12.1 电路中的能量转化综合训练-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

12.1电路中的能量转化一、选择题（共15题）1．一根电阻丝阻值是1欧，通过2A的电流在6秒内所消耗的电能是(

)A．8J B．10J C．24J D．12J2．如图所示是某品牌手机电池上的文字说明，由此可知该电池的电动势和所储存的最大电能是（

）A．4.2V

9.07103J B．3.7V

9.07103J

C．4.2V

7.99103J D．3.7V

7.99103J3．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R，电流为2I，则在时间内产生的热量为（）A．4Q B．2Q C． D．4．某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220V电压下工作。下列说法正确的是（）电吹风额定电压220W电吹风额定功率热风时：990W冷风时：110WA．开关都闭合时电吹风吹冷风B．该电吹风中电动机的内电阻为440ΩC．吹热风时电热丝的功率为990WD．吹热风时通过电热丝的电流为4A5．如图为一种服务型机器人，其额定功率为56W，额定工作电压为28V机器人的锂电池容量为20A·h。以下关于机器人的说法正确是（）A．机器人的额定工作电流为20AB．机器人充满电后最长工作时间为2hC．电池充满电后总电量为7.2×104CD．以额定电流工作时每秒消耗能量为20J6．图中虚线框内是一个非纯电阻电路，测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是（）A．I2R B． C．UI D．I2R+UI7．假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上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tanβC．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I2D．在A点，白炽灯的电阻可表示为8．某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，三个电表均为理想电表。现闭合开关S，电压表V的示数为3.0V，小灯泡L1、L2，消耗的电功率分别为P1、P2。下列说法正确的是（）A．P1=4P2 B．此时灯泡L2的阻值为12ΩC．电流表A1的示数为0.25A D．电流表A2的示数为0.375A9．如今，智能音箱受到消费者的热爱。在无语音提醒下，待机功率为2W，正常工作时的功率为12W。假如一个智能音箱每天待机22h，工作2h，则一天消耗的电能为（）A．2.48×105J B．1.584×104JC．1.022×105J D．2.448×105J10．下列家用电器中，正常工作时的电流最接近5A的是（）A．护眼台灯B．5L电饭锅C．台式电风扇D．40寸液晶电视机11．对接入某电路中的用电器，下列说法中正确的是（）A．工作时间相同，额定功率较大的用电器消耗电能不一定较多B．用电器两端所加电压越大，其额定功率也越大C．用电器内通过的电流越大，其额定功率也越大D．通电时间越长，它的电功率越大12．如图所示，电动机M的内阻是0.6Ω，电阻R=10Ω，直流电压U=160V，理想电压表示数110V，以下判断错误的是（）A．电动机通过的电流为5AB．电动机消耗的电功率为550WC．电动机输出的机械功率为150WD．电动机工作1h所产生的热量为5.4×104J13．某家用电热水壶铭牌如图所示，下列说法正确的是（）A．电热水壶的额定电流为5AB．电热水壶的额定电流为2AC．电热水壶工作十分钟消耗的电能为6.6×105JD．电热水壶工作十分钟消耗的电能为1.1×104J14．某品牌的电动汽车电池储能为，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108km/h的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8km，则该电动汽车（）A．充电时间约为4.5hB．匀速行驶时输出的功率为10kWC．匀速行驶时每秒消耗的电能为D．匀速行驶时所受的阻力大小为500N15．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法，正确的是（）A．电功率越大，电流做功越快，电流做功一定越多B．适用于任何电路C．在非纯电阻电路中，D．只适用于纯电阻电路二、填空题16．小灯泡标有“”的字样，这里“”表示它的_______，“”表示它的_______，它正常工作时的电流值是_______A．17．某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示．重物的质量m=50千克，电源的电动势E=220伏特，不计电源内阻及各处的摩擦．当电动机以v=0.80米/秒的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度I=2安培，由此可知电动机的输出功率P＝_______W，电动机线圈的电阻R=_______Ω（g取10m/s2）18．如图，电阻R=55Ω，当闭合S1、S2时，通过电阻R的电流为_________A，电路的总功率为1000W，当只闭合S2时，电动机的电功率为___________W。19．如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有“6V，12W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5Ω．若灯泡恰能正常发光，则灯泡的电阻R＝__________Ω，电路中的电流I＝__________A，整个电路消耗的总功率P总＝__________W电动机消耗的功率为P=__________W，电动机输出功率P出＝__________W．三、综合题20．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1.0Ω，定值电阻R=11Ω，M为直流电动机，电机正常运转时，电压表读数U1=8.4V；电机被卡住时，电压表读数U2=3V。电压表为理想电表。求：(1)电动机电枢电阻；(2)电机正常运转100s，电源做的功；(3)电机正常运转100s，转化为机械能的值。21．2018年8月的某天夜里，二中南校区的上空电闪雷鸣.某摄影爱好者拍摄到的闪电，假设这次闪电产生的电压可等效为3×107V，电流可等效为2.5×105A，历时1×10-3s．（1）若我们想办法收集这次闪电的能量，使这次闪电产生的电荷量以0.5A的电流给小灯泡供电，则能维持多长时间？（2）若这样的闪电一共发生了8次，则闪电释放的总电能是多少？22．夏季天气炎热，应该多喝水及时补充身体水分。如图甲为一款市面销售的饮水机，其内部电路可简化为如图乙所示的电路图。R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“保温”、“加热”档位之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系如图丙所示。求：（1）保温档位工作时，通过电阻R1的电流；（2）电阻R2的阻值；（3）前30min内电路消耗的总电能。23．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表．请根据表计算规格后轮驱动直流电机车型26英寸额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载量120kg额定电流4.0A（1）此车电机的内阻；（2）电机以额定值正常工作时的机械效率；（3）在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率．参考答案：1．C【详解】根据焦耳定律得故ABD错误，C正确。故选C。2．D【详解】由铭牌可知，该电池的电动势，储存总电荷量Q=600mAh，根据电流做的功等于消耗的电能，所以储存的最大电能E电=W=QE=60010-336003.7J=7.99103J故选项ABC不合题意，选项D符合题意．3．B【详解】依题意，有则，条件变化时，有故选B。4．D【详解】A．开关都闭合时，电热丝接入电路发热，电吹风吹热风，故A错误；B．440Ω显然是用电动机的额定电压除以额定电流得出的，而电动机是非纯电阻元件，不能用欧姆定律计算其内电阻，故B错误；CD．吹热风时电热丝的功率为吹热风时通过电热丝的电流为故C错误，D正确。故选D。5．C【详解】A．根据可知，额定电流应该为故A错误；B．机器人的锂电池容量为20A·h，即当额定电流2A下工作时，能够工作最长时间为10h，故B错误；C．电源充满电后的总电量为故C正确；D．在额定电流下，机器人功率56W，即每秒消耗56J电能，故D错误。故选C。6．C【详解】AB．若虚线框内是一个纯电阻电路时，欧姆定律适用，求解功率可以用和，若虚线框内是一个非纯电阻电路时，欧姆定律不适用，求解功率不能用和故AB错误；C．无论虚线框内是纯电阻电路还是非纯电阻电路，功率公式P=UI均成立，故C正确；D．公式P=I2R+UI不能用来计算未知电路的电功率，故D错误。故选C。7．C【详解】A．由图像可知，白炽灯的电阻随电压的增大而增大，选项A错误；BD．在A点，白炽灯的电阻可表示为选项BD错误；C．在A点，白炽灯的电功率可表示为P=U0I2选项C正确。故选C。8．C【详解】电压表V的示数为3.0V，由图像得到通过的电流0.25A，即电流表A1的示数为0.25A；和各分得一半的电压，即1.5V，由图像得到通过和的电流0.20A。电流表A2的示数为0.25A+0.20A=0.45A则功率有P1=UI1=0.75WP2=I2=1.5×0.2W=0.3W即P1<4P2此时灯泡L2的阻值为故选C。9．D【详解】智能音箱每天待机消耗功率工作2小时消耗电能则故选D。10．B【详解】根据功率的公式得电饭锅的功率最大，最接近1100W。故选B。11．A【详解】A．根据，工作时间相同，实际功率较大的用电器消耗电能较多，但额定功率大并不代表实际功率大，额定功率较大的用电器消耗电能不一定较多，故A正确；BC．额定功率是用电器能够长时间正常工作的最大功率，与实际电压和实际电流无关，故BC错误；D．电功率等于单位时间内做的电功，是利用比值定义法定义出来的物理量，与时间无关，故D错误。故选A。12．C【详解】A．直流电压U=160V，理想电压表示数110V，则将在R上的电压为50V，根据欧姆定律可得电路的电流为选项A正确；B．电动机消耗的电功率为选项B正确；C．电动机输出的机械功率为选项C错误；D．电动机工作1h所产生的热量为选项D正确。本题选错误的，故选C。13．AC【详解】AB．电热水壶的额定电流故A正确，B错误；CD．电热水壶工作十分钟消耗的电能故C正确，D错误。故选AC。14．AD【详解】A．本题考查电动汽车的功率、消耗的电能及所受阻力的计算。根据，可得电动汽车的充电时间故A正确；B．匀速行驶的时间匀速行驶时电动汽车输出的功率故B错误；C．匀速行驶时电动汽车每秒消耗的电能故C错误；D．电动汽车匀速行驶时，电动汽车所受的牵引力大小F与所受的阻力大小f相等，由，可得故D正确。故选AD。15．BC【详解】A．电功率越大，电流做功越快，根据W=Pt可知，W由P和t共同决定，选项A错误；B．公式适用于任何电路，选项B正确；C．在非纯电阻电路中，一部分电能转化为其他形式的能，则选项C正确；D．焦耳热适用于各种电路，选项D错误。故选BC。16．

