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高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化综合训练题
展开这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化综合训练题，共23页。试卷主要包含了单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．三个电阻R1、R2、R3并联后，接入电源，每个电阻的伏—安特性曲线如图所示，则下列说法错误的是( )
A．R1>R2>R3B．通过三个电阻的电流I1
【解析】A．I-U图象中，斜率越大，电阻越小，故R1>R2>R3，故A正确，不符合题意；
B．并联电路电压相等，根据欧姆定律可知，电阻越大，电流越小，则I1
故选D。
2．下列说法中错误的是( )
A．额定功率大的用电器，消耗的电能一定多B．电功率越大的用电器，电流做功越快
C．电功率小的用电器，电流做功不一定少D．相同时间内，电流做功多的用电器电功率大
【答案】A
【解析】A．根据公式
W=Pt
可知功率大的用电器如果工作时间短，则做功不一定多，A错误；
B．电功率反应电流做功快慢的物理量，电功率大的用电器，电流做功快，B正确；
C．根据公式
W=Pt
电功率小的用电器，在做功时间足够长的情况下同样可以做功多，C正确；
D．电功率反应电流做功快慢的物理量，在相同时间内做功多的电流做功快，功率大，D正确。
故错误的选A。
3．某品牌的电动汽车电池储能为60，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8，则该电动汽车( )
A．充电时间约为6hB．匀速行驶时输出的功率为10
C．匀速行驶时所受的阻力大小为500ND．匀速行驶时每秒消耗的电能为
【答案】C
【解析】A．根据公式
计算出充电时间为
A错误；
B．匀速行驶的时间为
匀速行驶时输出的功率为
B错误；
C．电动车匀速行驶时的速度为30 m/s，电动车所受阻力和牵引力相等，则
C正确；
D．匀速行驶时每秒消耗的电能为
D错误。
故选C。
4．把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间t内产生的热量为Q2，则( )
A．Q1：Q2=1：4B．Q1：Q2=4：1C．Q1：Q2=1：2D．Q1：Q2=2：1
【答案】A
【解析】设每根电阻丝的电阻为R，当两电阻并联时，总电阻为
当两电阻串联时，总电阻为
电压和时间一定，根据焦耳定律有
可得
故选A。
5．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫。如图所示为某品牌扫地机器人，已知其工作时额定电压为，额定功率为，充电时额定电压为，额定电流为，充电时间约为，锂电池容量为，则下列说法正确的是( )
A．电池容量是指电池储存电能的大小B．机器人正常工作的电流为
C．机器人充满电时储存的化学能为D．机器人充满电后一次工作时间约为
【答案】D
【解析】A．电池容量5200mAh的单位为电荷量的单位，所以电池容量是指电池储存电荷量的大小，A错误；
B．机器人正常工作的额定电压为，额定功率为，则根据
P = UI
可计算出
I = 4A
则机器人正常工作的电流为4A，B错误；
C．由题知锂电池容量为，机器人工作时额定电压为，则可计算出机器人充满电时储存的总电能为
E = qU= 78Wh
由能量守恒定律可知总化学能为78Wh，C错误；
D．机器人充满电后一次工作时间最多为
t = = h = 1.3h
D正确。
故选D。
6．“抗疫”期间，关键区域用机器人运送防疫物资，从而降低了感染的风险。某机器人电动机的额定工作电压为36 V，正常工作时的额定功率为90 W，其所用锂电池的容量为5 000 mAh，当机器人工作到电池剩余容量为总容量的10%时会停止工作，然后自动充电。下列说法正确的是( )
A．机器人正常工作时的电流为0.4 A
B．机器人的内电阻为14.4 Ω
C．机器人可以连续正常工作的时间为108 min
D．机器人充满电后正常工作期间总共消耗的电能为6.48×105 J
【答案】C
【解析】A．机器人正常工作时的电流
