高中物理-电路中的能量转化专题强化训练(解析版)

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题

1．有一台电风扇，标有“额定电压U、额定功率P”，电动机线圈的电阻为R，把它接入电压为U的电路中，经过时间t，电风扇线圈电阻产生的热量为Q，下列表达式正确的是（ ）

U2A．Qt

RB．QPt

D．以上三种都正确

P2C．Q2Rt

U2．在下列用电器中，哪些都属于纯电阻用电器：（ ） A．电扇和电吹风 C．洗衣机和电冰箱 3．下列说法正确的是

A．电流通过导体的热功率与电流大小成正比 B．导体的电阻与电流大小成反比

C．电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比 D．电场中某点的电势与电荷在该点的电势能成正比

4．某LED灯的额定功率为3.0 W，其照明亮度与25 W的白炽灯相当．若该LED灯正常发光，则说明该灯在1 s内（ ） A．获得的电能为3 J B．输出的光能为3 J C．获得的电能为25 J D．输出的光能为25 J

5．如图所示某同学设计了一个转向灯电路，其中L为指示灯，L1、L2分别为左、右转向灯，S为单刀双掷开关，E为电源．当S置于位置1时，以下判断正确的是（ ）

B．白炽灯、电炉和电热毯 D．电解槽、电磁炉、微波炉

试卷第1页，共9页

A．L1的功率大于L与L2的功率之和 C．L1比L2亮，L1的功率等于额定功率

B．L2的功率大于L与L1的功率之和 D．L2比L1亮，L2的功率等于额定功率

6．按如图甲所示连接电路，实验中闭合电键S后，逐渐调节电阻箱的电阻，并记录阻值R和电流表的示数I，用描点法得如图乙所示其电I电阻R的图像。当电阻箱阻值

R10时，则此时电阻箱消耗的电功率为（ ）

A．0.4W B．2W C．20W D．50W

7．某同学对时下流行的一款充一次电就可使用一个月的电动牙刷产生了兴趣，于是他对电动牙刷内的主要部件﹣﹣微型电动机的性能进行了研究．运用如图所示的实验电路，调节滑动变阻器R使电动机停止转动，电流表和电压表的示数分别为200mA和1.2V．重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为100mA和2.4V．则这微型台电动机正常运转时输出功率为（ ）

A．0.24W B．0.16W C．0.18W D．0.06W

8．一电动机线圈内阻为r，正常工作时两端电压为U，电流为I。设该电动机正常工作t时间内消耗的电能为E、线圈产生的电热为Q，则（ ）

A．E=I2rt

B．Q=UIt

C．E>Q

D．E9．在如图所示的电路中，R1R3R2R4，在A、B两端接上电源，试比较各个电阻消耗的电功率P的大小（ ）。

试卷第2页，共9页

A．P1P3P2P4 C．P2P1P3P4

B．P2P1P1P3 D．P1P2P4P3

10．如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V,12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1.0 Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是 ( )

A．电动机的输入功率为12 W B．电动机的输出功率为12 W C．电动机的热功率为2.0 W D．整个电路消耗的电功率为16 W 二、多选题

11．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压U5.0V、输出电流I0.6A，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻r0.5Ω，则1min内（ ）

A．充电宝输出的电功率为3W C．手机电池储存的化学能为169.2J

B．充电宝产生的热功率为0.18W D．手机电池产生的焦耳热为18J

试卷第3页，共9页

12．无人机已在航拍领域被广泛应用，它利用自身携带的小型电机升空进行航拍。如图所示为某品牌的无人机，已知其电池容量为18000mAh，电机额定工作电压为22V，无人机悬停时电机总额定功率为396W，则下列说法正确的是（ ）

A．电池容量18000mAh中“mA·h”是能量的单位 B．无人机正常工作时的电流是18A C．无人机的电机总电阻是1.375Ω D．无人机充满电后一次工作时间约为1h

13．如图所示，已知电源电动势E16V，内阻r1Ω，定值电阻R2Ω，通过小灯泡的电流为1A，已知小灯泡的电阻为3Ω，小型直流电动机的线圈电阻r1Ω，则（ ）

A．电动机两端的电压1V C．电动机的输入功率10W

B．电动机两端的电压6V D．电动机的输出功率9W

14．用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器的电阻R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为I1=0.5A和U1=2.0V；重新调节滑动变阻器的电阻R使电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为I2=2.0A和U2=36V。则（ ）

