课时跟踪训练（十八） 电路中的能量转化
A级—学考达标
1．有一个电风扇,标有“200 V 50 W”,电动机线圈的电阻为0.4 Ω,把它接入220 V的电路中,以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是( )
U2tA．Q＝
RC．Q＝??·Rt
UB．Q＝Pt
D．以上三种方法均正确
?P?2??
解析：选C 通过电风扇的电流为I＝,因为电风扇不是纯电阻电路,所以其焦耳热为QPUUt?P?2
＝??·Rt,而不应该是Q＝或Q＝Pt,C正确。
R?U?
2．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2个60 W的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年能节省的电能最接近( )
A．5×10 kW·h C．5×10 kW·h
128
2
B．5×10 kW·h D．5×10 kW·h
13
10
解析：选B 解答本题的关键是要了解全国有多少家庭及每天亮灯的时间,全国大约有4.5亿户人家,每天亮灯时间大约3 h,已知白炽灯和LED灯的额定功率分别为60 W和10 W,根据公式W＝Pt得全国一年节省的电能最接近W＝2ΔPt＝2×(0.06－0.01)×4.5×10×3×365 kW·h＝4.9×10 kW·h,故选B。
3．在直流电路中,两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1,通过的电流之比I1∶I2＝2∶1,则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为( )
A．1∶1 C．4∶1
B．2∶1 D．8∶1
8
10
解析：选D 已知两个电阻的阻值之比是2∶1,通过的电流之比是2∶1,则相等时间内
Q1I12R1t?2?228
产生的热量之比＝2＝??×＝,故D正确。
Q2I2R2t?1?11
4．小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱,小芳从家里的总电能表中测得在时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U,总电流为I,上述电器的总电阻为R,总功率为P。下列关系式正确的是( )
U2
A．P＝ RC．I＝ B．W＝IRt D．P＝ 2
URWt
解析：选D 由于洗衣机、电冰箱是非纯电阻电路,欧姆定律不成立,所以I＝不成立,
URU22
所以关系式P＝不成立,故A、C错误；公式W＝IRt只能用来求电热,不能用来求消耗的电
R能,故B错误；公式P＝普遍适用,故D正确。
5．小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示,则这些电器一天消耗的电能约为( )
电器 电茶壶 空调 电视机 节能灯 路由器 A.6.1×10 W C．2.2×10 W
43
Wt消耗功率/W 2 000 1 200 100 16 9 工作时间/h 1 3 2 4 24 B．6.1×10 J D．2.2×10 J
7
3解析：选D 根据公式W＝Pt及题表可知,这些电器一天消耗的电能为W＝2 kW·1 h＋1.2 kW·3 h＋0.1 kW·2 h＋0.016 kW·4 h＋0.009 kW·24 h＝6.08 kW·h,又知1 kW·h＝3.6×10 J,可得W≈2.2×10 J,选项D正确。
6．有两个灯泡L1、L2,额定电压均为6 V,额定功率分别为6 W、3 W,将它们接在电路中,下列说法正确的是( )
A．若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 W B．若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为6 W C．若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 W D．若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 W
6
7
P1U12
解析：选C 当两灯泡串联时,电流相等,L1的额定电流为I1＝＝1 A,电阻R1＝＝6
U1P1
P2U22
Ω,L2的额定电流为I2＝＝0.5 A,电阻R2＝＝12 Ω。要使两灯泡不致被烧坏,电路中的
U2P2
最大电流为0.5 A,两灯泡的最大功率为Pmax＝IR1＋IR2＝4.5 W,故A、B均错误；当两灯泡并联时,电压相等,当电压为6 V时,两灯均可正常发光,此时两灯泡的最大功率为9 W,故C正确,D错误。
2
2
