第一节 电路中的能量（分层作业）物理粤教版必修第三册

5.1电路中的能量 一、单选题 1．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、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120W，吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．电动机的电阻为Ω C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J 2．一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则该发电机的电动势为（　　） A．6 V B．36 V C．120 V D．12 V 3．如图甲所示的U-Ⅰ图像为某电源的路端电压与电流的关系图线。将此电源与一个线圈电阻为0.4Ω的电动机和“4V，2W”的灯泡串联接入电路，如图乙所示。电动机正常工作，灯泡也正常发光。下列说法正确的是（     ） A．电源电动势为9V，内阻为2.25Ω B．电路中的电流为1A C．电动机的工作效率约为96% D．电源效率约为80% 4．图甲是某型号热敏电阻的阻值随温度t变化的图像（已做近似处理）．图乙是用做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图，其中电源电压可在之间调节，为的定值电阻．该电路工作原理是：将放入待测温度处，闭合开关，调节电源电压，使电路中电流保持不变，可直接从温度计表盘上得出待测温度．下列说法正确的是（    ） A．温度计表盘上显示时，电源电压为 B．该热敏电阻温度计的测温范围为 C．该电路允许接入的阻值范围为 D．该电路中工作时功率范围为 5．两个小灯泡，分别标有“1A  4W”和“2A  1W”的字样，不考虑阻值随温度的变化，以下说法中正确的是（　　） A．两小灯泡的电阻阻值之比为2∶1 B．它们串联使用时，能达到的最大功率为5W C．它们并联使用时，能达到的最大功率为5W D．它们串联使用时能达到最大功率比并联使用时能达到的最大功率大 6．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（　　） A．其中R1是供加热用的电阻丝； B．当开关S断开时电饭锅为加热状态，S接通时为保温状态； C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为2：1； D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为（-1）：1 7．用充电宝给手机充电时，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的。设手机电池的内阻为r，则（　　） A．充电宝的发热功率为I2r B．充电宝输出的电功率为UI－I2r C．在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rt D．手机电池的发热功率为 8．如图为一玩具小车内部工作的电路图，电源电动势E = 6 V，内阻r = 1 Ω，指示灯L的规格为“5 V，1 W”，电动机M内阻r1 = 1 Ω，现把该玩具车放在水平路面上，闭合开关S，指示灯L和电动机M均正常工作，下列说法正确的是（　　） A．指示灯L中的电流为0.1 A B．电动机M中的电流为5 A C．电源的输出功率为6 W D．电动机M的输出功率为3.36 W 二、多选题 9．一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上（电源内阻忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是（    ） A．电饭煲的电阻为44Ω B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W C．1min内电饭煲消耗的电能为，洗衣机电动机消耗的电能为 D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 10．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．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中， D．焦耳热适用于任何电路 11．如图所示为某品牌的电动车，质量为，人的质量也为，电动机正常工作的额定输入电流，额定输入电压为，电动车电池的容量为。电动车行驶时所受阻力大小为人和车总重力的0.05倍：该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率运行通过的距离，速度达到，忽略电动机转动时的摩擦，重力加速度。下列说法正确的是（    ） A．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为180分钟 B．该过程中驱动电动机的输出功率为 C．驱动电动机的内阻为 D．电动车能达到的最大速度为 12．甲醛对人体的危害非常严重，因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。“创新”小组的同学们设计了甲醛监测设备，原理如图甲所示。电源电压恒为3 V，R0为10 Ω的定值电阻，R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻，污染指数在50以下为轻度污染，50 ~ 100之间为中度污染，100以上为重度污染，R与污染指数的关系如图乙所示，则以下分析正确的是（　　） A．电压表示数为1 V时，属于重度污染 B．污染指数越小，电压表示数越大 C．污染指数越大，电路中消耗的总功率越大 D．污染指数为50时，电压表示数为2.5 V 一、解答题 1．如图所示，电源电动势，内阻，定值电阻，电动机M的线圈电阻，电键S闭合，电动机正常工作时，理想电压表示数为，求： (1)通过电动机的电流是多少； (2)电源的输出功率是多少； (3)电动机输出的机械功率为多少； (4)若电动机被卡死不能转动，则电动机的热功率为多少。 2．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机两端电压为时，卡住电动机，电路中电流为，正常工作时电路中的电流为，物体A重。忽略一切摩擦，求正常工作的情况下： (1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少； (2)电动机的输出功率是多少； (3)电动机匀速提升重物的速度； (4)电动机工作一小时损失的电能是多少。