A．电动机内线圈电阻为R线=4.0Ω B．电动机内线圈电阻为R线=12Ω

试卷第4页，共9页

C．电动机正常转动时输出的机械功率为P机=72W D．电动机正常转动时输出的机械功率为P机=56W

15．图（a）所示为灯泡L的UI特性曲线，R1、R2为定值电阻．如果把这三个用电器并联后接在恒压电源的两端，三个用电器消耗的电功率均为P．现将它们连接为如图（b）所示的电路，再接在该电源的两端，设灯泡L和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PL、P1、P2，下列判断中正确的是（ ）

A．P1PLP2 三、填空题 16．热功率

B．P14P2 C．P9P2 D．P12PL

（1）定义：______内的发热量称为热功率。 （2）公式：P热＝I2R。

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）

18．一电动自行车电瓶电动势为36V，容量为10A∙h，夏天骑行时，车速为20km/h，放电电流为5A，则最大行驶路程为_____km，受到的阻力为_____N；冬天骑行时，车速为16km/h，放电量仅为夏天的70%，放电电流为夏天的80%，则最大行驶路程为_____km。

试卷第5页，共9页

19．若将标称值分别为“100W、100Ω”和“2W、200Ω”的电阻串联后作为一个用电器使用，其总额定功率为___________W，两电阻的实际功率之比为_________。

20．电热水壶是利用了电流的________(选填“磁效应”或“热效应”)．相同温度下，两根同种材料、相同长度的电阻丝，横截面积大的电阻________(选填“大”或“小”)。 21．英国物理学家焦耳通过实验发现：电流通过导体产生的热量，跟电流的___________成正比，跟电阻和通电时间成___________这个规律叫焦耳定律，其表达式为___________。

22．电阻R1．R2．R3的伏安特性曲线如图所示，若将它们串联后接入电路，则它们的电压之比U1∶U2∶U3=______．它们的电功率之比P1∶P2∶P3=______．

23．灯泡标有“36V，100W”的字样，它工作2h消耗的电能0.15kW·h，它的额定功率是_____W，它的实际功率是_____W。

24．有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图像如t图所示。该加热器向周围散热的功率为PQktt0，其中t为加热器的温度，0为室

温（本题中取20C），k0.1W/C。

∶当PRPQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为_____°C ∶（单选）某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是( )。

A．20C~24C B．32C~36C C．48C~52C D．60C~64C 25．用相同的电源分别对R11Ω和R2=16Ω的电热器供电，在相等时间里测得电热器放出的热量相等，则该电源的内阻是______。 四、实验题

26．给你一个额定工作电压为2.5V的微型直流电动机和一个没有动力的玩具小汽车。

试卷第6页，共9页

现要用此电动机作为玩具汽车的动力，请你设计一个探究实验，探究PFv，并将你探究的结果写成报告。探究需要的器材，可以请老师帮助解决。

27．有一标有“6V、0.5A”的小型直流电动机，转子是由铜导线绕制的线圈组成，阻值约为0.8Ω。现要测量该直流电动机正常工作时的输出功率，提供的器材除导线和开关外还有：

直流电源E：8V（内阻不计）

直流电流表A1：0—0.6A（内阻约为0.1Ω） 直流电流表A2：0—0.3A（内阻约为5Ω） 直流电压表V1：0—0.3V（内阻约为3kΩ） 直流电压表V2：0—10V（内阻约为20kΩ） 滑动变阻器R：0—10Ω，2A

（1）∶为了较准确测量电动机的电阻，在图a方框内画出测量电路图______________

∶闭合S，调整R，在测量电动机线圈电阻时应( ) A使电动机转动稳定后读出电流表、电压表示数 B控制电动机不转动时读出电流表、电压表示数 C使电动机两端电压达到额定值

1D使两电表指针偏转角度均大于满偏时的

3∶若电压表的示数为0.20V，电流表的示数为0.20A，电动机线圈电阻为_____Ω （2）利用图示b的电路测量电动机正常工作时的输出功率

试卷第7页，共9页

∶闭合S，调整R，使电压表示数为________V，电动机正常工作 ∶该电动机输出的机械功率为__________W

∶电动机正常工作时，可使1kg的物体匀速上升的速度为________m/s（g=10m/s2） 五、解答题

28．一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A；松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求