A错误；
B．若机器人工作电路为纯电阻电路，内电阻
但机器人工作电路不是纯电阻电路，B错误；
C．由
Q=It
可得，机器人可以连续正常工作的时间为
C正确；
D．机器人充满电后正常工作期间总共消耗的电能
D错误。
故选C。
7．如图所示，横截面都是正方形的三段导体，它们的材料和长度都相同，导体B刚好能嵌入导体A，导体C刚好能嵌入导体B，现将三段导体串联接入到同一电路中，则( )
A．导体C的电阻最大
B．导体A两端的电压最大
C．导体B消耗的电功率最大
D．三段导体在相等时间内产生的热量相等
【答案】D
【解析】A．由题知三个电阻的电阻率相同，长度l相同，根据电阻定律
可知比较横截面积S即可比较三者电阻的大小，由几何知识得
所以三个电阻的阻值相等，故A错误；
BCD．由于三个电阻串联且阻值相等，故根据串联电路的特点，则流过它们的电流相等，各自两端的电压，消耗的电功率，在相等时间内产生的热量均相等，故BC错误，D正确。
故选D。
8．风能是清洁能源，利用风力发电机可以将风能转化为电能。某风力发电机的叶片转动时可形成半径为20 m的圆面，风速垂直圆面且大小恒为10 m/s，空气密度取1.2 kg/m3，若该发电机能将此圆面内10%的空气动能转化为电能，则其发电功率约为( )
A．75 kWB．25 kWC．7.5 kWD．3.75 kW
【答案】A
【解析】设在∆t时间内垂直吹到圆面上的空气质量为∆m，则有
又因为
由
可得该风力发电机的发电功率为
整理并代入数据可得
故选A。
9．某品牌电吹风机内部构造电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于吹冷风、吹热风、停机三种工作状态。理想变压器原、副线圈的匝数分别为、。该电吹风的各项参数如下表所示( )
A．吹热风时仅触片P的c与b接触
B．变压器原、副线圈匝数比
C．小风扇的内阻为8
D．电吹风正常工作吹热风时，输入电流约为1.8A
【答案】C
【解析】A．当触片P与触点b、c接触时，电路中只有电动机自己工作，电吹风机送出来的是冷风，故A错误；
B．根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系
故B错误;
C．小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率,则风扇消耗内阻消耗的功率为
60W-52W=8W
通过小风扇的电流
所以小风扇的内阻为
故C正确；
D．电热丝消耗的功率P'=400W-60W=340W，所以电流
故D错误。
故选C。
10．一个电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同的时间内( )
A．电炉和电动机产生的电热不相等B．电动机消耗功率等于电炉消耗功率
C．电炉两端电压小于电动机两电压D．电炉和电动机两端电压相等
【答案】C
【解析】A．对于电炉电路和电动机电路，焦耳定律都适用，根据焦耳定律得，电炉和电动机的电阻相同，电流相同，则在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等，故A错误；
B．电动机消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为机械能，电炉消耗的电能全部转化为内能，而相等时间内它们产生的热量相等，则在相同的时间内，电动机消耗的电能大于电炉消耗的电能，电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，故B错误；
CD．设电流为I，则电炉两端电压，电动机两端电压，所以，即电炉两端电压小于电动机两端电压，故C正确，D错误。
故选C。
11．如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r。当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是( )
A．电源的输出功率为IE-I2rB．电动机的输出功率为IE-I2R
C．电动机的额定电压为IRD．整个电路的热功率为I2(R0+R)
【答案】A
【解析】A．电源的输出功率为总功率减去电源内阻消耗的功率，即
P1=IE-I2r
