物理必修 第三册4.3 电路中的能量转化与守恒课后复习题

【优编】第3节电路中的能量转化与守恒-1同步练习

一.填空题

1．某电容器上标有“220V．300μF”，300μF=______F=______pF；家庭计算用电量时，常用的单位是“度”，1度=______千瓦小时。

2．通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为2I，则在 t 时间内产生的热量为　  　．

3．如图所示是LG微波炉的部分技术参数，这个微波炉正常工作时的电压为________ V；当使用微波挡工作时，微波炉的额定电流是_________A；如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30min则做道菜需要消耗__________________kW·h的电能。

4．闭合电路中电源的电动势为12V，外电压为10V，当有0.2C电量通过电路时，该电路中的能量转化情况是：非静电力把___________J的其他形式能量转化为电能，电源内阻消耗了___________J的电能。

5．下表为KFR一35GW壁挂式冷暖空调机主要参数。

这台空调机应__________（填“串联”或“并联”）接在电路中；正常工作电压为_________V；正常制冷电流________（填“大于”或“小于”）正常制热电流。

6．(1)下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容。根据表中的信息，可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为____________。

A．6.8A   B．4.1A    C．1.2A    D．0.24A

(2)在家庭电路中洗衣机和电冰箱是____________（填串联或并联），节能灯比白炽灯的发光效率____________（填高或低）。

7．如右图所示为某型号国产电池外壳上的说明文字：

(1)电源是把其它形式的能转化为________的装置，电动势是描述电源这种本领的物理量．由图可知该电池的电动势为________V；

(2)该电池最多可放出____mA·h的电荷量．若电池的平均工作电流为0.05 A，则它最多可使用____h．

8．一台小型扫地机器人的直流电动机的额定电压为12v，额定电流为5A，线圈电阻为0.2Ω，将它接在直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则电动机消耗的总功率为_____，转化为机械能的功率为____。

9．如图是一电热水壶的铭牌，由铭牌可知，该电热水壶在额定电压下工作时，所使用的交流电压的最大值为　   　V，交流电的周期为　   　s．

 电器名称：电热水壶

型    号：WK﹣9016B

额定电压：220V

工作频率：50Hz

额定功率：2200W

10．表为某品牌微波炉的技术参数，根据相关数据可知该微波炉所用微波的波长为___________m(保留两位小数)。若微波炉工作电流为额定电流，加热食品120s，消耗的电能为___________J，输出的能量为___________J。

11．如图所示是电饭锅的电路示意图， R1 ． R2 是电热丝， S 是温控开关。电饭锅有加热和保温两种状态，则 S 闭合时电饭锅处于_____________状态；若 R1 : R2 ？？9 :1 ，加热时功率是 1000W，则保温时的功率是______________

12．电流在电热丝中做的功与电热丝产生的热量______（选填“相等”或“不相等”）．保持电热丝两端的电压不变，增大电热丝的电阻，电热丝消耗的电功率将________（选填“增大”或“减小”）．

13．有一起重机用的是直流电动机，其内阻r=0.8Ω，线路电阻R=10Ω，电源电压U=150V，伏特表的示数为110V，通过电动机的电流为　    　A，电动的发热功率为　   　W．

14．一台电阻为2Ω的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流为10A，则这台电动机消耗的电功率为　    　，发热功率为　     　，转化成机械功率为　    　，电动机的效率为　    　．

15．如图所示为“测定直流电动机效率”的实验装置及电路。

(1)在图中用笔划线完成实物电路图的连线___。

(2)实验中关于滑动变阻器的作用及操作正确的是（_________）

A．通过调节滑动变阻器使重物匀速上升

B．通过调节滑动变阻器使通过电动机线圈的电流减小，从而提高电动机的效率

C．若开关闭合后电动机牵引不起重物，应将滑动变阻器的滑动端向右滑动

D．若开关闭合后重物一直加速上升，应将滑动变阻器的滑动端向右滑动

(3)实验中通过适当调节使重物匀速上升的目的是______________________________。

(4)某次实验中电动机牵引G = 0.5N重物匀速上升，测得重物匀速上升H = 0.70m的时间t = 2.07s，读得电流表示数I = 0.16A，电压表示数U = 2.60V，若电动机线圈电阻r = 5Ω，则此次实验中电动机的机械效率是η = ________%，损失的机械功率是__________W。

16．“220V．5.5kW”的电动机，电阻为0.4Ω，它在正常工作时的电流为　  　A，1s钟内产生的热量是　  　J，1s内有　   　J的电能转化为机械能．

17．如图所示，图甲为一个电灯泡两端电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故．如图乙所示，将这个灯泡与10Ω的定制电阻R0串联，接在电压恒定为8V的电路上，则通过电流表的电流值是　    　A，灯泡的实际功率是　   　W．（不计电流表内阻，线路提供电压不变）

