.6 V 的电动势，可获得 0.1 A 的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是
A. 0.24 JB. 0.25 JC. 0.26 JD. 0.28 J

5. 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅电路的示意图，K 是用感温材料制造的开关，R1 是电阻，R2 是供加热用的电阻丝。关于电饭锅工作情况中说法正确的是
A. 开关 K 闭合时是加热状态，R1 阻值要远小于 R2 的阻值
B. 开关 K 闭合时是保温状态，R1 阻值要远小于 R2 的阻值
C. 开关 K 断开时是保温状态，R1 阻值要远大于 R2 的阻值
D. 开关 K 断开时是加热状态，R1 阻值要远大于 R2 的阻值

6. 有一台电风扇额定工作电压为 220 V，额定电功率为 50 W，线圈电阻为 0.4 Ω，电风扇接入电压为 220 V 的电路中，关于它每分钟产生的热量是多少，有四位同学计算如下，其中正确的是
A. Q=Pt=50×60=3000 J
B. Q=IUt=50×220×60220 J=3000 J
C. Q=I2Rt=502202×0.4×60 J=1.2 J
D. Q=U2tR=2202×600.4 J=7.26×106 J

7. 电动机的电枢阻值为 R，电动机正常工作时，两端的电压为 U，通过的电流为 I，工作时间为 t，下列说法中正确的是
A. 电动机消耗的电能为 U2tRB. 电动机消耗的电能为 I2Rt
C. 电动机线圈产生的热量为 I2RtD. 电动机线圈产生的热量为 UIt

8. 两根同种材料制成的电阻丝 a 和 b，a 的长度和横截面的直径均为 b 两倍，要使两电阻丝接入电路后消耗的电功率相等，加在它们两端的电压之比 Ua:Ub 为
A. 1:1B. 2:1C. 2:1D. 1:2

9. 两根同种材料制成的电阻丝 a 和 b，a 的长度和横截面的直径均为 b 的两倍，要使两电阻丝接入电路后消耗的电功率相等，加在它们两端的电压之比 Ua:Ub 为
A. 1∶1B. 2∶1C. 2∶1D. 1∶2

10. 如图，直线 a 为电源的 U−I 图线，直线 b 为电阻 R 的 U−I 图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是
A. 4 W 、 8 WB. 2 W 、 4 WC. 4 W 、 6 WD. 2 W 、 3 W

11. 如图所示，用于电池点亮几个小灯泡，不计灯泡的电阻随温度的变化，当逐一闭合电键，接入电路的灯泡增多时，以下正确的是
A. 灯亮度一定增加B. 整个电路消耗的功率一定减小
C. 干电池输出的总功率一定减小D. 该电路电源的效率一定降低

12. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 n1:n2:n3=3:1:1，三个灯泡的规格均相同，此时 L1 的功率为 P。假定灯泡的电阻不随电压变化而改变，则下列说法正确的是
A. L2 的功率为 P3 B. L2 的功率为 P9
C. I1:I2=3:1 D. I1:I2=1:3

13. 如图所示，a 、 b 两端接在正弦交流电源上，原副线圈回路中 A 、 B 电阻的阻值相同，原副线圈匝数比为 n1:n2，下列说法正确的是
A. A 、 B 电阻的电流之比为 n1:n2
B. A 、 B 电阻的电压之比为 n1:n2
C. A 、 B 电阻的功率之比为 n22:n12
D. A 电阻上的电压与原线圈输入电压之比为 1:1

14. 额定电压都是 110 V，额定功率 PA=100 W 、 PB=40 W 的 A 、 B 两只灯，接在 220 V 的电路中，既使电灯都正常发光，又使电路消耗的电功率最小的连接方式是下图中的
A. B.
C. D.