A正确；
B．电动机的输出功率为电动机的电功率减去电动机内阻消耗的功率，即
P2=UI-I2R
其中U为电动机两端的电压，为
故
B错误；
C．电动机不是纯电阻电路，额定电压U>IR，C错误；
D．整个电路的热功率为
P热=I2(R0+R+r)
D错误。
故选A。
12．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。机场严禁携带能量超过的充电宝搭乘飞机。某品牌充电宝的铭牌标志如图所示，其中有部分数据因磨损而显示不出。下列说法正确的是( )
A．相当于使的物体升高增加的重力势能
B．该充电宝充电时输入的功率为
C．满电时输出端1、2同时输出大约能使用
D．该充电宝不能被携带乘机
【答案】C
【解析】A．将质量为的物体提升时重力势能的变化量
二者不相等，故A错误；
B．该充电宝充电时输入的功率为
故B错误；
C．该充电宝满电时输出端1、2同时输出，输出总电流为，则有
故C正确；
D．该充电宝具有能量为
则该充电宝能被携带乘机，故D错误。
13．一根长度为，横截面为正方形(边长为)的电阻丝1接在电源两端，电源电动势和内阻恒定，相同材料、质量相等、横截面为圆(直径为)的电阻丝2与电阻丝1接在同一电源上，不考虑温度对电阻率的影响，则下列说法正确的是( )
A．电阻丝2的阻值是电阻丝1的
B．电阻丝2两端的电压小于电阻丝1两端的电压
C．单独接电阻丝2时电源的输出功率比单独接电阻丝1时电源的输出功率大
D．两电阻丝分别与电源相接时在相同时间内产生的热量可能相等
【答案】D
【解析】A．两电阻丝材料、质量相同，故体积也相同，电阻丝1的横截面积为，电阻丝2的横截面积为，可知电阻丝2的横截面积小，长度大，根据电阻定律可知电阻丝2的阻值是电阻丝1的，故A错误；
B．串联电流相同，因为电阻丝2电阻大，所以两端电压更大，故B错误；
C．由于无法判断电阻丝的电阻和电源内阻哪个大，因此无法判断电源的输出功率大小，故C错误；
D．两电阻丝阻值的乘积等于电源内阻的平方时，两电阻丝分别与电源相接消耗的热功率相等，故D正确。
故选D。
14．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．4QB．2QC．D．
【答案】B
【解析】依题意，有
则，条件变化时，有
故选B。
15．一个小型电动机加上2V电压，电动机没有转动，测得电流为1A；加上12V电压，观察到电动机转动了，则此时流过电动机的电流( )
A．小于6AB．大于6AC．等于6AD．无法确定
【答案】A
【解析】电动机没有转动时是纯电阻电路，根据
得该电动机线圈的电阻为
电动机转动时，电路中消耗的总功率为
故热功率小于总功率
即
故A正确，BCD错误。
故选A。
16．某同学用如图所示的电路进行电动机M的输出功率的研究，其实验步骤如下所述，闭合开关后，调节滑动变阻器，电动机未转动时，电压表的读数为U1，电流表的读数为I1；再调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为U2，电流表的读数为I2，则此时电动机的输出功率为( )
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】电动机不转时，可得电动机的内阻为
电动机转动后，其输出功率为
故选D。
17．电源、电阻箱、电压表与开关连接成如图所示的电路。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值R2.0Ω时，电压表示数为2.00V。当电阻箱接入电路的阻值R=2.0Ω时，电阻箱的热功率P为( )
A．1.0WB．1.5WC．2.0WD．2.5W
【答案】C
【解析】电阻箱的热功率为
C正确。
故选C。
二、多选题
18．如图所示，一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E=10V，内阻r=1Ω。闭合开关，电动机正常工作时，用理想电压表测出电动机两端电压U=5V，已知电动机线圈的电阻RM=1Ω，则下列说法中正确的是 ( )
A．通过电动机的电流为B．电阻R的电压为4.5V
C．电源的输出功率为5WD．电动机的输出功率为2.25W
【答案】BD
【解析】A．根据闭合电路欧姆定律，有
