人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化课堂检测

课时跟踪检测(十七)  电路中的能量转化

A组—重基础·体现综合

1．白炽灯的工作原理是利用电流的热效应，电流通过金属丝使温度升高，达到炽热，从而发光。图1家用电器中哪一样电器也是利用电流的热效应工作的(　　)

图1

解析：选B　微波炉、电风扇、电视机都是非纯电阻元件，而电饭煲是纯电阻元件利用电流的热效应工作，A、C、D错误，B正确。

2.R1和R2分别标有“2 Ω　1.0 A”和“4 Ω　0.5 A”，将它们串联后接入电路中，如图2所示，则此电路中允许消耗的最大功率为(　　)           图2

A．1.5 W　　　　　　　　 B.3.0 W

C．5.0 W  D．6.0 W

解析：选A　串联电路中各用电器电流相同，最大允许电流应等于0.5 A，由P＝I2R，可知R1和R2在最大允许电流时的功率分别为0.5 W、1 W，故A项正确。

3．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　)

A．电流做功越快，电功率越大，电路中产生的焦耳热一定越多

B．在非纯电阻电路中，UI＞I2R

C．电功W＝UIt只在纯电阻电路中适用

D．电热Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用

解析：选B　电流做功越快，电功率越大，但是电路中产生的焦耳热不一定多，一是没有说明时间，二是没有说明电路是不是纯电阻电路，故A错误；在非纯电阻电路中消耗的电能一方面转化为内能，另一方面转化为其他形式的能，即有W电＝W其他＋Q，其中W电＝UIt，Q＝I2Rt，所以有W电＞Q，即有UIt＞I2Rt，所以UI＞I2R，故B正确；电功公式W＝UIt是对一切电路都适用，故C错误；电热公式Q＝I2Rt适用于一切电路，故D错误。

4．HWCP60型无线充电器的输出额定电压为5 V，输出额定电流为2 A，某款手机的电池容量为4 200  mA·h，输入额定电压为3.82 V，则(　　)

A．无线充电器的内阻为2.5 Ω

B．无线充电器以额定电流工作时，发热功率为10 W

C．手机电池充满电时，储存的化学能约为5.8×104 J

D．将手机电池从零电量充至满电量时，消耗的总电能约为5.8×104 J

解析：选C　充电器的线圈电阻和充电器发热功率无法用题中信息求出，A、B错误；根据公式E化＝qU，代入数据解得E化＝4.2×60×60×3.82 J＝5.8×104 J，C正确；充电过程还有额外的电池发热、充电器发热等，所以消耗的电能大于5.8×104 J，D错误。

5．一块手机电池的背面印有如图3所示的一些符号，另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3 h，待机时间100 h”，则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为(　　)

图3

A．1.8 W,5.4×10－2 W  B．3.6 W,0.108 W

C．0.6 W,1.8×10－2 W  D．6.48 W,1.94 W

解析：选C　由题图知U＝3.6 V，q＝500 mA·h，通话时间t＝3 h，由W＝Uq，P＝得P＝0.6 W；同理待机时间t′＝100 h，P′＝1.8×10－2 W，C对。

6．由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸。为安全起见，中国民航总局做出了如表相关规定。某款移动电池(锂离子电池)的参数如图4和下表所示，下列说法正确的是(　　)

图4

A．25 000 mA·h中的mA·h是能量的单位

B．这款移动电池充满电后所储存的总化学能为92 500 W·h

C．乘飞机出行时，这款移动电池可以直接随身携带

D．这款移动电池理论上能给3 200  mA·h的手机最多充电7次

解析：选C　根据q＝It可知，mA·h是电量的单位，故A错误；这款移动电池充满电后所储存的总化学能为W＝UIt＝Uq＝25 A·h×3.7 V＝92.5  W·h，故B错误；根据B项分析可知，乘飞机出行时，这款移动电池可以直接随身携带，故C正确；这款移动电池理论上能给3 200 mA·h的手机最多充电N＝≈6.6，故最多充电6次，故D错误。

7．电动平衡车因其便利性被年轻人所喜欢，变成了日常通勤的交通工具。平衡车依靠人体重心的改变，来实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。下表所示为某款电动平衡车的部分参数，若平衡车以最大速度行驶时，电机恰好达到额定功率，则下列说法中正确的是(　　)