15. 如图所示，直线 A 是电源的路端电压和干路电流的关系图线，直线 B 、 C 分别是电阻 R1 、 R2 的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则
A. R2 接在电源上时，电源的效率高
B. R1 接在电源上时，电源的效率高
C. R1 接在电源上时，电源的输出功率大
D. 电源的输出功率一样大

16. 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、乙两电路所消耗的功率分别用 P甲 和 P乙 表示，则下列结论中正确的是
A. P甲=P乙 B. P甲=3P乙 C. P乙=3P甲 D. P乙>3P甲

二、双项选择题（共8小题；共32分）
17. 一直流电动机所加电压为 U，电流为 I，线圈内阻 R，它工作时，下述说法中正确的是
A. 电动机的输出功率为 UI−I2R
B. 电动机的输出功率为 U2R
C. 电动机的发热功率为 I2R
D. 电动机的功率可写作 IU=I2R=U2R

18. 如图是一种台灯亮度调节器电路图，圆环为电阻丝，P 为可调节滑片。下列说法中正确的有
A. P 在 b 点，灯最亮
B. P 在 c 点，灯最暗
C. P 从 a 点滑向 b 点过程中，电流逐渐增大
D. P 从 b 点滑向 c 点过程中，电流逐渐减小

19. 一额定功率为 9 W 、额定电压为 9 V 的小灯泡 L 和一直流电动机并联，与定值电阻 R=4 Ω 串联后接在电路中的 AB 两点间，电流表 A 为理想电表，电路如图所示，灯泡的电阻不变。当 AB 间接电压 0.49 V 时，电动机不转、灯泡不亮，电流表示数为 0.1 A；当 AB 间接电压 15 V 时，电动机转动起来、灯泡正常发光，则下列说法正确的是
A. 灯泡正常发光时电流表示数 0.5 AB. 电动机线圈电阻为 1 Ω
C. 灯泡正常发光时电流表示数 1 AD. 电动机输出的机械功率 4.25 W

20. 在如图甲所示的电路中，L1 、 L2 、 L3 三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关 S 闭合后，电路中的总电流为 0.2 A，则此时
A. L1 两端的电压为 L2 两端电压的 2 倍
B. L1 消耗的电功率为 0.3 W
C. L1 、 L2 、 L3 的电阻为 7.5 Ω
D. L1 、 L2 消耗的电功率的比值大于 4:1

21. 在远距离输电电路中，输电导线的总电阻为 R，升压变压器输出的电压为 U1，输出功率为 P，用户降压变压器得到的电压为 U2，则下面表示导线上的功率损失正确的式子是
A. U12R B. (PU1)2R C. (U1−U2)2R D. U12R−U22R

22. 如图（甲）所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈匝数之比 n1:n2=10:1，接线柱 a 、 b 接上一个正弦交变电源．电压随时间变化规律如图（乙）所示，输出端接有额定电压均为 12 V 的灯泡和风扇电动机，电动机线圈电阻 r=2 Ω，接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常工作，则
A. 电阻 R 两端的电压是 10 V B. 通过风扇电动机的电流是 6 A
C. 通过灯泡的交流电频率是 100 Hz D. 风扇突然卡住的瞬间，灯泡变暗

23. 如图是测定两个电源的电动势和内电阻实验中得到的 U−I 图线，则应有
A. 当 I1=I2 时，电源总功率 P1=P2
B. 当 I1=I2 时，外电阻 R1=R2
C. 当 U1=U2 时，电源输出功率 P出1P内2

24. 下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，不计其自身的机械损耗，则
自重40 kg额定电压48(V)载重75(kg)额定电流12(A)最大行驶速度20(km/h)额定输出功率432(W)
A. 电动机的输入功率为 576 W
B. 电动机的内电阻为 4 Ω
C. 电动机的内电阻为 1 Ω
D. 该电动机正常工作时，每秒钟有 432 J 电能转化为其他能量

三、多项选择题（共6小题；共24分）
25. 汽车内部的启动装置，可以简化成如图所示的电路，电源电动势 E 和内阻 r 不变，当汽车启动时，等效外电阻 R 变小，此时
A. 电路的总电流变大B. 路端电压变小
C. 电源的输出功率变小D. 电源的总功率变大

26. 如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物 m=50 kg，电源供电电压为 U=110 V 不变，不计各种摩擦，当电动机以 v=0.8 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度 I=5 A（取 g=10 m/s2）则
A. 电动机的总功率为 550 WB. 电动机机械功率为 400 W
C. 电动机的线圈内阻为 22 ΩD. 电动机的线圈内阻为 6 Ω

27. 下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是
A. 电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B. 公式 W=UIt 适用于任何电路，而 W=I2Rt=U2tR 只适用于纯电阻电路
C. 在非纯电阻电路中，UIt>I2Rt
D. 焦耳定律 Q=I2Rt 适用于任何电路