解得
故A错误；
B．电阻R的电压为
故B正确；
C．路端电压为
电源的输出功率为
故C错误；
D．电动机的输入功率
电动机的热功率
电动机的输出功率
故D正确。
故选BD。
19．如图是某款新能源汽车铭牌上的部分内容，该车充电器的充电效率为90%，从没电充到额定容量的80%，正常充电需要8h，快充状态下仅需0.8h。下列说法正确的是( )
A．充80%的电需要消耗约60kWh的电能
B．汽车行驶时，电池的化学能全部转化为机械能
C．快充时的电功率为正常充电时电功率的10倍
D．汽车在水平面加速时，若实际功率保持不变，则加速度减小
【答案】ACD
【解析】A．设充电80%的电需要消耗电能为，则有
故A正确；
B．汽车行驶时，电池的化学能大部分转化为机械能，一部分转化为内能，故B错误；
C．从没电充到额定容量的80%，正常充电需要8h，快充状态下仅需0.8h，由功率公式
可知快充时的电功率为正常充电时电功率的10倍，故C正确；
D．由功率公式
可知汽车在水平面加速时，速度增大，实际功率保持不变，牵引力减小，由牛顿第二定律
可知汽车的加速度减小，故D正确。
故选ACD。
20．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数。若该车在额定状态下以最大速度行驶，不计自行车自身的机械损耗，则( )
A．电动机的输入功率为432WB．电动机的内电阻约等于2Ω
C．该车获得的牵引力约为78ND．该车受到的阻力约为54N
【答案】AD
【解析】A．额定电压36V，额定电流12A，则电动机的输入功率为
故A正确；
B．额定输出功率300W，则
所以
可得
故B错误；
CD．车在额定状态下以最大速度行驶时，牵引力等于阻力。所以
故C错误，D正确。
故选AD。
21．电动汽车由于节能环保的重要优势，越来越被大家认可。电动汽车储能部件是由多个蓄电池串联叠置组成的电池组，如图所示。某品牌电动小轿车蓄电池的数据如下表所示。下列说法正确的是( )
A．电池容量的单位Ah就是能量单位B．电池容量的单位Ah就是电量单位
C．该电池组充电时的功率为8.4kWD．该电池组充满电所储存的能量约为1.4×108J
【答案】BCD
【解析】AB．根据q=It，则电池容量的单位Ah就是电量单位，所以A错误；B正确；
C．该电池组充电时的功率为
所以C正确；
D．该电池组充满电所储存的能量约为
所以D正确；
故选BCD。
22．家用灯暖型浴霸的电路如图所示，其中照明灯额定电压为、额定功率为；四只相同的取暖灯额定电压均为、额定功率均为；排气扇电机的内阻为。当将浴霸接入的交流电路中时，闭合全部开关后各用电器均正常工作，此时通过保险丝的电流为8.6A。以下判断中正确的是( )
A．交流电的频率为
B．排气扇电机的输出功率为
C．闭合全部开关，浴霸的总功率为
D．只闭合、，通过保险丝的电流为
【答案】AD
【解析】A．根据
可得交流电的频率为
故A正确；
BC．照明灯电流
取暖灯电流
则通过排气扇的电流为
排气扇电机的输出功率为
排气扇功率
故浴霸的总功率为
故BC错误；
D．只闭合、，通过保险丝的电流为
故D正确。
故选AD。
23．目前，一般情况下很多用电器工作过程都使用小型的电动机，然而较长时间不更换和清洗电动机，电动机的内阻会变大。某直流电动机工作的电路简图如图所示，电动机内阻为3，保护电阻R0=2，电源电动势为10V、内阻为1，流表内阻不计，当电动机正常工作时，电的输出电压为9V，下列说法正确的是( )
A．电流表的示数为1.8A
B．电流表的示数为1A
C．电动机的发热功率为3W
D．长时间工作后，电流表的示数将变大
【答案】BC
【解析】AB．已知电动机正常工作时电源总电压为E，则电源内部分得电压为
解得
即
电流表的示数为1A，故A错误B正确；
C．电动机的发热功率为
故C正确；
D．电机长时间工作时其内部会发热导致电阻增大，进而导致电路总电阻增大，干路电流变小，故电流表示数变小，故D错误。
故选BC。
24．某电动车总质量为，若它匀速前进用时，该过程中驱动电机的输入电流，电压为，电动车行驶时所受阻力为车总重力的，重力加速度取，机械效率是输出功率占输入功率的百分比。不考虑其他损耗，下列说法正确的是( )
A．驱动电机的输入功率为B．电动车的机械功率为
C．驱动电机的内阻为D．驱动电机的机械效率为85%