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.1电路中的能量 一、单选题 1．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、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120W，吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．电动机的电阻为Ω C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J 【答案】A 【详解】A．电机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为 P=P热-P冷=1000-120W=880W 由可知电热丝的电阻为 故A正确； B．电机为非纯电阻电路故不能用求出阻值；故B错误； C．当电吹风吹冷风时，电热丝处于断路状态，没有电流通过，电热丝每秒钟消耗的电能为0；故C错误； D．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120W，所以每秒钟消耗的电能 Q=P冷t=120×1J=120J 故D错误。 故选A。 2．一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则该发电机的电动势为（　　） A．6 V B．36 V C．120 V D．12 V 【答案】A 【详解】根据 可得该发电机的电动势为 故选A。 3．如图甲所示的U-Ⅰ图像为某电源的路端电压与电流的关系图线。将此电源与一个线圈电阻为0.4Ω的电动机和“4V，2W”的灯泡串联接入电路，如图乙所示。电动机正常工作，灯泡也正常发光。下列说法正确的是（     ） A．电源电动势为9V，内阻为2.25Ω B．电路中的电流为1A C．电动机的工作效率约为96% D．电源效率约为80% 【答案】C 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律 结合图像的斜率与截距可知 V 故A错误； B．灯泡正常发光，则有 A 故B错误； C．电动机的电压为 V 电动机的功率为 W 热功率为 W 电动机的工作效率约为 故C正确； D．电源的效率为 故D错误； 故选C。 4．图甲是某型号热敏电阻的阻值随温度t变化的图像（已做近似处理）．图乙是用做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图，其中电源电压可在之间调节，为的定值电阻．该电路工作原理是：将放入待测温度处，闭合开关，调节电源电压，使电路中电流保持不变，可直接从温度计表盘上得出待测温度．下列说法正确的是（    ） A．温度计表盘上显示时，电源电压为 B．该热敏电阻温度计的测温范围为 C．该电路允许接入的阻值范围为 D．该电路中工作时功率范围为 【答案】B 【详解】A．温度计表盘上显示时，的阻值为280，根据欧姆定律有 解得 V 故A错误； BC．当电源电压为1.2V时，电阻最大，有 当电源电压为0.6V时，电阻最小，有 根据数学方法可知热敏电阻的阻值随温度t变化的关系式为 代入数据可知该热敏电阻温度计的测温范围为，故B正确，C错误； D．根据电功率的计算公式 可知，该电路中工作时功率范围为，故D错误； 故选B。 5．两个小灯泡，分别标有“1A  4W”和“2A  1W”的字样，不考虑阻值随温度的变化，以下说法中正确的是（　　） A．两小灯泡的电阻阻值之比为2∶1 B．它们串联使用时，能达到的最大功率为5W C．它们并联使用时，能达到的最大功率为5W D．它们串联使用时能达到最大功率比并联使用时能达到的最大功率大 【答案】D 【详解】A．根据 可得两个小灯泡的电阻分别为 ， 则两小灯泡的电阻阻值之比为 故A错误； B．串联电路的最大电流取额定电流较小值，故只能取1A，则它们串联使用时，能达到的最大功率为 故B错误； C．根据 可知两个小灯泡的额定电压分别为 ， 并联电路最大电压取额定电压最小值，故取，则它们并联使用时，能达到的最大功率为 故C错误； D．根据以上分析可知它们串联使用时能达到最大功率比并联使用时能达到的最大功率大，故D正确。 故选D。 6．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（　　） A．其中R1是供加热用的电阻丝； B．当开关S断开时电饭锅为加热状态，S接通时为保温状态； C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为2：1； D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为（-1）：1 【答案】D 【详解】AB．根据功率的公式 可知，电压一定时，用电器的电功率跟电阻成反比，当图中开关断开时，、串联接入电路，阻值较大，功率较小，故此时为保温状态，而开关闭合时，只有接入电路，此时阻值较小，功率较大，为加热功率，为加热电阻丝，AB错误； CD．根据上述分析可知，加热时的功率 保温时的功率 结合题意可得 联立解得 C错误，D正确。 故选D。 7．用充电宝给手机充电时，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的。设手机电池的内阻为r，则（　　） A．充电宝的发热功率为I2r B．充电宝输出的电功率为UI－I2r C．在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rt D．手机电池的发热功率为 【答案】C 【详解】A．充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以无法确定充电宝的发热功率，故A错误； B．充电宝的输出电压为U，输出电流为I，则充电宝输出的电功率为 故B错误； D．U是充电宝的输出电压，不是内电压，所以不能用计算电池的发热功率，电池的发热功率应为 故D错误； C．由题的已知可得在时间t内，手机电池增加的化学能为 故C正确。 故选C。 8．如图为一玩具小车内部工作的电路图，电源电动势E = 6 V，内阻r = 1 Ω，指示灯L的规格为“5 V，1 W”，电动机M内阻r1 = 1 Ω，现把该玩具车放在水平路面上，闭合开关S，指示灯L和电动机M均正常工作，下列说法正确的是（　　） A．指示灯L中的电流为0.1 A B．电动机M中的电流为5 A C．电源的输出功率为6 W D．