28. 如图所示的 U−I 图象中，直线Ⅰ为某电源路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻 R 的 U−I 图线。用该电源与电阻 R 连接成闭合电路，由图象可知
A. R 的阻值为 1.5 Ω
B. 电源电动势为 3.0 V，内阻为 1.5 Ω
C. 电源的输出功率为 3.0 W
D. 电阻 R 消耗的功率为 1.5 W

29. 如图所示电路中，电源电动势 E=10 V，内阻 r=0.5 Ω。灯泡 L“8 V 、 16 W”恰能正常发光，电动机 M 绕组的电阻 R0=1 Ω．则下列说法中正确的是
A. 流经电源的电流是 2 AB. 电动机的输出功率 12 W
C. 流经电动机的电流是 2 AD. 电源的输出功率是 32 W

30. 如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框 abcd，现将导体框分别朝两个方向以 v 、 3v 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中
A. 导体框中产生的感应电流方向相同
B. 通过导体框的磁通量变化量相等
C. 导体框所受的安培力大小之比为 1:3
D. 导体框中产生的焦耳热之比为 1:1
答案
第一部分
1. C
【解析】W=UIt 是电功的定义式，适用于任何电路，Q=I2Rt 是焦耳热的定义式，也适用于任何电路，如果是纯电阻电路 W=Q，在非纯电阻电路中 W>Q，故C正确。
2. C
【解析】焦耳发现了电流的热效应，故A错误；
奥斯特发现了电流的磁效应，故B错误；
法拉第研究了电磁感应现象，发现了磁场产生电流的条件和规律，故C正确；
牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础，故D错误。
3. B
【解析】由电饭锅铭牌可知，额定电压为 220 V，额定功率为 700 W，故：
I=PU=700 W220 V=3.2 A。
4. C
【解析】根据 W=UIt 可得每秒太阳能电池产生的能量为 W=0.6×0.1×1 J=0.06 J，设太阳能每秒照射的能量为 Q，则由能的转化和守恒定律得 Q×23%=W，所以 Q=0.26 J。
5. C
【解析】由电路图可以知道，而开关闭合时，R1 被短路，只有 R2 接入电路；而开关断开时，两电阻串联；则由 P=U2R 可以知道，开关闭合时为加热状态，开关 K 断开时是保温状态；开关断开时电流要大幅度减小，故 R1 阻值要远大于 R2 的阻值；故ABD错误，C正确。
6. C
【解析】电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为 Q=I2Rt=502202×0.4×60 J=1.2 J。
故选C。
7. C
8. D
【解析】电阻 R=ρLS，根据题干信息可知 Ra=12Rb，P=U2R，则 Ua:Ub=Ra:Rb=1:2。
9. D
【解析】由题意可知，两电阻丝的材料相同，电阻率相等，根据电阻定律 R=ρLS 得两电阻丝电阻之比为：Ra:Rb=12，要使两电阻丝消耗的电功率相等，由公式 P=U2R，可得：Ua:Ub=1:2，故D正确，ABC错误。
10. C
11. D
12. B
【解析】设原线圈的电压为 U1，n2 和 n3 对应的电压分别为 U2 、 U3，根据变压器原理可得 U2=n2n1U1=13U1，U3=n3n1U1=13U1；
由于 L1 的功率为 P，则 P=U12RL，L2 的功率为 P2=U22R=P9，故A错误、B正确；
根据变压器原理可得 U1I1=U2I2+U3I3=2U2I2，解得 I1I2=2U2U1=23，故CD错误。
13. C
【解析】设流过电阻 B 的电流为 I2，原线圈的电流为 I1，根据电流与匝数的关系可知，原、副线圈的电流之比为：I1I2=n2n1，即 A 、 B 电阻的电流之比为 n2:n1，故A错误；
两电阻的阻值相等，由 U=IR 可知，A 、 B 电阻的电压之比与流过它们的电流成正比，所以为：UR1U2=I1RI2R=n2n1，故B错误；
根据 P=UI，两个电阻消耗的功率：P1P2=UR1I1U2I2=n22n12，故C正确；
电阻 A 上的电压：UR1=n2n1⋅U2，原线圈两侧的电压：U1=n1n2⋅U2≠UR2，则D错误。