18．2016年发生了多起手机爆炸事故，主要原因是手机电池周边没有空隙，使用时发热膨胀导致爆炸．如果某电池的内阻为1.0Ω，以0.1A的电流持续工作1h，则此过程中，电池消耗的功率为　    　W，产生的热量为　    　J．

参考答案与试题解析

1．【答案】3×10-4    3×108    1   

【解析】【来源】广西钦州市第四中学2020-2021学年高二（上）10月物理试题

【分析】

【详解】

[1][2]根据单位换算关系可知

300μF=3×10-4F= 3×108pF

[3] 家庭计算用电量时，常用的单位是“度”，1度=1千瓦小时

2．【答案】8Q．

【解析】

考点： 焦耳定律．

分析： 通过电阻R的电流为I，根据焦耳定律得出在时间t内产生的热量Q=I2Rt．

解答： 解：通过电阻R的电流为I时，t时间内产生的热量为Q，根据焦耳定律，有：Q=I2Rt

若只有电阻变为2R，电流为2I，则根据焦耳定律公式Q=（2I）22Rt，在t时间内产生的热量为8Q，

故答案为：8Q．

点评： 本题考查了学生对焦耳定律Q=I2Rt的掌握和运用，属于基础题目．

3．【答案】220    5    0.55   

【解析】由铭牌数据可知额定功率和额定电压：

P=1100W，U=220V

根据电功率常用计算式P=UI得：

；

P=1100W=1.1kW，t=30min=

根据电功率的定义式 得：

W=Pt=1.1kW×0.5h=0.55kW？h。

4．【答案】2.4    0.4   

【解析】

[1]在电源内部，根据公式

非静电力将2.4J的其它形式的能转化为电能。

[2]静电力做功

故静电力把2J的电能转化为其他形式的能量，则电源消耗的电能

5．【答案】并联；    220V；    小于。   

【解析】

[1]在家庭电路中用电器都应该并联接在电路中；

[2]正常工作电压即额定电压为220V；

[3]正常工作时电压均为220V，由表格可知：正常制冷的功率小于正常制热的功率，根据电功率公式P=UI可得，正常制冷的电流小于正常制热的电流。

6．【答案】B    并联    高   

【解析】【来源】山西省太原市第二十一中学2019-2020学年高二（下)会考模拟物理试题

【分析】

【详解】

（1）[1]根据表中的信息，可知电热水壶的电压为220V，功率为900W，根据

P=UI

可得以额定功率工作时的电流为

故B正确，ACD错误。

故选B。

（2）[2]家庭电路中，各个用电器之间都是并联的，所以洗衣机和电冰箱并联；

[3]节能灯把电能主要转化为光能，白炽灯则主要转化为热能，所以节能灯发光效率高。

7．【答案】    (1). 电能    (2). 3.7    (3). 700    (4). 14

【解析】电源是把其它形式的能转化为电能的装置，该电池的电动势为3.7V，可最多放出700mA·h的电量，电池的平均工作电流为0.05A，则它最多可使用

8．【答案】    (1). 60W；    (2). 55W

【解析】电动机消耗的总功率为，内阻消耗的功率为，则转化为机械能的功率为。

【点睛】对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的．

9．【答案】220，0.02

【解析】

考点： 电功．电功率．

专题： 恒定电流专题．

分析： 由表中数据可以得到额定电压．额定功率，工作频率，根据有效值与最大值的关系求出交流电压的最大值，根据T=求出周期．

解答： 解：由图知电水壶的额定电压为220V，频率为50Hz，则所使用的交流电压的最大值，

周期T===0.02s；

故答案为：220，0.02

点评： 用电器铭牌上都会有额定电压和功率，频率，有了这些个信息我们可以求出其他几个量，如额定电流．电阻．用电量等，做题时要注意总结．

10．【答案】0.12           

【解析】【来源】上海市徐汇区2019届高三物理（一模)第一学期期末质量抽查物理试题

【分析】

从表格得到频率和输出功率，根据求解波长，根据求解消耗的电能，根据求输出的能量。

【详解】

从表格得到频率为2450MHz．输出功率为700W；该微波炉所用微波的波长为，加热食品120s，消耗的电能为：，输出的能量为：。

【点睛】

本题关键是明确明确电磁波的波速与波长关系公式c=λf，然后根据求解消耗的电能。

11．【答案】    (1). 加热    (2). 100

【解析】（1）当S闭合时，电阻R1被短路，电路中电阻较小，电压两端的电压不变，根据功率公式，功率较大，电饭锅处于加热状态；

（2）当S闭合时，电饭锅处于加热状态，由题，功率为P1=1000W，则有

当S断开时，电饭锅处于保温状态，功率为