电动机M的输出功率为3.36 W 【答案】D 【详解】A．闭合开关S，指示灯和电动机均正常工作，说明电源的输出电压为 对于指示灯，有 解得 故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律，有 解得 电动机中的电流 解得 故B错误； C．电源的输出功率 解得 故C错误； D．电动机的输出功率 联立解得 故D正确。 故选D。 二、多选题 9．一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上（电源内阻忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是（    ） A．电饭煲的电阻为44Ω B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W C．1min内电饭煲消耗的电能为，洗衣机电动机消耗的电能为 D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 【答案】AC 【详解】A．由于电饭煲是纯电阻用电器，所以 故A正确； B．电饭煲消耗的电功率为 洗衣机电动机消耗的电功率为 故B错误； C．1min内电饭煲消耗的电能为 1min内洗衣机电动机消耗的电能为 故C正确； D．洗衣机为非纯电阻用电器，所以 其在1min内消耗的电能，由于洗衣机内阻未知，故无法比较二者的发热功率，故D错误。 故选AC。 10．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．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中， D．焦耳热适用于任何电路 【答案】BCD 【详解】A．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热的多少还与做功时间的长短有关，故A错误； B．公式是计算电路的总功的大小，适用于任何电路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律可得 ， 所以和只能适用于纯电阻电路，故B正确； C．在非纯电阻的电路中，UI表示的是总的功率的大小，而只是电路中发热的功率，除发热功率外，还有其他形式的有用功率，所以在非纯电阻电路中 故C正确； D．焦耳热适用于任何电路中的热量的计算，故D正确。 故选BCD。 11．如图所示为某品牌的电动车，质量为，人的质量也为，电动机正常工作的额定输入电流，额定输入电压为，电动车电池的容量为。电动车行驶时所受阻力大小为人和车总重力的0.05倍：该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率运行通过的距离，速度达到，忽略电动机转动时的摩擦，重力加速度。下列说法正确的是（    ） A．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为180分钟 B．该过程中驱动电动机的输出功率为 C．驱动电动机的内阻为 D．电动车能达到的最大速度为 【答案】BC 【详解】A．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为 故A错误； B．由动能定理可得 解得 故B正确； C．根据 解得驱动电动机的内阻为 故C正确； D．电动车能达到的最大速度为 故D错误。 故选BC。 12．甲醛对人体的危害非常严重，因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。“创新”小组的同学们设计了甲醛监测设备，原理如图甲所示。电源电压恒为3 V，R0为10 Ω的定值电阻，R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻，污染指数在50以下为轻度污染，50 ~ 100之间为中度污染，100以上为重度污染，R与污染指数的关系如图乙所示，则以下分析正确的是（　　） A．电压表示数为1 V时，属于重度污染 B．污染指数越小，电压表示数越大 C．污染指数越大，电路中消耗的总功率越大 D．污染指数为50时，电压表示数为2.5 V 【答案】AC 【详解】A．电压表示数为1 V时，电路中电流 可变电阻两端电压 根据欧姆定律可得，可变电阻连入电路中的阻值 由题图乙可知，电阻为20 Ω时，污染指数为150，属于重度污染，故A正确； B．由题图乙可知，污染指数越小，可变电阻的阻值越大，根据串联电路的分压特点可知，可变电阻分担的电压越大，则定值电阻分担的电压越小，即电压表示数越小，故B错误； C．由题图乙可知，污染指数越大，可变电阻的阻值越小，电路总电阻越小，根据可知，电源电压不变，总电阻越小，总功率越大，故C正确； D．由题图乙可知，污染指数为50时，可变电阻连入电路中的阻值为50 Ω，根据串联电路的分压特点有 解得R0两端电压 即电压表示数为0.5 V，故D错误。 故选AC。 一、解答题 1．如图所示，电源电动势，内阻，定值电阻，电动机M的线圈电阻，电键S闭合，电动机正常工作时，理想电压表示数为，求： (1)通过电动机的电流是多少； (2)电源的输出功率是多少； (3)电动机输出的机械功率为多少； (4)若电动机被卡死不能转动，则电动机的热功率为多少。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）通过电动机的电流为 （2）电源的输出功率为 （3）电动机输出的机械功率为 （4）若电动机被卡死不能转动，流过电动机的电流为 此时，电动机的热功率为 2．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机两端电压为时，卡住电动机，电路中电流为，正常工作时电路中的电流为，物体A重。忽略一切摩擦，求正常工作的情况下： (1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少； (2)电动机的输出功率是多少； (3)电动机匀速提升重物的速度； (4)电动机工作一小时损失的电能是多少。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）电动机两端电压为时，卡住电动机，电路中电流为，可知电动机线圈电阻为 正常工作时电路中的电流为，则电动机线圈电阻消耗的热功率为 （2）电动机正常工作时的电功率为 电动机的输出功率为 （3）根据 可知物体匀速运动时的速度为 （4）电动机正常工作一小时损失的电能为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$