【答案】AC
【分析】
本题通过分析电动车在运动过程中涉及的能量问题，考查考生的理解能力和分析综合能力。
【解析】A．驱动电机的输入功率为
选项A正确；
B．电动车的速度为
电动车行驶时所受阻力大小为
电动车匀速行驶时牵引力大小等于阻力大小，即
故电动车的机械功率
选项B错误；
C．设驱动电机的内阻为，由能量守恒定律得
解得驱动电机的内阻为
选项C正确；
D．驱动电机的机械效率为
选项D错误。
故选AC。
【点睛】
25．如图所示是某电吹风的简化电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。调节开关S1、S2的通断，可使电动机驱动风叶旋转，将冷空气从进风口吸入，从出风口吹出冷风或热风。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为100 W，吹热风时的功率为1200 W。关于该电吹风，下列说法正确的是( )
A．当开关S1、S2均闭合时，电吹风吹出冷风
B．电动机的内阻为484Ω
C．电热丝的电阻为44Ω
D．正常工作吹冷风时，电动机每分钟消耗的电能为6000J
【答案】CD
【解析】A．当开关S1、S2均闭合时，电阻丝工作，产生热量，所以此时电吹风吹出热风，故A错误；
B．当吹冷风时，只有电动机工作，电动机是非纯电阻元件，其内阻不能用求，故B错误；
C．当吹热风时，电动机和电阻丝并联，电阻丝消耗的功率为
由
可得
故C正确；
D．当吹风机正常工作吹冷风时，电动机的功率为100W，电动机每分钟消耗的电能为
故D正确。
故选CD。
26．某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图所示的实验电路。闭合开关，并调节滑动变阻器R的阻值，使电动机不转动，此时电流表和电压表的示数分别为I1和U1；重新调节R的阻值，使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为I2和U2。则下列说法正确的是(电表均可视为理想电表)( )
A．这台电动机的线圈电阻为
B．这台电动机正常运转时线圈的发热功率为
C．电源的内阻为
D．这台电动机正常运转时的输出功率为
【答案】ABD
【解析】A．电动机不转动时满足欧姆定律，电动机的线圈电阻
故A正确；
B．电动机正常转动时的发热功率为
故B正确；
C．若滑动变阻器的阻值R恒定不变，则根据闭合电路欧姆定律可知
，
解得
由于滑动变阻器的阻值变化，且不知道具体是多少，所以电源内阻不等于，故C错误；
D．这台电动机正常运转时输入功率为
所以输出功率为
故D正确。
故选ABD。
27．电动机是把电能转化成机械能的一种设备，在工农业、交通运输、国防及家电、医疗领域广泛应用。图示表格是某品牌电动机铭牌的部分参数，据此信息，下列说法中不正确的是( )
A．该电动机的额定电流为5A
B．该电动机的输出功率为110W
C．该电动机的线圈电阻为
D．该电动机正常工作时每分钟对外做的功为
【答案】BD
【解析】A．电动机的额定电流为
选项A正确；
B．电动机的输出功率为
选项B错误；
C．电动机的发热功率为
P热=1100-990=110W。
电路中的额定电流为5A，所以电动机的内电阻为
选项C正确；
D．电动机正常工作时每分钟对外做的功为
W=P出t=990×60=594×104J
选项D错误。
故选BD。
电热丝的额定功率
400W
冷风时输入功率
60W
小风扇额定电压
60V
正常工作时小风扇输出功率
52W
产品名称：充电宝
输入：
输出1：
输出2：
电池容量：
自重
40kg
额定电压
36V
载重
75kg
额定电流
12A
最大行驶速度
20km/h
额定输出功率
300W
电池只数
输入电压
充电参数
放电时平均电压/只
电池容量/只
100只
交流220 V
420V，20A
3.3V
120Ah
电源总功率
任意电路：
纯电阻电路：
电源内部消耗的功率
电源的输出功率
任意电路：
纯电阻电路：
与外电阻R的关系
电源的效率
任意电路：
纯电阻电路：
型号
额定电压
220V
额定功率
1100W
额定转速
频率
50Hz
效率
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