则

由题，，P1=1000W，代入解得，P2=100W

12．【答案】    (1). 相等    (2). 减小

【解析】

【详解】电流在电热丝中做的功与电热丝产生的热量相等．根据P=U2/R可知，保持电热丝两端的电压不变，增大电热丝的电阻，电热丝消耗的电功率将减小．

13．【答案】4；12.8

【解析】【考点】电功．电功率．

【专题】恒定电流专题．

【分析】（1）以电阻R为研究对象，根据欧姆定律求出电流，即为通过电动机的电流．

（2）电动机的发热功率PT=I2r．

【解答】解：（1）对电阻R，根据欧姆定律得：

电动机与电阻R串联，则通过电动机的电流为4A．

电动机的发热功率为：

；

故答案为：4；12.8

【点评】电动机工作时电路是非纯电阻电路，欧姆定律不适用，不能根据I=求通过电动机的电流，只能对电阻运用欧姆定律进行研究．

14．【答案】1100W，200W，900W，82%．

【解析】【考点】电功．电功率．

【专题】恒定电流专题．

【分析】1．电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为内能的量度．

计算电功时用公式W=IUt，计算电热时用公式Q=I2Rt．

15．【答案】    AC    使绳子拉力等于重物重力    40.64%    0.12   

【解析】

(1)[1]电压表需测量电动机两端电压，实物连线图如下图

(2)[2]A．为测定直流电动机效率，需测量出电动机的输出功率，当重物匀速上升时，电动机的输出功率等于重物重力的功率，则应通过调节滑动变阻器使重物匀速上升，故A正确；

B．本实验的目的是测定直流电动机效率，滑动变阻器的作用主要是使重物匀速上升，而不是提高电动机的效率，故B错误；

C．若开关闭合后电动机牵引不起重物，则说明电动机功率过小，故应增大电流来使电动机功率增大，若电流增大，则电路总电阻减小，即应将滑动变阻器的滑动端向右滑动，故C正确；

D．若开关若开关闭合后重物一直加速上升，则说明电动机输出功率过大，故应减小电流来使输出功率减小，所以电路总电阻应增大，即应将滑动变阻器的滑动端向左滑动，故D错误。

故选AC。

(3)[3]实验中通过适当调节使重物匀速上升的目的是为了使电动机的输出功率等于重力的功率，即使绳子拉力等于重物重力。

(4)[4]电动机输出功率为

电动机总功率为

则电动机的机械效率为

[5]损失的机械功率为

16．【答案】25；250；5250

【解析】

考点： 电功．电功率．

专题： 恒定电流专题．

分析： 由电动机铭牌可知，其额定电压是220V，额定功率是5.5kW，由P=UI的变形公式可以求出正常工作时的电流；由焦耳定律可以求出1s产生的热量；电动机消耗的总电能与产生的热量之差转化为机械能．

解答： 解：∵P=UI，

∴正常工作时的电流：

I===25A，

t=1s内，电动机消耗的电能：

W=Pt=5.5×103W×1s=5.5×103J，

1s产生的热量Q=I2Rt=（25A）2×0.4Ω×1s=250J，

1s内获得的机械能W机=W﹣Q=5.5×103W﹣250J=5250J；

故答案为：25；250；5250

点评： 由铭牌求出额定电压与额定功率．应用电功率的变形公式．电功公式即可正确解题；要注意电动机是非纯电阻电路，电动机消耗的总电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能．

17．【答案】0.4，1.6W

【解析】

考点： 电功．电功率．

专题： 恒定电流专题．

分析： 金属材料的电阻率随着温度的升高变大；根据闭合电路欧姆定律，得到电灯的实际电压与电流的关系式，在甲图上作出图象，此图象与电灯的伏安特性曲线的交点，表示电灯实际工作状态，读出交点的电压和电流，求出电灯的实际功率．

解答： 解：在题乙图中的串联电路中，设电灯加上的实际电压和实际电流分别为U和I． 在这个闭合电路中，有 E=U+IR0

代入数据并整理得，U=8﹣10I

这是一个直线方程，把该直线在题甲图上画出可以知道，这两条曲线的交点为U=4V．I=0.4A，

每只灯泡的实际功率P=UI=4×0.4=1.6W

故答案为：0.4，1.6W

点评： 此题电灯是非线性元件，本题的技巧是应用数学方法，通过作图求解电灯的电流．

18．【答案】0.01，36

【解析】【考点】 电流．电压概念； 电功．电功率．

【分析】根据由P=I2r可求出电池消耗的电能，再根据Q=Pt或焦耳定律可求得1h内产生热量．

【解答】解：由P=I2r可知，电池消耗的电功率为：

P=I2r=0.12×1.0=0.01W；

1h内产生的热量为：

Q=Pt=0.01×3600=36J．

故答案为：0.01，36