第十二章 电能 能量守恒定律
12.1 电路中的能量转化
一、单选题：
1.小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如下表所示，则这些电器一天消耗的电能约为( )
工作时间/h 1 3 2 4 24 电器 消耗功率/W 电茶壶 空调 电视机 节能灯 路由器
A.6.1×103 W C．2.2×104 W 答案 D
2 000 1 200 100 16 9 B．6.1×102 J D．2.2×107 J
解析 根据题表数据可知，每天消耗的电能为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≈2.2×107 J，故D正确． 2.关于电功W和电热Q的说法正确的是( ) A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q
B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立
D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立 答案 B
解析 W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，也适用于任何电路，如果是纯电阻电路W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，B对，A、C、D错．
3.图中的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能为3×106 J．如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h．光电池的光电转换效率为( )
A．4.8% C．16% 答案 C
解析 太阳能电池板每天(6 h)吸收的太阳能：W总
B．9.6% D．44%
＝0.3×3×106×6 J＝5.4×106 J，路灯正
常工作，P＝P额＝30 W，路灯正常工作8 h消耗的电能：W有＝Pt＝30 W×8×3 600 s＝8.64
W有8.64×105
×10 J，则光电池的光电转换效率为：η＝×100%＝×100%＝16%.
W总5.4×106
5
4.如图所示为甲、乙两灯泡的I－U图象，根据图象，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中，实际发光的功率约为( )
A．15 W、30 W C．40 W、60 W
B．30 W、40 W D．60 W、100 W
【解析】 由图象的横坐标U＝220 V可找出对应的纵坐标(I)的值分别为I甲＝0.18 A，I乙
＝0.27 A，则P甲＝I甲U≈40 W，P乙＝I乙U≈60 W，C正确．
【答案】 C
5.电阻R和电动机串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作．设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有( )
A．U1＜U2，Q1＝Q2 C．W1＝W2，Q1＞Q2 答案 A
解析 电动机是非纯电阻，其两端电压U2＞IR＝U1，B错；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此，W1＜W2，C错；产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A对，D错．
6.额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是( )
B．U1＝U2，Q1＝Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2
U2
【解析】 对灯泡有P＝UI＝，可知：RA＜RB，对于A电路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有
RUB＞110 V，B灯被烧毁，A错误．
对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB＞U并，B灯被烧毁，B错误．
对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光． 对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光．
比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小． 【答案】 C
7.电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上0.3 V电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机没有转动．当加上3 V电压时，电流为1 A，这时电动机正常工作．则( ) A．电动机的电阻是3 Ω
B．电动机正常工作时的发热功率是3 W C．电动机正常工作时消耗的电功率是4 W D．电动机正常工作时机械功率是2 W 答案 D
解析 电动机不转动时，为纯电阻，电动机电阻为r＝＝1 Ω，A项错误．电动机正常工作时发热功率P热＝I22r＝1 W．电动机的总功率P总＝U2I2＝3 W，所以电动机的机械功率P机＝P总－P热＝2 W，B、C错误，D正确．
8.如图为2017年5月戴森公司发售的360 Eye扫地机器人.360 Eye内置锂电池容量为2 250 mA·h，在一般状况下，充满一次电可供其运行的时间为45 min.已知360 Eye扫地机器人额定功率为54 W，则下列说法正确的是( )
U1
I1
A．扫地机器人正常工作时的电流是2.25 A B．扫地机器人正常工作时额定电压为18 V C．扫地机器人工作时的内阻为6 Ω
D．扫地机器人电池充满电之后的电能为4.374×105 J 答案 B
q2 250×10－3×3 600
解析 根据电流的定义式可得工作电流为：I＝＝ A＝3 A，故A错误；
t45×60扫地机器人额定功率为54 W，则额定电压：U＝＝P54
V＝18 V，故B正确；扫地机器人消耗I3
U18
Ω＝6 I3
的电功率大部分转化为机械能，电功率大于热功率，UI＞I2r，所以其电阻值r＜＝
Ω，故C错误；扫地机器人电池充满电之后的电能等于放电过程中消耗的电能：E＝Pt＝54×45×60 J＝1.458×105 J，故D错误．
9．某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24V/200W)和10个相同的指示灯X1～
X10(220V/2W)，将其连接在220 V交流电源上，电路如图2－5－10所示，若工作一段时间后，L2 灯丝烧断，则( )
A. X1的功率减小，L1的功率增大 B. X1的功率增大，L1的功率增大 C. X2功率增大，其它指示灯的功率减小 D. X2功率减小，其它指示灯的功率增大
12.1 电路中的能量转化 练习题(解析版)
