1、第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化基础过关练题组一电功和电功率1.(2022江苏淮安涟水一中月考)LED灯可将电能高效转化为光能,在日常生活中得到普遍应用。某LED灯的额定电压为5.0 V,额定功率为3.0 W,其照明亮度与25 W的白炽灯相当。该LED灯在额定电压下工作时的电流为()A.0.25 AB.0.60 AC.1.7 AD.3.0 A2.一台1.5匹变频空调预设为16 时平均功率为1 100 W,预设26 时平均功率为600 W。学校寝室每晚有200台该型号的空调工作,设定温度都由原来的16 改为26 ,则一个月内学校夜间节约的电能最接近下列哪个数据()A.20 kWhB.3
2、102 kWhC.2104 kWhD.3106 kWh3.(2021广西柳江中学期中)当纯电阻R两端加上某一稳定电压时,在某段时间内通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J。在相同时间内使0.6 C的电荷通过该电阻,则其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A.3 V1.8 JB.3 V3.6 JC.6 V1.8 JD.6 V3.6 J4.甲、乙两灯分别标有“6 V3 W”和“6 V6 W”字样,先将两灯串联后接在电压为U的电路中,甲灯的功率为P1;再将两灯并联后接在同一电压下,乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全,忽略温度对灯丝电阻的影响,则P1P2为()A.92B.29C.49D.
3、195.(2020江西南昌中学模拟)如图所示,电路两端的电压U保持不变,电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1R2R3是()A.111B.411C.144D.1226.A、B两灯的额定电压都是110 V,A灯的额定功率PA=100 W,B灯的额定功率PB=40 W,若将两灯同时接入电压恒为220 V的电路上,且使两灯均能正常发光,同学们设计了如图所示的甲、乙两种电路,则甲、乙两电路消耗的电功率之比为()A.27B.25C.57D.37题组二焦耳定律7.有一台电风扇额定电压为U,额定功率为P,额定电流为I,线圈电阻为R,将电风扇接入电压为U的电路中,则t时间内电风扇产生的热量为(
4、)A.Q=PtB.Q=I2RtC.Q=UItD.Q=U2Rt8.如图所示为家用电阻丝电炉,现将甲、乙两电阻丝电炉分别接入电路中,正常工作时,它们的电阻分别为R甲、R乙,R甲=45R乙,通过它们的电流分别为I甲、I乙,I甲=54I乙,则在相等的时间内,甲、乙两电阻丝电炉产生的热量之比为()A.2516B.1625C.54D.459.(2020福建漳州八校联考)通过电阻R的电流为I时,在t时间内产生的热量为Q。若电阻为2R,电流为I2,则在t时间内产生的热量为()A.4QB.2QC.Q2D.Q4题组三电路中的能量转化10.(2020湖北武汉武昌四校联考)(多选)电动机线圈的电阻为R,电动机正常工作
5、时,两端的电压为U,通过的电流为I,若工作的时间为t,则下列说法中正确的是()A.电动机消耗的电能为UItB.电动机消耗的电能为I2RtC.电动机线圈产生的热量为I2RtD.电动机线圈产生的热量为U2Rt11.(2022北京海淀期中)(多选)现有一台排风扇,如图所示,排风扇电动机的线圈电阻为 0.2 ,当它两端电压为110 V时,通过的电流为5 A。则这台排风扇()A.每分钟消耗的电能是33 000 JB.每分钟产生的热量为300 JC.输出功率是545 WD.工作效率是82.5%12.(2022江苏苏州木渎高级中学月考)如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后
6、的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,不考虑充电过程中手机待机时的耗电,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U2rtD.手机电池储存的化学能为UIt-I2rt能力提升练题组一非纯电阻电路功率的计算1.(2020甘肃兰州一中期中)如图所示,有一内电阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 V60 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 WB.电解槽的发热功率为60 WC.电解槽消耗的电功率为60 WD.电路消耗的总功
