12.1电路中的能量转化 同步测试 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第1节 电路中的能量转化 同步测试 一、选择题 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 2．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(　　) A．72%　　 B．28% C．55.6% D．44.4% 3．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 B．U1＝U2，Q1＝Q2 C．W1＝W2，Q1＞Q2 D．W1＜W2，Q1＜Q2 4．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 B．1×103 W C．1×104 W D．1×106 W 5．如图所示为甲、乙两灯泡的I­U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 B．30 W、40 W C．40 W、60 W D．60 W、100 W 6．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(　　) A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·h C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h 7．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 8．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 B．PB>PA>PD＝PC C．PB>PD>PC>PA D．PA>PC>PD>PB 9.把相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使灯泡均正常发光，两电路所消耗的电功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是(　　) A．P甲＝3P乙 B．P甲>3P乙 C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲 10.(多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是(　　) A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解 B．电功公式W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都适合于任何电路，因此W一定等于Q C．非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热 D．电功的另一表达式W＝t只适用于纯电阻电路 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 11．一台线圈电阻为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。 12．如图是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到稳压电源上，当开头接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的，电流为1.40 A，已知分压电阻的阻值是R＝100 Ω。求： (1)保温时，电阻R两端的电压； (2)稳压电源输出的电压； (3)电热丝的额定功率。 参考答案： 1.B[解析][由公式Q＝t，煮沸一壶水所需的热量为Q＝t J。当电压变为原来的时，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，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错误。] 2.D[解析][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＝×100%≈44.4%，D正确。] 3.A[解析][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。] 4.B[解析][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′＝3×104×0.02×3.2 W＝1 920 W，因此答案应该为B。] 5.C[解析][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。] 6.B[解析][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。] 7.C[解析][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＝，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，选项C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错误。] 8.B[解析][由R＝可知，灯的电阻RA＝10 Ω，RB＝60 Ω，RC＝RD＝20 Ω，C、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＝，故PB>PA>PD＝PC，B正确。] 9.A[解析]设灯泡正常发光时的电流为I，题图甲中，电路的总电流为3I，则P甲＝U·3I，题图乙中，电路的总电流为I，则P乙＝U·I，所以P甲＝3P乙，选项A正确． 10.AD[解析]任何电路的焦耳热都可用焦耳定律求解，A正确；B选项中的两个公式均适合于任何电路，但W不一定等于Q，B错误；非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，C错误；W＝t只适用于纯电阻电路，D正确． 11.[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＝×100%＝×100%≈82%。 [答案]　1 100 W　200 W　900 W　82% 12.[解析]　(1)电阻R两端的电压为UR＝IR＝1.40×100 V＝140 V。 (2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则 r＝· 解得：r＝50 Ω。 所以电源电压为 U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50) V＝210 V。 (3)电热丝的额定功率为 P＝＝ W＝882 W。 [答案]　(1)140 V　(2)210 V　(3)882 W 6 学科网（北京）股份有限公司 $