14. C
【解析】根据公式 P=U2R 可知，灯泡 A 的电阻 RA=UA2PA=1102100 Ω=121 Ω，灯泡 B 的电阻 RB=UB2PB=110240 Ω=302.5 Ω。
图是灯泡 A 和灯泡 B 串联，然后接到 220 V 的电源上，根据串联电路的分压特点可知灯泡 B 两端的电压大于 110 V，所以不能正常工作，故A错误；
图是灯泡 A 和可变电阻 R 并联后又和灯泡 B 串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡 A 与可变电阻 R 并联后和灯泡 B 的电阻相等；但并联电路中，电阻越并越小，小于任何一个分电阻，所以此电路中灯泡 A 和灯泡 B 也不能正常工作，故B错误；
图是灯泡 B 和可变电阻 R 并联后又和灯泡 A 串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡 B 与可变电阻 R 并联后和灯泡 A 的电阻相等；串联电路，电阻越串越大；可以使灯泡 A 和灯泡 B 正常工作；所以 R总=2RA=2×121 Ω=242 Ω，故C正确；
图是灯泡 A 和灯泡 B 并联后又与可变电阻 R 串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡 A 与灯泡 B 并联后和可变电阻 R 的阻值相等；由公式 1R=1R1+1R2，得灯泡 B 和灯泡 A 并联后的电阻 R≈86.4 Ω，故D图的总电阻为 R总=2R=2×86.4 Ω=172.8 Ω；根据公式 P=U2R 可知，电路电阻越大。消耗的功率就越小，比较 C图和D图可知，C图的总电阻大，消耗的功率最小，故D错误。
15. B
【解析】设电源内阻为 r，由图象得 R1=4r，R2=2r。当 R1 接入电源时，外电路功率 P=I2R=4E225r，总功率 P=E25r，效率 η=45。
当 R2 接入电源时，外电路功率 P=2E29r，总功率 P=E23r。效率 η=23，因此 R1 接入时，电源的效率高，R2 接入时，电源的输出功率大。
故选B。
16. B
【解析】设灯泡正常发光时的电流为 I，
对于甲图，电路的总的电流为 3I，
此时甲的总功率的大小为 P甲=U⋅3I，
对于乙图，电流的总电流的大小就为 I，
此时乙的总功率的大小为 P乙=U⋅I，
所以 P甲=3P乙，所以B正确。
第二部分
17. A， C
18. B， D
【解析】P 在 a 点，变阻器接入电路的电阻最小，电路中电流最大，则灯消耗的功率最大，灯最亮；b 点时电阻不是最小，灯不是最亮；P 在 c 点时，接入的电阻最大，电路电流最小，灯泡最暗，故A错误，B正确；
P 从 a 点滑向 b 点过程中，变阻器接入电路的电阻增大，根据欧姆定律得知电流逐渐减少，故C错误；
P 从 b 点滑向 c 点过程中，变阻器接入电路的电阻增大，根据欧姆定律得知电流逐渐减少，D正确。
19. B， D
【解析】A选项，C选项，D选项：当 AB 间接电压 15 V 时，灯泡正常发光，灯泡两端电压为 UL=9 V 、通过灯泡的电流为 IL=1 A，
则电动机两端电压为 UM=9 V，
R 两端电压为 UR=6 V，
干路电流 I=URR=64 A=1.5 A，
电流表示数为 1.5 A，
通过电动机的电流为 IM=I−IL=0.5 A，
则此时电动机输出的机械功率：P=ULIL−IM2r=4.25 W，故AC错误，D正确；
B选项：根据 P=U2R 可知灯泡电阻 RL=U2P=929 Ω=9 Ω，
当 AB 间接电压 0.49 V 时，电动机不转、为纯电阻电路，根据欧姆定律可知 R 两端电压：UR=IR=0.1×4 V=0.4 V，
灯泡两端电压 U1=U−UR=0.49 V−0.4 V=0.09 V，
通过灯泡的电流 I1=U1I1=0.01 A，
通过电动机的电流：I2=0.1 A−0.01 A=0.09 A，
根据并联电路特点可知电动机线圈电阻 r=U1I1= Ω=1 Ω，故B正确。
20. B， D
21. B， C
【解析】升压变压器的输出电压为 U1，降压变压器的输入电压为 U2，则输电线上的电压损失 ΔU=U1−U2，升压输电线上损失的功率 P损=ΔUI=(U1−U2)I，或 P损=ΔU2R=(U1−U2)2R。
因为输电线上的电流为 I，则输电线上损失的功率 P损=I2R=(PU1)2R。故BC正确，A、D错误。
