高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化复习练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化复习练习题，共8页。

题组一 电功和电功率
1．关于三个公式：①P＝UI，②P＝I2R，③P＝eq \f(U2,R)，下列叙述正确的是( )
A．公式①适用于任何电路的电热功率
B．公式②适用于任何电路的电热功率
C．公式①②③适用于任何电路的电功率
D．上述说法都不正确
2．小红家的电能表允许通过的最大电流是10 A，她家有4个标有“220 V 60 W”的灯泡，1个标有“220 V 1 000 W”的热水器，1台制冷时耗电140 W的电冰箱和一台耗电80 W的电视机，则下列说法正确的是( )
A．所有用电器可以同时使用
B．除热水器外其他用电器可以同时使用
C．关闭电视机后其他用电器可以同时使用
D．电冰箱制冷时，其他用电器不能同时使用
3．下列为几种用电器铭牌上的标称值，当用电器均正常工作时，电流最大的是( )
A．“6 V 10 W” B．“6 V 6 W”
C．“110 V 60 W” D．“220 V 60 W”
4．电阻R1、R2、R3串联在电路中，已知R1＝6 Ω、R3＝2 Ω，R1两端的电压为6 V，R2两端的电压为4 V，则( )
A．电路总电压为15 V
B．电路中的电流为0.5 A
C．功率最大的是R1
D．三只电阻的总功率等于10 W
5．饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻．下表是从其说明书中摘录的一些技术数据．(不考虑R0，R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率)，当开关S闭合时，饮水机处于何工作状态和R0的阻值为( )

A．加热，220 Ω B．加热，90 Ω
C．保温，90 Ω D．保温，220 Ω
题组二 焦耳定律的应用
6．(多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是( )
A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解
B．电功公式W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都适合于任何电路，因此W一定等于Q
C．非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热
D．电功的另一表达式W＝eq \f(U2,R)t只适用于纯电阻电路
7．取两根完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝并联，两次在电阻丝两端加相同的电压．若两次两电阻丝产生的热量均为Q，第一次用时t串，第二次用时t并，则先后两次所用时间之比为( )
A．1:1 B．2:1
C．4:1 D．1:4
题型三 纯电阻电路与非纯电阻电路
8．锂电池能量密度高、绿色环保．现用充电宝为一手机锂电池(图甲)充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为U，输出电流为I，该锂电池的内阻为r，则( )
A．充电宝输出的电功率为UI＋I2r
B．电能转化为化学能的功率为UI
C．锂电池产生的热功率为I2r
D．锂电池产生的热功率为eq \f(U2,r)
9.
如图所示，电动机M的线圈电阻为r，接入电压恒为U的电源时，电动机正常工作，此时电动机中通过的电流为I、消耗的电功率为P、线圈电阻的发热功率为P热、输出的机械功率为P出．则下列关系式正确的是( )
A．I＝eq \f(U,r) B．P＝UI＋I2r
C．P热＝eq \f(U2,r) D．P出＝UI－I2r
10．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机，P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上．闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I＝5 A和U＝110 V，重物P上升的速度v＝0.70 m/s.已知重物的质量m＝45 kg，g取10 m/s2.求：
(1)电动机消耗的电功率P电；
(2)细绳对重物做功的机械功率P机；
(3)电动机线圈的电阻R.
[等级提升练]
11．在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换，为了延长电灯泡的使用寿命，一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡，下列说法正确的是( )
A．两个灯泡串联
B．两个灯泡并联
C．每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一
D．每个灯泡实际消耗的功率小于其额定功率的四分之一
12．在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V 6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是( )
A．电动机的输入电压是8 V
B．流过电动机的电流是10 A
C．电动机的效率是80%
D．整个电路消耗的电功率是10 W
13.
如图所示，一套太阳能路灯配备1个太阳能电池组件、1块免维护电池、2只LED灯．太阳能路灯技术参数如下：太阳能电池组件(光电转换效率为24%，平均输出功率为120 W)；免维护电池(100 A·h,15 V，充电效率为75%，输出效率为80%)；每只LED灯(12 V,2 A)．照明时间可根据需要在4～12 h之间任意调节，结合以上数据可知( )
A．利用太阳能电池组件给免维护电池充电，充满所需最长时间为12.5 h
B．太阳光照射2 h，太阳能电池组件吸收的太阳能约为8.64×105 J
C．利用免维护电池给2只LED灯供电，最长供电时间为25 h
D．充满电的免维护电池具有的电能为1 500 J
14．如图是家用电饭煲的电路图．将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“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eq \f(1,9)，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)稳压电源的输出电压．
(3)电热丝的额定功率．
分层作业13 电路中的能量转化
1．解析：A错：公式①适用于任何电路的电功率；
B对：公式②适用于任何电路的电热功率；
C错：公式①②③适用于任何纯电阻电路的电功率，但是对非纯电阻电路的电功率只能用①计算．
答案：B
2．解析：小红家的所有用电器同时正常工作时的总功率P总＝60 W×4＋1 000 W＋140 W＋80 W＝1 460 W，电路中的电流I＝eq \f(P总,U)＝eq \f(1 460,220) A＝6.64 A<10 A，故所有用电器可以同时使用，选A.
