高中物理【电路中的能量转化】专题训练题

高中物理【电路中的能量转化】专题训练题

课时作业（A）

[A组基础达标练1

1.关于电功，下列说法正确的是（）

A.电功的实质是静电力所做的比

B.电功是其他形式的能转化为电能的量度

C.静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大

D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等

解析:静电力移动电荷时对电荷所做的功叫电功，是电能转化为其他形式能的量度，A正确。

答案：A

2.下列用电器在正常使用时，电流做功卬都等于产生的热量。的是（）

A.电风扇和电吹风B.白炽灯和电炉

C.洗衣机和电冰箱D.电动机和电解槽

解析：电风扇和电吹风工作时主要把电能转化为机械能，只产生很少一部分热量，A项错误；

白炽灯和电炉都是利用电流热效应进行工作的，工作时消耗的电能等于电流产生的热量，B

项正确；洗衣机和电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，C项错误；电动机工作时主要把

也能转化为机械能，电解槽工作时主要把电能转化为化学能，D项错误。

答案：B

3.（多选）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是（）

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.W=U"适用于任何电路，而卬=「放=竽/只适用于纯电阻电路

C.在非纯电阻电路中，UI>I2R

D.焦耳热。=尸用适用于任何电路

解析：电功率公式p=y,表示电功率越大，电流做功越快，对于一段电路，有P=IU,I

pP

=万，焦耳热Q=（5）2放，可见。与P、U、入R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A

错误：W=U〃适用于任何电路，而/=日只适用于纯电阻电路，B正确：在非纯电阻电路中，

电流做的功=焦耳热+其他形式的能，所以w>。，即UI>FR,C正确：。=-也适用于任何

电路，D正确。

答案：BCD

4.把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内（）

A.由。=户用可知，电炉的发热量减小

B.由。=〃〃可知，电炉的发热量不变

c.由。=唱，可•知，电炉的发热曷增大

D.无法确定

解析：将家用电炉的电热丝剪去一小段后，其电阻R变小，由于加在电炉两端的电压U不

变，因此由公式。=片7可知，在相同时间，内，电炉的发热量Q增大，选项C正确。

答案：C

5.改革开放以来，我国人民生活水平和生活质量有了较大的改善，电冰箱、空调机、电视

机等家用电器得到了普遍使用。下面列出了不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭

牌上的主要项目，试判断正常工作时，其中功率最大的是（）

A.54cm彩色电视接收机，工作电压170〜240V,工作频率50Hz,额定功率85W

B.BC65B电冰箱，额定电压220V,工作频率50Hz,额定功率70W,耗电量0.50kW.h/24

h

C.FS69电风扇，规格400mm,额定电压220V,工作频率50Hz,额定功率65W

D.KFR33GW空调机，额定电压220V,工作频率50Hz,制冷/制热电流6.2A/6.2A

解析：显然正常工作时电视机的功率为85W,电冰箱的功率为70W,电风扇的功率为65W,

空调机的功率P=U/=1364W,因此，功率最大的是空调机，选项D正确。

答案：D

6.一只规格为“220V2000W"的电炉，它正常工作时的电阻是多少？若电网电压为200

V,则电炉工作时的实际功率是多少？在220V电压下，如果平均每天使用电炉2h,求此

电炉一个月（按30天计算）要消耗多少度电？

U2

解析：设电炉的电阻为R,由2=不■得

Ifi2202

/?=T=20000=2420

当电压为U'=200V时，电炉的实际功率为

U,22002

P'=-^-=葩W*1653W

在220V的电压下，该电炉一个月消耗的电能为

W=Pf=2X2X30kWh=120kWh=120度。

答案：24.2Q1653W120度

[B组能力提升练]

7.粗细均匀的金属环上4、B、C、。四点把其周长分成四等份，如图所示，当A、8两点

接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、。两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为

