课时分层作业(十三) 电路中的能量转化
(时间：40分钟 分值：100分)
[合格基础练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么( )
A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t s B．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t s C．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t s D．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要8t s
U2?220 V?2
B [由公式Q＝Rt，煮沸一壶水所需的热量为Q＝Rt J。当电压变为1
原来的时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t s，选项A错误，
21
B正确。当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16t s，选项C、D
4错误。]
2．如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是( )
A．导线有绝缘皮，隔热效果好 B．导线较长，散热比电烙铁快 C．导线的电阻远小于电烙铁的电阻 D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流
C [由Q＝I2Rt可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故通电一段时间后电烙铁很烫而导线不怎么热，选项C正确。]
3．如图所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2 Ω，电路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是( )
1
A．72% C．55.6%
B．28% D．44.4%
D [电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的热功率P热＝I2(R1＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝确。]
4．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( )
P－P热
P×100%≈44.4%，D正
A．U1＜U2，Q1＝Q2 C．W1＝W2，Q1＞Q2
B．U1＝U2，Q1＝Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2
A [电动机是非纯电阻，其两端电压U2＞IR＝U1，B错误；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此，W1＜W2，C错误；产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A正确，D错误。]
5．现有一显示屏是由某种型号的LED灯组成的，每只灯在不同电压下发出不同颜色的光，发光时的工作电流均约为20 mA。当电压为1.4 V时发红光；当电压为1.8 V时发黄光；当电压为3.2 V时发蓝光。已知该显示屏面积为3 m2,1 m2灯的数量为1.0×104个，则当整个显示屏上所有LED灯都发光时，LED灯的总电功率最接近( )
A．1×102 W C．1×104 W
B．1×103 W D．1×106 W
B [总LED灯的个数为3×104个，假设全部都发红光，则总功率为P＝nIU＝3×104×0.02×1.4 W＝840 W，如果都发蓝光，则P′＝nIU′＝
2
3×104×0.02×3.2 W＝1 920 W，因此答案应该为B。]
6．如图所示为甲、乙两灯泡的I-U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为( )
A．15 W、30 W C．40 W、60 W
B．30 W、40 W D．60 W、100 W
C [由图像可知，当U＝220 V时，通过甲、乙两灯的电流分别为I甲＝0.18 A、I乙＝0.27 A，则P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正确。]
二、非选择题(14分)
7．一台线圈电阻为2 Ω的电动机接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率。
[解析] 电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率 P′＝IU＝10×110 W＝1 100 W 发热功率P热＝I2R＝102×2 W＝200 W
转化成的机械功率P＝P′－P热＝1 100 W－200 W＝900 W 机械效率η＝
P900×100%＝×100%≈82%。
1 100P′
[答案] 1 100 W 200 W 900 W 82%
[等级过关练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．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。假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近( )
3
A．8×108 kW·h C．8×1011 kW·h
B．8×1010 kW·h D．8×1013 kW·h
B [因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W和10 W，则每户家庭每天节省的电能为(60－10) × 10－3 ×2×6 kW·h＝0.6 kW·h，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365 kW·h＝8.76×1010 kW·h，B正确，A、C、D错误。]
2．如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V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120 W B．电解槽的发热功率为60 W C．电解槽消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为60 W
C [灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝
60 W
，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，选项C正确，A错误；电110 V
热
解槽的发热功率PV×
＝I2R≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的功率P
总
＝220
60 W
＝120 W，D错误。] 110 V
3．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V 10
W”，B灯“60 V 60 W”，C灯“20 V 20 W”，D灯“20 V 20 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是( )
A．PB>PD>PA>PC C．PB>PD>PC>PA
B．PB>PA>PD＝PC D．PA>PC>PD>PB
U2
B [由R＝P可知，灯的电阻RA＝10 Ω，RB＝60 Ω，RC＝RD＝20 Ω，C、
4
D并联部分的电阻为R并＝10 Ω，电路中RB>RA＝R并，由串联电路的功率关系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝
P并
，故PB>PA>PD＝PC，B正确。] 2
4.(多选)如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定电压，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是( )
A．L1亮度不变，L2变暗 B．L1变暗，L2变亮 C．电路消耗的总功率减小 D．经过滑动变阻器的电流减小
BCD [当滑动变阻器的触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，R总变大，I总减小，由P1＝I2总R1知L1实际功率变小，即亮度变暗；U并＝U－I总U2并
R1变大，由P2＝知L2的实际功率变大，L2变亮，P总＝UI总变小，I变＝I总－
R2I2 ，由于I2变大，所以I变变小。]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60 kg，g取10 m/s2)
[解析] 设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态。该状态下，扶梯自身移动所需功率为
P1＝IU＝5×380 W＝1 900 W＝1.9 kW，
n个人以恒定速度v＝0.4 m/s向上移动所需功率为 P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0 kW， P2所以n＝＝mgvsin θ[答案] 25人
5
＝25(人)。 1
60×10×0.4×
2
3.0×103
人教版(2019)高一物理必修三12.1电路中的能量转化课时练习