答案：A
3．解析：由P＝UI可知，正常工作时，通过A选项中用电器的电流为I1＝eq \f(10,6) A＝eq \f(5,3) A；通过B选项中用电器的电流为I2＝eq \f(6,6) A＝1 A；通过C选项中用电器的电流为I3＝eq \f(60,110) A＝eq \f(6,11) A；通过D选项中用电器的电流为I4＝eq \f(60,220) A＝eq \f(3,11) A，故A中电流最大．
答案：A
4．解析：R1、R2、R3串联，通过R1的电流等于电路总电流，I＝I1＝eq \f(U1,R1)＝eq \f(6,6) A＝1 A，故B错误；R3两端的电压U3＝IR3＝2 V，电路总电压U＝U1＋U2＋U3＝12 V，故A错误；R2＝eq \f(U2,I)＝eq \f(4,1) Ω＝4 Ω，根据P＝I2R可知电流相等时，电阻最大的R1功率最大，故C正确；三只电阻的总功率P＝I2R总＝12×12 W＝12 W，故D错误．
答案：C
5．解析：根据电功率公式P＝eq \f(U2,R)知，当电源电压不变时电阻越小功率越大．电源电压不变，当S断开时，R与R0串联；当S闭合时，只有R0接入在电源上，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关S闭合时是加热状态．则R0＝eq \f(U2,P)＝eq \f(2202,550) Ω≈90 Ω.故B正确，A，C，D错误．
答案：B
6．解析：任何电路的焦耳热的求解都可用焦耳定律求解，A正确；B选项中的两个公式均适合于任何电路，但W不一定等于Q，B错误；非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，C错误；W＝eq \f(U2,R)t只适用于纯电阻电路，D正确．
答案：AD
7．解析：设每个电阻丝的电阻为R，则R串＝2R，R并＝eq \f(R,2)，由Q＝eq \f(U2,R)t得t串:t并＝4:1，C正确．
答案：C
8．解析：充电宝的输出功率P＝UI，A错误；锂电池的热功率P热＝I2r，电能转化为化学能的功率为P化＝P－P热＝UI－I2r，B、D错误，C正确．故选C.
答案：C
9．解析：电动机为非纯电阻用电器，电动机中通过的电流为I答案：D
10．解析：(1)根据电功率表达式可知，电动机消耗的电功率为P电＝UI＝5×110 W＝550 W.
(2)以重物为研究对象，由于重物匀速上升，有
F－mg＝0，P机＝Fv
联立并代入数据得P机＝315 W
故细绳对重物做功的机械功率为315 W.
(3)电动机消耗的功率
P电＝P机＋P热，P热＝I2R
联立并代入数据得R＝9.4 Ω.
答案：(1)550 W (2)315 W (3)9.4 Ω
11．解析：两个灯泡串联，每个灯泡承受的电压为U＝eq \f(220,2) V＝110 V，低于额定电压，灯泡不易损坏，A正确；两个灯泡并联，每个灯泡承受的电压为U＝220 V，仍等于灯泡的额定电压，灯泡正常工作，不能延长电灯泡的使用寿命，B错误；由P＝eq \f(U2,R)，两个灯泡串联时，U变为原来的eq \f(1,2)，由于灯丝较正常发光时温度偏低，故灯丝电阻较正常发光时小，所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一，C、D错误．故选A.
答案：A
12．解析：电动机两端的电压UM＝U－UL＝8 V－3 V＝5 V，故A错误；整个电路中的电流I＝eq \f(PL,UL)＝eq \f(6 W,3 V)＝2 A，所以电动机消耗的电功率P电＝UMI＝5×2 W＝10 W，电动机发热的功率P热＝I2RM＝4×0.5 W＝2 W，则电动机输出的功率P机＝P电－P热＝10 W－2 W＝8 W，η＝eq \f(P机,P电)×100%＝eq \f(8,10)×100%＝80%，故B错误，C正确；整个电路消耗的电功率P总＝UI＝8×2 W＝16 W，故D错误．
答案：C
13．解析：利用太阳能电池组件给免维护电池充电，充满需要的最长时间为t＝100×15÷120÷75% h＝16.7 h，故A错误；太阳能电池组件的平均输出功率为120 W,2小时可吸收的太阳能为E＝eq \f(120×2×3 600,24%) J＝3.6×106 J，故B错误；利用免维护电池给2只LED灯供电，最长供电时间为t＝100×15×80%÷(12×2×2) h＝25 h，故C正确；充满电的免维护电池具有的能量为E1＝100×15×3 600 J＝5.4×106 J，它不是以电能的形式存在的，故D错误．
答案：C
14．解析：(1)电阻R两端的电压UR＝IR＝1.40×100 V＝140 V.
(2)设电热丝的电阻为r，电源的输出电压为U.
则在“保温”挡时有eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(U,R＋r)))2r＝eq \f(1,9)·eq \f(U2,r)，解得r＝50 Ω
所以电源的输出电压U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50) V＝210 V.
(3)电热丝的额定功率P＝eq \f(U2,r)＝eq \f(2102,50) W＝882 W.
答案：(1)140 V (2)210 V (3)882 W
额定电压
220 V
频率
50 Hz
加热功率
550 W
保温功率
22 W