粤教版 (2019)必修 第三册第一节 电路中的能量练习题

高中物理粤教版〔2021〕必修第三册第五章电能与能源的可持续开展-第一节电路中的能量优化练习

一、单项选择题

1.一个电阻R和一个电动机M串联接在电动势为E，内电阻为r的直流电源上，电路中的电流为I，电动机正常转动，电阻R两端的电压为U1  ， 电功率为P1  ， 电动机两端的电压为U2  ， 电功率为P2  ， 那么以下关系式正确的选项是〔   〕           

A. U1=E－Ir                               B. U2=IR                               C. P1=EI                               D. P2=U2I

2.某学习小组在探究闭合电路的电源的输出功率随电流变化时，得到如下图电源输出功率随电流变化的关系图像，图像为开口向下抛物线的一局部，通过图像可以判断〔   〕 

A. 电源的内阻消耗的最大功率为9 W B. 输出功率最大时，外电路的总电阻为4 Ω
C. 电源的效率最大为50% D. 电源的电动势为12 V

3.华为P30 Pro   ，用自己新的吉尼斯世界纪录告诉全世界什么叫中国科技。其中4200毫安时超大电池+40W华为超级快充，极速充电每30秒充1%，30分钟70%，充电速度是苹果iPhone X的4倍，碾压苹果！现用40W华为快充为一   电池充电，等效电路如下图，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，   电池的内阻为r，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 电能转化为化学能的功率为UI B. 充电器输出的电功率为UI＋I2r
C. 充电器输出的电功率为UI－I2r D. 充电器的充电效率为

4.微型吸尘器的直流电动机内阻一定，把它接入电压为U1=0.2V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I1=0.4A；假设把电动机接入电压为U2=2.0V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I2=1.0A，那么〔   〕           

A. 电动机线圈的电阻为2Ω                            B. 电动机正常工作时的输出功率为0.5W
C. 电动机的效率为75%                                  D. 电动机正常工作时线圈在1min内产生的焦耳热为120J

5.图为某型号的海尔电热水器铭牌，其正常工作时电流约为〔   〕 

A. 5A                                       B. 7A                                       C. 10A                                       D. 15A

6.两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流，两电热器的实际电功率之比 为〔   〕 

A. 4：3                                   B. 4：9                                   C. 8：9                                   D. 16：9

7.一块   电池的反面印有如下图的一些符号，另外在   使用说明书上还写有“通话时间3 h，待机时间100 h〞，那么该   通话和待机时消耗的功率分别约为〔   〕 

A. 1.8 W，5.4×10-2W  B. 3.6 W，0.108 W
C. 0.6 W，1.8×10-2W  D. 6.48×103 W，1.94×102W

8.一质量为m，电阻为R的长方形〔长为a，宽为b〕的金属线框，放在光滑的水平面上，磁感应强度为B的匀强磁场垂直水平面向下，磁场只存在虚线左侧，其俯视图如下图。线框在水平恒力F的作用下，静止开始向右运动，直到完全出磁场区域，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 感应电流方向为逆时针                                   B. 线框可能匀加速出磁场
C. 假设线框匀速出磁场，那么产生的焦耳热为Fa   D. 假设线框匀速出磁场，那么拉力F的功率可能为P=

9.某同学采用如下图的电路给一个小电动机供电，电动机线圈的电阻为r，电动机正常工作时，电压表的示数为U，电流表的示数为I。电流表和电压表均可视为理想电表，电动机的机械功率为〔   〕 

A.                                       B. I2r                                      C. UI－I2r                                      D. UI

10.以下用电器中，主要利用电流的热效应工作的是〔   〕           

A. 电风扇                               B. 电动机                               C. 抽油烟机                               D. 电热毯

11.电阻接一直流电，通过4A的电流时热功率为P，假设换接一正弦交流电，它的热功率变为 ，那么该交流电电流的最大值为(   )           

A. 4A                                      B. 6A                                      C. 2A                                      D. 

