高中物理1 电路中的能量转化随堂练习题

课时分层作业(十三)　电路中的能量转化

(时间：40分钟　分值：100分)

[合格基础练]

一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)

1．用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么(　　)

A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t s

B．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t s

C．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t s

D．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要8t s

B　[由公式Q＝t，煮沸一壶水所需的热量为Q＝t J。当电压变为原来的时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t s，选项A错误，B正确。当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16t s，选项C、D错误。]

2．如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是(　　)

A．导线有绝缘皮，隔热效果好

B．导线较长，散热比电烙铁快

C．导线的电阻远小于电烙铁的电阻

D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流

C　[由Q＝I2Rt可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故通电一段时间后电烙铁很烫而导线不怎么热，选项C正确。]

3．如图所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2 Ω，电路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是(　　)

A．72%　　 B．28%

C．55.6% D．44.4%

D　[电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的热功率P热＝I2(R1＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝×100%≈44.4%，D正确。]

4．电阻R和电动机串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有(　　)

A．U1＜U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2

C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2

A　[电动机是非纯电阻，其两端电压U2＞IR＝U1，B错误；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此，W1＜W2，C错误；产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A正确，D错误。]

5．现有一显示屏是由某种型号的LED灯组成的，每只灯在不同电压下发出不同颜色的光，发光时的工作电流均约为20 mA。当电压为1.4 V时发红光；当电压为1.8 V时发黄光；当电压为3.2 V时发蓝光。已知该显示屏面积为3 m2,1 m2灯的数量为1.0×104个，则当整个显示屏上所有LED灯都发光时，LED灯的总电功率最接近(　　)

A．1×102 W B．1×103 W

C．1×104 W D．1×106 W

B　[总LED灯的个数为3×104个，假设全部都发红光，则总功率为P＝nIU＝3×104×0.02×1.4 W＝840 W，如果都发蓝光，则P′＝nIU′＝3×104×0.02×3.2 W＝1 920 W，因此答案应该为B。]

6．如图所示为甲、乙两灯泡的I­U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为(　　)

A．15 W、30 W B．30 W、40 W

C．40 W、60 W D．60 W、100 W

C　[由图像可知，当U＝220 V时，通过甲、乙两灯的电流分别为I甲＝0.18 A、I乙＝0.27 A，则P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正确。]

二、非选择题(14分)

7．一台线圈电阻为2 Ω的电动机接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率。

[解析]　电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率

P′＝IU＝10×110 W＝1 100 W

发热功率P热＝I2R＝102×2 W＝200 W

转化成的机械功率P＝P′－P热＝1 100 W－200 W＝900 W

机械效率η＝×100%＝×100%≈82%。

[答案]　1 100 W　200 W　900 W　82%

[等级过关练]

一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)

1．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近(　　)

A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·h

C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h

B　[因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W和10 W，则每户家庭每天节省的电能为(60－10) × 10－3 ×2×6 kW·h＝0.6 kW·h，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365 kW·h＝8.76×1010 kW·h，B正确，A、C、D错误。]

2．如图所示，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

C　[灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，选项C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错误。]

3．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V　10 W”，B灯“60 V　60 W”，C灯“20 V　20 W”，D灯“20 V　20 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是(　　)

A．PB>PD>PA>PC B．PB>PA>PD＝PC

C．PB>PD>PC>PA D．PA>PC>PD>PB

B　[由R＝可知，灯的电阻RA＝10 Ω，RB＝60 Ω，RC＝RD＝20 Ω，C、D并联部分的电阻为R并＝10 Ω，电路中RB>RA＝R并，由串联电路的功率关系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝，故PB>PA>PD＝PC，B正确。]

4.(多选)如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定电压，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是(　　)

A．L1亮度不变，L2变暗

B．L1变暗，L2变亮

C．电路消耗的总功率减小

D．经过滑动变阻器的电流减小

BCD　[当滑动变阻器的触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，R总变大，I总减小，由P1＝IR1知L1实际功率变小，即亮度变暗；U并＝U－I总R1变大，由P2＝知L2的实际功率变大，L2变亮，P总＝UI总变小，I变＝I总－I2 ，由于I2变大，所以I变变小。]

二、非选择题(本题共2小题，共26分)

5．(12分)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60 kg，g取10 m/s2)

[解析]　设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态。该状态下，扶梯自身移动所需功率为

P1＝IU＝5×380 W＝1 900 W＝1.9 kW，

n个人以恒定速度v＝0.4 m/s向上移动所需功率为

P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0 kW，

所以n＝＝＝25(人)。

[答案]　25人

6．(14分)如图是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到稳压电源上，当开头接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的，电流为1.40 A，已知分压电阻的阻值是R＝100 Ω。求：

(1)保温时，电阻R两端的电压；

(2)稳压电源输出的电压；

(3)电热丝的额定功率。

[解析]　(1)电阻R两端的电压为

UR＝IR＝1.40×100 V＝140 V。

(2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则

r＝·

解得：r＝50 Ω。

所以电源电压为

U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50) V＝210 V。

(3)电热丝的额定功率为

P＝＝ W＝882 W。

[答案]　(1)140 V　(2)210 V　(3)882 W