（1）直流电动机线圈内阻；

（2）该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？ （3）电动机的机械功率是多少？

29．如图所示，电路两端电压为9V，电阻R11Ω，R26Ω，电动机线圈电阻为

0.5Ω，若开关闭合后通过电路的总电流为3A，则

(1)R1上消耗的电功率为多少； (2)电动机消耗的热功率为多少； (3)电动机输出机械功率为多少。

试卷第8页，共9页

30．漳州市小科学家协会的一位同学设计了一台玩具车，其内部结构的简化电路图如图所示．电源电动势为E ，内阻r=1Ω，直流电动机M的线圈电阻R0=1Ω，与R=1Ω的保护电阻串联后接入电路中，电动机正常工作时，通过电动机的电流强度I=1A，电压表示数U=11V．求：

（1）保护电阻R两端的电压； （2）电源的电动势E； （3）电动机输出的机械功率．

试卷第9页，共9页

参考答案：

1．C 【解析】 【分析】 【详解】

A．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

由于是非纯电阻电路，故

UI＜

R故

Q≠

故A错误；

B．电风扇的功率为P，故消耗的电能为Pt，产生的热量小于Pt，故B错误； CD．由于

PI= UU2RQ=I2Rt

故

PQ=( ）2•Rt

U故C正确，D错误； 故选C。 2．B 【解析】 【详解】

纯电阻用电器，电能全部转化为内能，白炽灯、电炉和电热毯的电能全部转化为内能，故B正确；

非纯电阻用电器，电能主要转化为其他形式的能，少部分转化为内能，电扇和电吹风有部分电能转化为机械能，故A错误；洗衣机有电能转化为机械能，故C错误；电解槽有电能转化为化学能，故D错误； 故选B．

答案第1页，共15页

3．C 【解析】 【分析】

本题考查物理量的基本概念 【详解】

A．根据焦耳定律，导体的热功率与电流大小的平方成正比，故A错误；

B．导体的电阻由材料的电阻率和导体的长度及横截面积共同决定，而不是由电流大小决定，故B选项错误；

C．根据电容的定义，QCU可知电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比，故C选项正确；

D．电场中某点的电势的大小由电场中某点性质决定，还与电势0点的选取有关，但与电势能无关，故D选项错误。 4．A 【解析】 【详解】

若灯正常工作，则由W=Pt可得每秒钟获得的电能为：W=3.0W×1s=3J，故A正确，C错误；因为不知光电转化功率，所以无法求出光能，故BD错误． 5．A 【解析】 【详解】

解：由于电源存在内阻，因而L1两端电压必然小于6V，因而L1的功率小于额定功率，同理L2的功率小于额定功率；L和L2的和电阻大于L1的电阻，因而L1的功率大于L与L2功率之和．故选A． 6．A 【解析】 【分析】 【详解】

根据乙图可知，当电阻箱阻值R10时，此时电流为0.2A，则此时电阻箱消耗的电功率为

答案第2页，共15页

PI2R0.22100.4W

故A正确，BCD错误。 故选A。 7．C 【解析】 【分析】 根据公式RU可求电动机停转时的电阻；利用公式P=UI可求电动机的总功率，根据公I式PI2R可求内阻消耗的热功率，总功率与内阻消耗的热功率之差就是电动机的输出功率； 【详解】

电动机的电阻：RU1.26，电动机的总功率：PU1I12.4V0.1A0.24W，电动I0.222（0.1A）60.06W，电动机正常运转时的输出功率是机内阻消耗的功率：PRI1RP输出PPR0.240.06W0.18W，故C正确，A、B、D错误；

故选C． 8．C 【解析】 【分析】 【详解】

A．电动机为非纯电阻元件，消耗的能量为

EUIt

A错误； B．产生的热量为

QI2rt

B错误；

CD． 电流做的功转化为热和机械能，所以

EQ

C正确，D错误； 故选C。

答案第3页，共15页

9．C 【解析】 【详解】

2UR3与R4并联，电压相等，R3R4，根据公式P得知，P3P4。通过R1的电流大于通R过R3的电流，R1R3，根据公式PI2R得知，P1P3。R1与R2串联，电流相等，而R1R2，根据公式PI2R得知，P2P1。所以有