12.以下关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的选项是〔   〕           

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.  适用于任何电路，而 只适用于纯电阻电路
C. 在非纯电阻电路中，
D. 焦耳热 适用于任何电路

二、填空题

13.如下图，电源电动势E=14V．内阻r=1Ω，小灯泡标有“2V，4W〞，电动机内阻r′=0.5Ω，当变阻器阻值为1Ω时，电灯和电动机均为正常工作，那么：电动机两端的电压为________ V，电动机输出的机械功率为________ W． 

14.电源的电动势为4.5V，内电阻为1.5Ω，外电路接一个3.0Ω的电阻，这时流过电源的电流为________ A，路端的电压为________ V．   

15.如下图，电源的内阻r=2.0Ω，电阻R=8.0Ω，开关闭合后，电流表示数I=0.30A，那么电源的电动势E=________V； 在t=10s时间内，电阻R产生的热量Q=________J．
 

16.如下图的电路中，电源的电动势为6V，定值电阻为5Ω，电流表和电压表均是理想电表．开关S闭合后，电压表的示数为5V，那么电流表的示数为________A，电源内阻为________Ω．
 

三、综合题

17.如图示电路中，电源提供的电压U=8V，D为直流电动机，其电枢线圈电阻R=3Ω，电阻R′=4Ω，当电动机正常工作时，电压表示数UV为0.8V。求： 

〔1〕通过电动机的电流I是多大？   

〔2〕电动机输入的电功率P入为多少？   

〔3〕电动机的热功率P热和机械功率P出各是多少？   

18.  〔1〕一个小型电动机，线圈电阻是 ，当它两端所加的电压为100V时，通过的电流为2A，这台电动机10秒钟所做的机械功的大小为________焦耳。   

〔2〕求以下图AB局部电路中总电阻的最大值是________ 。 

19.由小型直流电动机和小灯泡组成的电路，小灯泡L上标有“3V，4.5W〞字样，电动机线圈电阻r=1Ω，将其接在20V的电路中，开关闭合时，小灯泡和电动机均恰好正常工作。求： 

〔1〕电路中电流强度；   

〔2〕电路的总功率；   

〔3〕电动机的输出功率。   

参考答案

1.【答案】 D  

【解析】A．由闭合电路欧姆定律可知

A不符合题意；

B．电动机为非纯电阻，不能用欧姆定律求电流和电压的关系，B不符合题意；

C．EI求解的为电源的总功率，C不符合题意；

D．电动机的功率P2=U2I，D符合题意。

故答案为：D。

2.【答案】 D  

【解析】D．由图可知，当电流为1.5A时电源的输出功率最大，这里内耗功率等于输出功率为9W，电源的效率为50%，这时电源总功率为18W，根据P=IE可得，电源的电动势：