（电源内阻不计）（）

4

A.3PB.铲

3

C.PD^P

解析：设金属环的总电阻为4凡则当A、8两点接入电路中时，等效也阻为R,圆环消耗的

电功率为尸=*；当A、Z）两点接入电路中时，等效电阻为&=缪=手，圆环消耗的电功

A4/\4

U24

率?尸石=犹，故B项正确。

答案：B

R.如图所示，有一内电阻为4.4C的电解槽和一盏标有"110V60W”的灯泡串联后接在

电压为220V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120W

B.电解槽的发热功率为60W

C.电解槽消耗的电功率为60W

D.电路消耗的总功率为60W

解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流/=/灯A,

则电解槽消耗的功率P=Pk=60W,选项C正确，A错误；电解槽的发热功率尸用=尸夫21.3

W,B错误；整个电路消耗的功率Pg=P+Ptr=120W,D错误。

答案：C

9.根据某学校学生宿舍管理条例，严禁学生使用功率超过100W的口吹风，否则将对学生

作出没收电吹风和记过处分的双重惩罚。如图所示是一次行动中没收的某大功率的电吹风的

电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关与、S2后，电动机驱动风叶旋转，

将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为

220V,吹冷风时的功率为190W,吹热风时的功率为1400W。关于该电吹风，下列说法

正确的是（）

A.电热丝的电阻为55c

B.电动机线圈的电阻无法计算

C.当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1400J

D.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1400J

解析：电动机和电热丝并联，当吹热风时，电热丝消耗的功率为P=P^-P；^=\400-190W

=1210W,根据尸=为，可得电热丝的电阻为/?=力=1市Q=40Q,故A错误；电动机

为非纯电阻电路，所以不能计算其电阻，故B正确；当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消

耗的电能为。=P/=1210X1J=1210J,故C错误；当电吹风吹热风时，电动机M和电热

丝R并联，电动机的功率为190W,所以每秒钟消耗的电能Q'=Pr=190X1J=I9OJ,

故D错误。

答案：B

10.一台小型电动机在380V电压下正常工作时，能将30kg的货物在30s内匀速提升30m,

通过它的电流是1A。除电动机线圈生热外，其他能量损失不计，求在此过程中：(g取10m/s?)

⑴拉力对货物做功的功率；

(2)电动机的输出功率；

(3)电动机线圈所产生的热量。

解析：(1)货物匀速上升，故牵引力的大小等于重力，

故有尸=/ng=30X10N=300N,

上升的速度为v=Im/s,

故牵引力的功率为P=FP=300X1W=300W。

(2)电动机的输出功率为P±=P=300W。

(3)由能量守恒定律可知

Q=IUt-mgh=(1义380X30—300X30)J=2400Jo

答案：(1)300W(2)300W(3)2400J

[C组创新应用练]

11.如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W,额定工作电压为24V,机器人的锂电

池容量为20A由，则机器人()

A.额定工作电流为20A

B.充满电后最长工作时间为2h

C.电池充满电后总电荷量为7.2X104c

D.以额定电流工作时每秒消耗能量为20J

解析：由P=/U知额定电流/=§=2A,选项A错误；充满电后，锂也池容量为20A小，最

长工作时间/=号=10h,选项B错误；电池充满电后总电荷量。=20X3600C=7.2XIO4c,

选项C正确；以额定电流工作时每秒消耗能量W=R=48J,选项D错误。

答案：C

12.i辆电动自行车的铭牌上给HI了如下的技术参数表：

规格后轮驱动直流永磁体电机

车型26"电动自行车额定输出功率120W

整车质量30kg额定电压40V

最大载重120kg额定电流3.5A

质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受摩擦阻力f恒为车和人总重的

女=0.02倍。取g=10m/s2,求：

(1)此车的永磁体电机在额定电压下正常工作的效率；

(2)仅在永磁体电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度。

解析：(1)由表可知，电机的额定巳压为Uo=4OV,额定电流为/o=35A,所以电机正常工

作时输入功率为PA=WO=140WO又因电机的输出功率为P出=120W,

所以电机的效率为〃=裳乂100%比85.7%。

〃入

(2)行驶时所受阻力为片&(M+/〃)g,式中帆为车的质量。

当达到最大速度。m时，应有P出=/bm

所以最大速度％=岸=6.0m/So

答案：(1)85.7%(2)6.0m/s

课时作业(B)

[A组基础达标练]

1.(多选)用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要fs,如果不考虑电热丝电阻

受温度的影响，那么（）

A.当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2，s

B.当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4fs

C.当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4r

D.当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要16/s

解析：由公式。=芍/,煮沸一壶水所需的热量为。=毁"，J。当电压变为原来的/时，

煮沸一壶水所需热量没变，因此叶间要变为原来的4倍，即4fs,故A项错误，B项正确；

当电压变为原来的《时，时间要变为原来的16倍，即16/s,故C项错误，D项正确。

答案：BD

2.在如图所示的电路中，有四盏灯，L］和L2都标有“220V100W”字样，L3和U都标

有“220V40W”字样，把电路接通后，最暗的是（）

A.LiB.L2

C.L3D.L4

_U2

解析：由题意可知，Li、L2的电阻相等，L3、1_4的电阻相等。由公式尸=下可知，Li和L?

的电阻小于L3和L4的电阻。设L1、L2、L3、L4实际消耗的功率分别为P1、巳、尸3、P4。

由题图可知，通过LI的电流大于通过L2的电流，由公式P=「R得到，尸>尸2。同理，尸4>尸3,

H2

?4>P|oL2和L3的电压相等，由公式P=="可知，尸2>尸3。故P4>P|>P2>P3,所以L3最暗。

K

答案：c

3.（多选）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.电动机消耗功率大于电炉消耗功率

C.电炉两端电压小于电动机两端电压

D.电炉和电动机两端电压相等

解析：电炉和电动机的电流与电阻相同，所以电炉和电动机产生的电热相等，故A项错误；

电动机的电压要大于电炉上的电压，电动机消耗功率大于电炉消耗功率，故B、C项正确，

D项错误。

答案：BC

4.同学们在家中认真上网课时，有一位同学突然想估算一下全校师生在家上直播课时消耗

的总电能。他查阅了相关资料•，信息如下表：

学校师生网络作业

上课时间/节每天/节

总人数时间/h

200030min62

使用手机使用电脑人数手机的功电脑的功

人数占比占比率/W率/W

20%80%550

仅考虑信息表中的用电器，试估算全校师生在家上直播课时一天消耗的总电能约为()