7.有四盏电灯,按如图所示连接在电路中,L1和L2都标有“220 V 100 W”字样,L3和L4都标有“220 V 40 W”字样,电路接通后,亮度最暗的灯泡是( )
A．L1 C．L3
B．L2 D．L4
解析：选C 根据串联电路的电压分配原则知L2、L3两端的电压最小,L4两端的电压最大。根据并联电路的电流分配原则知通过L3的电流小于通过L2的电流。由此可知L4最亮,L1次之,L3最暗。选项C正确。
8．如图所示,R1＝2 Ω,R2＝10 Ω,R3＝10 Ω,A、B两端接在电压恒定的电源上,则( )
A．S断开时,R1与R2的功率之比为5∶1 B．S闭合时通过R1与R2的电流之比为2∶1
C．S断开与闭合两种情况下,电阻R1两端的电压之比为2∶1 D．S断开与闭合两种情况下,电阻R2的功率之比为7∶12
解析：选B S断开时,由P＝IR,I相等,R1与R2的功率之比P1∶P2＝R1∶R2＝1∶5,选项A错误；S闭合时,I2＝I3,则I1∶I2＝2∶1,选项B正确；S断开时,U1∶U2＝R1∶R2＝1∶5,则1R22
U1＝UAB,S闭合时,U1′∶U2′＝R1∶＝2∶5,则U1′＝UAB,则U1∶U1′＝7∶12,选项C错误；
6
2
7
55UU2＝UAB,U2′＝UAB,由P＝,得P2∶P2′＝49∶36,选项D错误。
67R9.如图所示的电路中,电流表均为理想电流表,电阻R1＝40 Ω,闭合开关后,电流表A1的示数为0.2 A,电流表A的示数为0.3 A。试求：
(1)R1的电功率；
(2)R2的阻值及在1 min内R2消耗的电能。 解析：(1)R1的电功率P1＝I1R1＝1.6 W。 (2)由电路图可知,R2两端的电压U2＝I1R1＝8 V, 通过R2的电流为I2＝0.3 A－0.2 A＝0.1 A, 因此R2的阻值为R2＝＝2
2
2
U28
Ω＝80 Ω,
I20.1
在1 min内R2消耗的电能Q＝W＝U2I2t＝8×0.1×60 J＝48 J。 答案：(1)1.6 W (2)80 Ω 48 J
B级—选考提能
10．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,在考虑温度对电阻影响的情况下,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
220
解析：选A 两个灯泡串联,每个灯泡两端的电压为U＝ V＝110 V,低于额定电压,
2灯泡不易损坏,选项A正确；两个灯泡并联,每个灯泡两端的电压为U＝220 V,仍等于灯泡的
U2
额定电压,灯泡正常工作,不能延长灯泡的使用寿命,选项B错误；由P＝,两个灯泡串联
R1
时,U变为原来的,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
2灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一,选项C、D错误。
11.锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,锂电池的内阻为r,下列说法正确的是( )
A．锂电池产生的热功率为UI B．充电器的充电效率为×100% C．电能转化为化学能的功率为UI－Ir D．充电器输出的电功率为UI＋Ir
解析：选C 电池产生的热功率为P损＝Ir,小于UI,故A错误；充电器的充电效率为2
2
2
IrUU－IrU×100%,故B错误；充电器输出的电功率为：P输出＝UI,故D错误；电能转化为化学能和热能,根据能量守恒定律,有：UI＝Ir＋P,故P＝UI－Ir,故C正确。
12.如图所示,是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r＝0.8 Ω,电路中另一电阻R＝10 Ω,直流电压U＝160 V,电压表示数UV＝110 V。试求：
(1)通过电动机的电流； (2)输入电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10 m/s) 解析：(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50 V
2
2
2
UR50
流过电阻R的电流IR＝＝ A＝5 A
R10
通过电动机的电流IM＝IR＝5 A。 (2)电动机的分压UM＝UV＝110 V
输入电动机的电功率P电＝IM·UM＝550 W。 (3)电动机的发热功率P热＝IMr＝20 W 电动机输出的机械功率P机＝P电－P热＝530 W 又因P机＝mgv,所以m＝
2
P机
＝53 kg。 答案：(1)5 A gv(2)550 W (3)53 kg
2020年新教材高二物理课时跟踪训练(十八)电路中的能量转化新人教版必修第三册