D符合题意；

B．由P=I2r可知，电源的内阻为4Ω，由于不能明确外电路是否为纯电阻电路，故无法求得外电路的总电阻大小，B不符合题意；

A．由P=I2r可得，随着电流的增大，电源内阻消耗的最大功率增大，当电流I=3A时，输出功率为零，内阻消耗的功率：P=I2r=32×4W=36W

A不符合题意；

C．根据闭合电路欧姆定律可知，随着电流的减小，电源的外电阻增大，根据电源效率公式可知，

外电阻增大，电源的效率增大，最大可以接近100%，C不符合题意；

故答案为：D。

3.【答案】 D  

【解析】A．由于锂电池中存在内阻，故充电过程中电能转化为化学能和热能，由能量守恒定律得：UI=I2r+P，故转化为化学能的功率为：P=UI-I2r

A不符合题意；

BC．充电器输出的功率为：P=UI，B、C不符合题意；

D．充电的效率为：   ， D符合题意；

故答案为：D。

4.【答案】 C  

【解析】A．电动机不转时，设线圈电阻为R，那么 ，A不符合题意；

B．电动机正常工作时消耗的电功率为

电动机正常工作时线圈电阻损耗的电功率为

电动机正常工作时输出功率为 ，

B不符合题意；

C．电动机正常工作时效率为 ，C符合题意 ；

D．电动机正常工作时线圈在1min内产生的焦耳热为 ，D不符合题意。

故答案为：C。

5.【答案】 B  

【解析】该电热水器的额定功率为1500W，额定电压为220V，那么正常工作时的电流为

故答案为：B。

6.【答案】 C  

【解析】正弦交流电的有效值

根据功率公式P=I2R得到

故答案为：C。

7.【答案】 C  

【解析】由图知 , ．通话时 ，由 ， 得 .同理待机时 ， ，C对．

故答案为：C

8.【答案】 C  

【解析】A．根据楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向，A不符合题意；

B．线框出离磁场时受到向左的安培力，由牛顿第二定律

那么随着速度的增加，加速度逐渐减小，可知线框不可能匀加速出磁场，B不符合题意；

C．假设线框匀速出磁场，那么由能量关系可知，产生的焦耳热等于外力做功，即Q=Fa，C符合题意；   

D．假设线框匀速出磁场，那么拉力等于安培力，即

那么

那么拉力的功率   ， D不符合题意。

故答案为：C。

9.【答案】 C  

【解析】电动机消耗的总功率P=IU

电动机的热功率：Pr＝I2r

那么输出的机械功率P输出=P-Pr=IU- I2r

故答案为：C。

10.【答案】 D  

【解析】A．电风扇用电动机带开工作，利用了电流的磁效应，主要将电能转化为机械能，A不符合题意。

B．电动机是根据通电导线在磁场中受到磁场力作用而工作的，电动机工作时主要把电能转化为机械能，B不符合题意。

C．抽油烟机利用电动机带开工作，利用了电流的磁效应，C不符合题意。

D．电热毯利用了电流的热效应，D符合题意。

故答案为：D.

11.【答案】 A  

【解析】先根据直流电通过电阻的功率和交流电通过时功率之比。求解出交流电的有效值，再根据有效值求最大值。根据有效值的物理意义， I2R=〔 〕2R，

所以Im=4A

故答案为：A.

12.【答案】 A  

【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，A错误，符合题意；公式 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 ，可以推到出 ，所以 只能适用于纯电阻电路，B不符合题意；在不是纯电阻的电路中，UI表示的是总的功率的大小，而 只是电路中发热的功率，还有对外做功的功率的大小，所以 ，所以C不符合题意；焦耳热 适用于任何电路中的焦耳热量的计算，D不符合题意．

故答案为：A

13.【答案】 8；14  

【解析】解：〔1〕灯泡正常工作，电路电流I=IL= = =2A，

电动机两端电压UM=E﹣Ir﹣IR﹣UL=14﹣2×1﹣2×1﹣2=8V；〔2〕电动机的输入功率PM=UMI=8×2=16W，

热功率PQ=I2r′=22×0.5=2W，

电动机的机械功率P机=PM﹣PQ=16﹣2=14W；故答案为：8，14．

14.【答案】1；3 

【解析】解：根据闭合电路欧姆定律得：
I= =
路端的电压为：
U=IR=1×3V=3V
故答案为：1，3
15.【答案】3.0；7.2 

【解析】解：开关闭合后，根据闭合电路欧姆定律得：
电源的电动势 E=I〔R+r〕=0.30×〔8.0+2.0〕V=3.0V，
在t=10s时间内，电阻R产生的焦耳热 Q=I2Rt=0.302×8.0×10J=7.2J
故答案为：3.0，7.2．
16.【答案】1；1 

【解析】电路电流 根据闭合电路的欧姆定律，有：E=U+Ir
即：6=5+1r解得：r=1Ω
故答案为：1       1
17.【答案】 〔1〕解：通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同，那么
〔2〕解：电动机两端电压    

电动机输入的电功率
〔3〕解：电动机的发热功率    

电动机的机械功率，也就是电动机的输出功率

【解析】1.串联电路， 电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同 ， ；
2.根据串联电路电压关系， ，所以 ；
3.热功率计算式，   ， 机械功率=总功率-热功率，即 。

18.【答案】 〔1〕1980
〔2〕6  

【解析】〔1〕电动机消耗的的总功率

线圈消耗的热功率 所以，电动机对外做功的功率

那么10秒钟所做的机械功 〔2〕设滑片以上局部的电阻为x，那么滑片以下局部的电阻为(6-x)，其中 ，那么总电阻

当x=5时，R取最大值：

19.【答案】 〔1〕解：小灯泡恰好正常发光，所以电路中的电流为
〔2〕解：电路的总功率为
〔3〕解：电动机消耗的电功率为    

电动机的热功率为

故电动机的输出功率为

【解析】〔1〕灯泡恰好正常发光，利用额定功率和额定电压可以求出灯泡的电流大小；
〔2〕由于知道电路中的电压和电流，利用功率的表达式可以求出电路总功率的大小；
〔3〕由于电路中的总功率等于灯泡的功率和发电机的电功率之和，利用总功率减去灯泡的功率可以求出发动机的电功率；利用热功率的表达式可以求出发动机热功率的大小，利用发动机的电功率和热功率之差可以求出机械功率的大小。