P2P1P3P4

故选C。 10．A 【解析】 【详解】

A．电动机两端的电压：

U1UUL126V6V

整个电路中的电流：

IPL12A2A UL6所以电动机的输入功率：

PU1I62W12W

故A正确；

BC．电动机的热功率：

P热I2RM41W4W

则电动机的输出功率：

P出PP热124W8W

故B、C错误；

D．整个电路消耗的功率：

P总UI122W24W

故D错误；

答案第4页，共15页

故选A。 11．AC 【解析】 【详解】

A．充电宝输出的电功率为

PUI3W

故A正确；

B．由于充电宝内阻未知，所以无法计算充电宝产生的热功率，故B错误； CD．手机电池产生的焦耳热为

QI2rt10.8J

手机电池储存的化学能为

EPtQ169.2J

故C正确，D错误。 故选AC。 12．BD 【解析】 【详解】

A．电池容量18000mAh中“mA·h”是电荷量的单位，故A错误； B．无人机正常工作时的电流是

IP18A U故B正确；

C．电动机不是纯电阻元件，根据题给条件无法求得无人机的电机总电阻，故C错误； D．无人机充满电后一次工作时间约为

t故D正确。 故选BD。 13．CD 【解析】 【分析】

Q1h I答案第5页，共15页

【详解】

AB．电动机两端的电压

UMEI(RRLr)16V1(231)V10V

故AB错误；

CD．电动机的输入功率

PUMI101W10W

输出功率

2P出PIr10W1W9W

故CD正确。 故选CD。 14．AD 【解析】 【详解】

AB．电动机停止转动时，其电路是纯电阻电路，由欧姆定律得，电动机的电阻为

R线U14Ω I1故A正确，B错误；

CD．电动机正常运转时，输入功率为

P电U2I272W

发热功率为

2P热I2R线16W

所以输出功率

P机P电P热56W

故D正确，C错误。 故选AD。 15．ABD 【解析】 【分析】

答案第6页，共15页

【详解】

A．L与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，此时三个电阻的阻值相等；当将它们连接成如图(b)所示的电路，接在该电源的两端时，L的电压小于电源的电压，由(a)图象可知，灯泡的电阻减小，则有

RLR1R2

而RL与R2并联，电压相等，可知，电流

ILI2

又

I1I2IL

得到

I12I2 I12IL

由

PUI

可得

P1PLP2

故A正确； B．由

2P1I1R1

2PLILRL

2P2I2R2

可得

P14P2

故B正确； C．由

答案第7页，共15页

U2 PR得

U2P 1由于

得

故

可知

故C错误； D．由于

则

得

而串联电路电流相等，则由

知

R1RLR1R2

RLR2R2R211RR2R1LR21R21122RL(1U)2PU223 R29R2P9P2

RLR1R2

RLR2RR1R1

L22U1并2U1

I1I2IL

PIU

答案第8页，共15页

P12(P2PL)2PL

故D正确。 故选ABD。 16．单位时间 【解析】 【详解】 略

17． 400 10 【解析】 【详解】

电动机的输出功率为P=Fv=mgv=400W,电动机热功率为

2P1UImgv220240040W，所以P1Ir40W,所以r=10Ω

18． 40 32.4 28 【解析】 【分析】 【详解】 [1]放电时间

t10h=2h 5故最大行驶路程为

s=vt=20×2km=40km

[2]自行车的功率

P=UI=36×5W=180W

速度最大时，汽车受到的拉力和阻力相等，则有

fP180N=32.4N v203.6[3]冬天行驶时，最长行驶时间

t'107000h=1.75h

58000则最大行驶路程为

答案第9页，共15页

sm=v′t′=16×1.75km=28km

【点评】

本题考查电量及功率的计算问题，要注意明确容量的意义，10Ah是指电池连续以10A放电，能持续放电1小时． 19． 3 【解析】 【详解】 [1]根据

P=I2R

可得两电阻的额定电流为

12

I1P1001A=1A R1100P22A=0.1A R2200I2则当两电器串联时允许的最大电流为0.1A，则电路的总额定功率为

2PI2(R1R2)0.12(100200)W=3W

[2]两电阻的实际功率之比为

'PR111 P2'R2220． 热效应 小 【解析】 【详解】

[1][2]电热水壶是利用了电流的热效应．根据R相同长度的电阻丝，横截面积大的电阻小。 21． 平方 正比 Q=I2Rt 【解析】 【详解】

[1][2][3]英国物理学家焦耳通过实验发现：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟电阻和通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律，其表达式为

