1、第一节电路中的能量合格考达标练1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()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.W=UIt=I2Rt=t,对任何电路都适用C.U=IR对于纯电阻电路和非纯电阻电路都适用D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路解析 由电功率公式P=知,电功率越大,表示电流做功越快,对于一段电路,有P=UI,I=,焦耳热Q=Rt,可见Q与P、t都有关,所以,P越大,Q不一定越大,选项A错误;W=UIt是电功的定义式,适用于任何电路,而UIt=I2Rt=t只适用于纯电阻电路,选项B错误;U=IR只能用于纯电阻电路中,非纯电阻电路不适用,选项C错误;Q=I2
2、Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路中产生的焦耳热,选项D正确.答案 D2.一个电风扇,标有“UP”,电动机线圈电阻为R,把它接入电压为U的电路中,以下几种计算电风扇发热量的方法正确的是()A.Q=tB.Q=PtC.Q=RtD.以上三种方法都正确解析 电风扇电路是非纯电阻电路,欧姆定律不适用,A错误;标有“UP”的P不是发热功率,B错误;通过电风扇的电流I=,根据焦耳定律可求得Q=I2Rt=Rt,C正确,D错误.答案 C3.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上,若要产生相等的热量,则两种方法所需的时间之比t串t并为()A.11B.21C.41D.14解析 设电热丝的电阻为R0,
3、则R串=2R0,R并=,由Q=W=t得t串:t并=41.答案 C4.某电动机提升重物的装置如图所示,电源的电压为120 V,不计内阻.重物的质量m=50 kg.当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,重力加速度g取10 m/s2,则下列判断不正确的是()A.电动机消耗的功率为600 WB.电动机的机械功率为450 WC.电动机线圈电阻为6 D.电动机线圈电阻为24 解析 电动机消耗的功率P=UI=600W,选项A正确,不符合题意;电动机的机械功率P机=mgv=450W,选项B正确,不符合题意;对电动机有P-P机=I2r,解得电动机线圈电阻为r=6,选项C正
4、确,不符合题意,选项D错误,符合题意.答案 D5.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线,曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线.若A、B点的横坐标均为1 A,那么AB线段表示的功率为()A.1 WB.6 WC.2 WD.2.5 W解析 由题图可知,在C点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源的电动势为E=3V,短路电流为I=3A,所以电源的内阻为r=1,AB段所表示的功率为PAB=P总-I2r=(13-121)W=2W.答案 C6.小型直流电动机(其线圈内阻为r=1 )与规格为“4 V4 W”的小灯泡并联,再与阻值为R=5 的电阻串联,然后接在U
5、=12 V的电源上,如图所示,小灯泡恰好正常发光,电动机正常工作,求:(1)通过电动机的电流.(2)电动机的输出功率P出.解析 (1)流经灯泡的电流IL=A=1A流经电阻R的电流IR=A=1.6A流经电动机的电流I=IR-IL=0.6A.(2)电动机消耗的总功率P=IU=40.6W=2.4W电动机的热功率P热=I2r=(0.6)21W=0.36W电动机的输出功率P出=P-P热=2.4W-0.36W=2.04W.答案 (1)0.6 A(2)2.04 W等级考提升练7.如图甲所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图乙所示.在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定
6、不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内()A.充电宝输出的电功率为UI+I2rB.充电宝产生的热功率为I2rC.手机电池产生的焦耳热为tD.手机电池储存的化学能为UIt-I2rt解析 充电宝的输出电压为U、输出电流为I,所以充电宝输出的电功率为P=UI,A错误;手机电池充电电流为I,所以手机电池产生的热功率为P热=I2r,而充电宝的热功率为充电宝的总功率减去输出功率,根据题目信息无法求解,B、C错误;输出的电能一部分转化为手机电池的化学能,一部分转化为手机电池的热能,故手机电池储存的化学能为W=UIt-I2rt,D正确.答案 D8.如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为标识不清的小灯
7、泡L1的U-I图线,将L1与该电源组成闭合电路时,L1恰好能正常发光.标有“3 V20 W”的灯泡L2由与L1相同的材料制成,下列说法中正确的是()A.电源的内阻为 B.把灯泡L1换成L2,L2可能正常发光C.把灯泡L1换成L2,电源的输出功率可能相等D.把灯泡L1换成L2,电源的输出功率一定变小解析 电源的电动势为E=4V,图线A的斜率大小表示电源的内阻,则r=0.5,故A错误.灯泡与电源连接时,A、B两图线的交点表示灯泡的工作状态,则知其电压U=3V,I=2A,则灯泡L1的额定电压为3V,功率为P1=UI=6W.把灯泡L1换成“3V20W”的灯泡L2,不能正常发光,而由P=知,灯泡L2正常
8、工作时的电阻为R2=0.45,灯泡L1的电阻为R1=1.5,则知正常发光时灯泡L2的电阻更接近电源的内阻,但是此时灯泡并没有达到正常发光,此时L2的电阻是不确定的;电源的输出功率可能变大,可能相等,也有可能变小,故B、D错误,C正确.答案 C9.如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、电动机组成的电路,蓄电池内阻为0.05 ,电流表和电压表均为理想电表.只接通S1时,电流表示数为10 A,电压表示数为12 V;再接通S2,电动机工作时,电流表示数变为9 A,则()A.蓄电池的电动势为12 VB.此时通过电动机的电流是34 AC.此时通过电动机的电流是25 AD.此时电动机的输入功率为500 W
9、解析 只接通S1时,由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir=12V+100.05V=12.5V,故A错误;车灯的电阻为R灯=1.2,接通S2后,流过电动机的电流为I电动机=-I=A-9A=25A,故B错误,C正确;此时电动机的输入功率为PM=UI电动机=IR灯I电动机=91.225W=270W,故D错误.答案 C10.下表是某品牌电动自行车的主要参数.整车质量40 kg蓄电池工作电压36 V最高车速25 km/h一次充电电耗0.6 kWh电动机效率75%充电时间8 h最大骑行噪声62 dB一次充电连续行驶路程50 km质量m=60 kg的人骑该电动自行车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶,受到的
10、阻力是人与车总重力的2%.重力加速度g取10 m/s2.(1)若以这一速度连续行驶10 min,电动机至少做多少功?(2)行驶过程中通过电动机的电流多大?解析 (1)电动自行车所受的阻力f=0.02(m+m车)g=20N10min内电动自行车行驶的路程x=vt=61060m=3600m所以电动机至少做的功W有=fx=203600J=7.2104J.(2)设行驶过程中通过电动机的电流为I,则UIt=W有可求得I=A=4.4A.答案 (1)7.2104 J(2)4.4 A11.(2021山东聊城检测)有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电,该电池的太阳能集光板面积为600 cm2,太阳能电池电动势为30
11、V,内阻为3 .现使玩具汽车在水平路面上匀速行驶,其太阳能集光板正对太阳,测得电流为2 A.已知电动机的直流电阻为2 ,太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率为1.6103 W/m2.(1)求玩具汽车匀速行驶时,太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率;(2)这辆玩具汽车的总重力为80 N,在水平路面上行驶的阻力是车重的20%,这辆玩具车在水平路面上匀速行驶的最大速度是多大?解析 (1)玩具汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率P1=EI=302W=60W太阳能集光板的接收功率P2=60010-41.6103W=96W太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为=100%=62.5%.(2)玩具汽车以最大速度匀速行驶时,f=F=0.2G,电动机的输出功率为P出=EI-I2(r+R)=Fv,解得v=2.5m/s.答案 (1)62.5%(2)2.5 m/s6