A.电池最多输出的电能约为1 800 J

B．充满电的平衡车以额定功率行驶的最长时间约为2 h

C．该平衡车以最大速度行驶时牵引力约为60 N

D．该平衡车在标准情况下能行驶的最大里程约为3 km

解析：选B　电池最多输出的电能为W＝qU＝50 000×10－3×3 600×36 J＝6.48×106 J，故A错误；由储存的电能除以额定功率可求得时间为t＝ s＝7 200 s＝2 h，故B正确；根据功率公式，则有F＝＝ N＝216 N，故C错误；由电池总电量除以百公里标准耗电量即可求得行驶里程x＝×100 km＝30  km，故D错误。

B组—重应用·体现创新

8.(多选)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后保温状态。如图5所示是电饭锅电路原理示意图，K是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是(　　)

图5

A．其中R2是供加热用的电阻丝

B．当开关K接通时电饭锅为加热状态，K断开时为保温状态

C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，则R1∶R2＝2∶1

D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时一半，则R1∶R2＝(－1)∶1

解析：选ABD　由P＝得：当接通K时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开K时，电阻变大，功率变小，处于保温状态。由上可知，R2是供加热用的电阻丝，故A、B正确；要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，由P＝I2R可得：电阻R2在保温与加热状态下的电流之比为1∶ ，所以(R1＋R2)∶R2＝∶1。则R1∶R2＝(－1)∶1，故C错误，D正确。

9．如图6，电路中8个电阻的阻值r相同，r＝1 Ω，另3个电阻阻值均为R＝4 Ω，还有一个电阻阻值R0＝2 Ω，将a、b与电源相连，电路中总电流为2 A，则电路消耗的总功率为P，其中R0上消耗的功率为P0，则(　　)

图6

A．P＝24 W，P0＝ W

B．P＝12 W，P0＝ W

C．P＝16 W，P0＝ W

D．P＝16 W，P0＝ W

解析：选C　2r与R0串联的总电阻为4 Ω，再与R并联的电阻为2 Ω，等于R0的电阻值，依此类推，ab间的总电阻为R总＝2r＋R0＝2R0＝4 Ω，根据P＝I2R知电路消耗的总功率为P＝IR总＝22×4 W＝16 W；R0的电流与总电流的关系为＝××＝，则得I0＝I总＝×2 A＝ A，R0上消耗的功率为P0＝IR0＝×2 W＝W，故选C。

10.如图7所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r＝1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体重20 N，不计摩擦力，则(　　)

图7

A．电动机的机械功率为5 W

B．电动机的电功率为1 W

C．物体匀速上升时的速度为0.2 m/s

D．电动机的热功率为4 W

解析：选C　电动机的热功率P热＝I2r＝1 W，电动机消耗的总功率P＝UI＝5 W，电动机的机械功率也就是输出功率P出＝P－P热＝4 W，故A、B、D错误；电动机的机械功率等于绳子拉力的功率，物体匀速上升时有P出＝FTv＝mgv，物体匀速上升时的速度为v＝＝ m/s＝0.2 m/s，故C正确。

11．有一小型直流电动机，把它接入U1＝0.3 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流为I1＝0.6 A；若把电动机接入U2＝3.0 V的电路中时，电动机正常工作，工作电流是I2＝1.0 A，求：

(1)电动机正常工作时的输出功率是多少；

(2)如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大。

解析：(1)当U1＝0.3 V，I1＝0.6 A时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机的内电阻为r＝＝0.5 Ω，

当U2＝3.0 V，I2＝1.0 A时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻，则电动机的输出功率为P出＝U2I2－Ir＝2.5 W。

(2)当电动机正常工作被卡住时，电动机又为纯电阻，其热功率为P热＝＝18 W。

答案：(1)2.5 W　(2)18 W

12．(2021·山东聊城检测)太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，人们正致力研究着。有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积为600 cm2，太阳能电池电动势为30 V，内阻为3 Ω。现使玩具汽车在水平路面上匀速行驶，其太阳能集光板正对太阳，测得电流强度为2 A。已知电动机的直流电阻为2 Ω，太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率为1.6×103 W/m2。

(1)求玩具汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率；

(2)这辆玩具汽车的总重为80 N，在水平路面上行驶的阻力是车重的0.2倍，这辆玩具车在水平路面上的最大速度是多大？

解析：(1)玩具汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率

P1＝EI＝30×2 W＝60 W

太阳能集光板的接收功率

P2＝600×10－4×1.6×103  W＝96 W

太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为

η＝×100 %＝62.5 %。

(2)玩具汽车以最大速度匀速行驶时，f＝F＝0.2G，

电动机的输出功率为P出＝EI－I2(r＋R)＝Fv，

解得v＝2.5 m/s。

答案：(1)62.5%　(2)2.5 m/s