额定电压

额定功率

0.5【详解】小灯泡标有“”的字样，这里“”表示它的额定电压，“”表示它的额定功率，它正常工作时的电流值是17．

400

10【详解】电动机的输出功率为P=Fv=mgv=400W,电动机热功率为，所以,所以r=10Ω18．

4

120【详解】根据欧姆定律得当闭合S1、S2时，电阻R的功率为电动机的电功率为当只闭合S2时，电动机的电压不变，所以电动机功率不变。19．

3Ω

2A

24W

12W

10W【详解】灯泡L上标有“6V，12W”，所以通过灯泡的电流：，所以灯泡的电阻为：；灯泡和电动机串联，则留过灯泡的电流为电路中的电流：；整个电路消耗的功率为：；电动机消耗的功率为：；电动机的热功率为：，电动机的输出功率为：；20．(1)4Ω；(2)360J；(3)216J【详解】(1)电机被卡住时，电动机是线性原件，电枢电阻又知解得R1=4Ω(2)电机正常运转时正常运转100s时，电源做功W=EI2t=12×0.3×100J=360J(3)正常运转100s，转化为内能转化为机械能W1=W－Q=360J－144J=216J21．（1）500s

（2）6×1010J【详解】（1）根据电流的定义式，可得q=It=2.5×105×1×10-3C=250C供电时间t′==500s（2）这次闪电释放的电能为

E=nqU=8×250×3×107J=6×1010J22．（1）0.4A；（2）100Ω；（3）4.488×105J【详解】（1）当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由可知，电功率较小，为“保