A.4.1XIO51B.8.9X108J

C.1.5X109JD.2.0X109J

解析：学生每天在线学习的时间

f=0.5X6h+2h=5h=1.8X104s

学生每天使用电脑的总功率P)=50X2000X0.8W=8X104W

学生每天使用手机的总功率

3

P2=5X2000X0.2W=2X10W

学生每天学习使用手机和电脑需要消耗的总电能为

E=(PI+P2)4PL5X1()9J

A、B、D错误，C正确。

答案：C

5.如图所示，一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上，均正常工作。

用电流表分别测得通过电饭煲的电流为5.0A,通过洗衣机电动机的电流是0.50A,则下列

说法正确的是()

A.电饭煲的电阻为44C,洗衣机电动机线圈的电阻为440c

B.电饭煲的电功率为1555W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W

C.Imin内，电饭煲消耗的电能为6.6X101,洗衣机消耗的电能为6.6XIO3J

D.电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍

解析：电饭煲为纯电阻元件，电恒R=，=44C,电功率P=U/=1100W,每分钟消耗的电

能EnU/inGSXlO4J;洗衣机电动机线图电阻无法确定，也无法确定其发热功率，洗衣机

电功率P=ur=uow,每分钟消耗的电能戌=ur/UGAXICPJ,故选项c正确，A、

B、D错误。

答案：C

6.取一个玩具小电机，其内阻R=1.0Q,把它接在如图所示的电路中。

(1)先夹住电机轴，闭合开关，小电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50

V,记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。

(2)再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0V(此电压为

小电机的额定电压)，电流表的示数为0.4A,算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比

较。

解析：(1)小电机不转时，电机是一个纯电阻元件，电机的内阻与滑动变阻器串联，｛7=0.50

V,

由欧姆定律/=弓=嗯丫=0.50A

A1"

则Pt/7=O.5OXO.5OW=0.25W

P«=/2/?=0.502X1.0W=0.25W

Pt=P

(2)小电机转动时，电机是非纯电忸元件，U=2.0V,/=0.40A,

Pt=67=2.0X0.40W=0.80W

22

Ptt=//?=0.40X1.0W=O.I6W

P电＞「

答案：(1)0.25W0.25W电功率等于热功率

(2)0.80W0.I6W电功率大于热功率

[B组能力提升练]

7.三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W。现将它们按如图所示方式连接

时，整个电路允许消耗的最大功率为()

A.30WB.20W

C.15WD.10W

解析：由电路图可知，L、L2串联后与L3并联，其中L3两端电压最大，它消耗的电功率为

10W时，因Li与Lz串联，且电阻相等，则分配在Li与Lz两灯上的电压都是灯L3两端电

压的一半。

所以P=P=—=—=—=10

l2~4W=2.5W,

则整个电路消耗的功率Q=P]+P?+P3=（2.5+2.5+10）W=15W,故C项正确。

答案：C

8.如图所示，定值电阻R和内阻为「的电动机M串联接到电路中，接通开关后，电动机正

常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为彷和5,经过时间/,电流通过电阻R做

功Wl，产生热量0，电流流过电动机做功卬2,产生热量。2，则有（）

A5U2

'Rr

B

22

c.。产U本iQ2=U2f

D.W尸沿W2=y-t

解析：设开关接通后，电路中电流为/。对于电阻凡由欧姆定律得U1=/R,有/=誓，对

于电动机，有S>Ir,联立得生<§,故A错误，B正确；根据焦耳定律得0=产放=华/,

。2=产"<^7,故C错误：电流通过电阻R做功Wi=Q=「Rf=§，，电流流过电动机做功

W2=U2It<^-t,故D错误。

答案：B

9.如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种

不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等。停电时，用欧姆表测得4、B间电阻

为R;供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U,进线电流为/,则计算该幢居

民楼用电的总功率可以用的公式是（）

A.P=FRB.P=^

C.P=IUD.P=/2/?+万

K

解析：家用电器中有他电阻也有非统电阻，故总电功率只能用尸=3来计算，C正确。

答案：c

10.图中虚线框内是一未知电路，测得它的两端点。、b之间电阻是R，在久力之间加上电

压U,测得流过电路的电流为/,则未知电路的电功率一定是（）

A.FRB.y

C.UID.UI-flR

解析：选项A、B的表达式只适用于她电阻电路，D项表达式表示在非地电阻电路中的揄虫

功率,虚线框中不知道是哪种元件，而功率P=U/总是适用的，故C选项正确。

答案：C

[C组创新应用练]

11.如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一

段时间f内，充电宝的输出电压U、输出电流/可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为

r,则时间，内（）

A.充电宝输出的电功率为U/+A

B.充电宝产生的热功率为「厂

（ft

C.手机电池产生的焦耳热为（7

D.手机电池储存的化学能为U/L/2"

解析：充电宝的揄出电压U、输出电流/,所以充电宝输出的电功率为P=U/,A错误：手

机电池充电电流为/,所