答案第10页，共15页

L可知，相同温度下，两根同种材料、SQ=I2Rt

22． 1∶2∶4 1∶2∶4 【解析】 【详解】

I—U图线斜率表示电阻的倒数，根据图可知R1：R2：R3, =1：2：4 串联接入电路中因为电流相等

UIR，PI2R

所以都跟电阻成正比

U1∶U2∶U3=1:2:4 P1∶P2∶P3=1:2:4

23． 100 75 【解析】 【分析】 【详解】

[1]根据灯泡的铭牌所示可知，它的额定功率是

P额100W

[2]因为小灯泡工作2h消耗的电能为0.15kW·h，所以它的实际功率为

P实24． 70（68~72） B 【解析】 【分析】 【详解】

W75W t（1）[1] PQktt0，PQ与温度t之间关系的图像如图

由图可知，当温度为70C 时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化。

答案第11页，共15页

（2）[2] 根据图像说明，温度在32C~36C内，功率越大，加热越快。 故选B。 25．4Ω 【解析】 【分析】 【详解】

在相等时间里测得电热器放出的热量相等，有

UURt1R2t

RrRr1222代入数据，解得

r=4Ω

26．见解析 【解析】 【分析】 【详解】

将直流电动机接在直流电源上，用电压表测量电动机的输出电压，用电流表测量其电流，根据

PUI

求电动机的输出功率。在小汽车上固定力传感器，用以测量电动机对小汽车的牵引力。小汽车获得的速度由光电门测量，先在小汽车上固定遮光片，测量遮光片的宽度d，再通过光电计数器测出小汽车通过光电门的时间t，即可由

vd t测得小汽车的速度，求出力与速度的乘积，并与P对比分析，探究得出

PFv

所以需要的器材有：直流电源、电压表、电流表、力传感器、光电门、光电计数器，细线、导线若干、开关等。

答案第12页，共15页

27． BD 1 6 2.75 0.275

【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]因为电动机不转时，通过的电流和电压都很小，所以电流表选择A2，电压表选择V1测量误差较小，如图所示

[2]AB．因是测量电动机线圈电阻，所以电动机不能转动，故A错误，B正确； C．若使电动机两端电压达到额定值，电动机一定转动，C错误； 1D．因电表指针偏转角度大于满偏时的时读数误差最小，D正确。

3故选BD； [3]由欧姆定律可知

rU0.21 I0.2(2)[4]由题意可知，电动机正常工作时的额定电压是6V； [5]该电动机的热功率为

P热I2r0.521W0.25W

输入功率为

PUI60.5W3W

输出的机械功率为

P机PP热2.75W

答案第13页，共15页

[6]由P机mgv得到

vP2.75m/s=0.275m/s mg11028．(1) 1 (2)1.6W (3)0.96W 【解析】 【详解】

(1)电动机不动时是纯电阻电路，根据欧姆定律可知：

rU00.3V1 I00.3A(2)电动机正常工作时输入功率为：

PUI20.8W1.6W

(3)电动机的输出功率即为机械功率，根据能量守恒定律，电动机的输出功率为：

22P出UIIr1.6W0.81W0.96W

答：(1)直流电动机线圈内阻为1；

(2)该电动机正常工作时，输入的电功率是1.6W； (3)电动机的机械功率是0.96W。 29．(1) 9W；(2)2W；(3) 10W 【解析】 【详解】

(1)R1上消耗的功率

2P1IR1

代入数据得

P1=9×1W=9W

(2)电动机两端的电压

U1UIR1

代入数据得

U16V

通过R2的电流为

I2U11A R2答案第14页，共15页

则通过电动机的电流为

I1II22A

所以电动机消耗的热功率为

P热I12R2W

(3)电动机输入电功率为

P输入=I1U1=2×6W=12W

则电动机输出机械功率为

P输出=P输入-P热=12W-2W=10W

30．（1）1V（2）12V（3）9W 【解析】 【详解】

（1）设R两端的电压为UR，电动机的两端的电压为UM，则有：

UR=IR

得出：

UR=1V

（2）电源的电动势:

E=U+Ir

得出：

E=12V

（3）电动机两端的电压：

UM=U-UR UM=10V

电动机的输出功率：

P=UI-I2r

解出：

P =9W

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