22. A， D
23. A， D
【解析】图线纵轴的截距等于电源的电动势，则可以看出两电源的电动势相等，电源的总功率 P=EI，当 I1=I2 时，则知电源总功率 P1=P2，故A正确；
当 I1=I2 时，由图可以看出路端电压 U1>U2，由欧姆定律分析得知，外电阻 R1>R2，故B错误；
U1=U2 时，由图可以看出电路中电流 I1>I2，则电源输出功率 P出1>P出2，故C错误；
图线的斜率大小等于电源的内阻，则知 r1I2，而内电压相等，则由公式 P=UI 得知，电源内部消耗的电功率 P内1>P内2，故D正确。
24. A， C
【解析】额定电压 48 V，额定电流 12 A，故电动机的输入功率为：
P=UI=48×12 W=576 W，故A正确；
由表格数据得到电动机的输出功率为 432 W，根据能量守恒定律，有：
UI=P出+I2R，代入数据，有：
576=432+122×R，解得：R=1 Ω，故B错误，C正确；
电动机的输入功率为 576 W，则该电动机正常工作时，每秒钟有 576 J 电能转化为其他能量，故D错误。
第三部分
25. A， B， D
【解析】由闭合电路欧姆定律 I=ER+r，R 减小，I 增大，故A正确；
路端电压 U=E−Ir，I 增大，U 减小，故B正确；
电源的输出功率 P输=EI−I2r，输出功率有可能增大，有可能减小，故C错误；
电源总功率 P总=EI，E 不变，I 增大，总功率增大，故D正确。
26. A， B， D
【解析】A选项：电动机的电功率 P=UI=110×5 W=550 W，故A正确；
B选项：由于物体匀速上升，电动机的机械功率等于绳子拉力对重物做功的功率，绳子拉力做功的功率等于克服重力做功的功率，电动机的输出功率 P1=mgv=50×10×0.8 W=400 W，故B正确；
C选项，D选项：电动机发热功率 P2=P−P1=(550−400)W=150 W；
由电动机发热功率 P2=I2r，代入数据解得电动机的线圈电阻大小为 r=6 Ω，故C错误，D正确。
27. B， C， D
【解析】电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，故A错误；
公式 W=UIt 是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律 I=UR，可以推导出 W=I2Rt=U2Rt，所以 W=I2Rt，W=U2Rt 只能适用于纯电阻电路，故B正确；
在不是纯电阻的电路中，UIt 表示的是总功的大小，而 I2Rt 只是电路中产生的热量，还有对外做的功，所以 UIt>I2Rt，故C正确；
焦耳热 Q=I2Rt 适用于任何电路中的焦耳热量的计算，故D正确。
28. A， B， D
【解析】由图线图线Ⅰ纵轴截距读出电源的电动势 E=3 V，其斜率大小等于电源的内阻，则 r=ΔUΔI=3.02.0 Ω=1.5 Ω，电阻 R 的阻值为 R=UI=1.51.0 Ω=1.5 Ω，故A 、B正确；
两图线的交点表示该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路时电路中电流和路端电压，则有 U=1.5 V，I=1.0 A，电源的输出功率为 P=UI=1.5×1.0 W=1.5 W，故C错误；
电阻 R 消耗的功率 P=I2R=12×1.5 W=1.5 W，故D正确。
29. B， C， D
【解析】灯泡正常发光，其电压为额定电压 U额=8 V，则路端电压 U=U额=8 V，
则电源内阻的电压为：U内=E−U=10 V−8 V=2 V，
由欧姆定律得流过电源的电流为：I=U内r=20.5 A=4 A，故A错误；
电源的总功率为：P总=EI=10×4 W=40 W，
所以电源的输出功率为：P出=P总−P损=P总−I2r=40 W−42×0.5 W=32 W，故D正确；
灯泡的电流为：I灯=P额U额=168 A=2 A，
电动机总功率为：P1=UIM=U(I−I灯)=8×(4−2)W=16 W，
电动机的电流为：IM=I−I灯=4 A−2 A=2 A，
电动机消耗的电功率为：PM=UIM=8×2 W=16 W，
电动机发热功率为：P热=IM2R0=22×1 W=4 W，
所以电动机的输出功率为：P输出=PM−P热=16 W−4 W=12 W，故BC正确。
30. A， B， C