7、率为60 W2.(2022湖北武汉钢城四中期中)如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,电流表为理想电流表,恒定电压U=24 V,电解槽内阻rA=2 ,S1闭合,S2、S3断开时,电流表示数为6 A;S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为5 A,且电动机输出功率为95 W;S1、S2、S3都闭合时,电流表示数为16 A。求:(1)电炉子的电阻及发热功率;(2)电动机的内阻;(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率。题组二含电动机电路的分析3.(2022黑龙江大庆铁人中学月考)(多选)在如图所示的电路中,定值电阻R的阻值为10 ,电动机的线圈阻值为2 ,a、b端加有44 V的恒定电压
8、,电压表(不计其电阻对电路的影响)的示数为24 V,由此可知()A.通过电动机的电流为12 AB.通过电动机的电流为2 AC.电动机消耗的总功率为48 WD.电动机输出的功率为8 W4.(2022山东师范大学附中月考)如图是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机。P是一个质量为m的重物,它被细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S,重物P以速度v匀速上升,这时电流表和电压表的示数分别是5.0 A和100 V。已知v=0.7 m/s,m=50 kg,不计空气阻力,不计电动机内各部件间的摩擦,g取10 m/s2。求:(1)绳对重物做功的机械功率P机;(2)电动机的机械效率;(3)电动机线圈的电阻R
9、。答案全解全析第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化基础过关练1.B已知LED灯的额定电压为5.0 V,额定功率为3.0 W,则LED灯在额定电压下工作时的电流I=PU=3.05.0 A=0.60 A,选项B正确。2.C由题意知,200台该型号的空调在t0=1 h的时间内节约的电能为E0=0.5200 kWh=100 kWh,一个月内学校夜间使用空调时间约为t=730 h=210 h,所以一个月内学校夜间节约的电能E=E0tt0=100210 kWh=2.1104 kWh。与C项的数据接近,故选C。3.D设两次加在电阻R两端的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t。由W1=U1q1和W1=
10、U12Rt,可得U1=3 V,tR=0.1 s/。再由W2=U2q2和W2=U22Rt,可求出U2=6 V,W2=3.6 J,选项D正确。4.B由题可知,甲、乙两灯的额定电压相同,额定功率之比为12,由P=U2R可得两灯的电阻之比为21,串联电路中电流处处相等,所以两灯两端电压之比是21,由串联电路电压特点知U甲=23U,由并联电路电压特点知U乙=U,由P=U2R可得P1P2=29,故B正确。5.C三个电阻消耗的功率一样大,则有U232R2=U232R3,得R2=R3,所以通过R1的电流是通过R2电流的2倍,则有(2I)2R1=I2R2,得R1=R24。故R1R2R3=144,C正确。6.CA
11、灯泡的额定电流为IA=PAUA=1011 A,B灯泡的额定电流为IB=PBUB=411 A,甲图电路的功率为P甲=IAU=200 W,乙图电路的功率为P乙=(I甲+I乙)U=280 W,甲、乙两电路消耗的电功率之比P甲P乙=57,故C正确。7.B电风扇正常工作时产生的热量是由电阻发热产生的,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt,B正确。由于是非纯电阻电路,欧姆定律不适用,故A、C、D错误。8.C根据Q=I2Rt可得Q甲Q乙=I甲2R甲tI乙2R乙t=54245=54,选项C正确。9.C根据Q=I2Rt,若电阻变为原来的2倍,电流变为原来的12,时间不变,则产生的热量变为原来的12,C正确。10
12、.AC电动机正常工作时,两端的电压为U,通过的电流为I,工作的时间为t,所以电动机消耗的电能为UIt,A正确。电动机为非纯电阻用电器,其线圈产生的热量为I2Rt,由于UIR,则UItI2Rt,且I2RtQ,即IUtI2Rt,此种情况下,电功只能用公式W=IUt进行计算,电热只能用公式Q=I2Rt计算。2.答案(1)4 144 W(2)1 (3)70 W解析(1)电炉子为纯电阻元件,由欧姆定律得RN=UIN=246 =4 其发热功率为PN=UIN=246 W=144 W(2)电动机为非纯电阻元件,由能量守恒定律得UIM=IM2rM+P输出代入数据解得rM=1 (3)当S1、S2、S3都闭合时,三
13、个用电器的电压都为24 V,故流过N的电流为6 A,流过电动机M的电流为5 A,设流过电解槽A的电流为IA,则IA=16 A-6 A-5 A=5 A故在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为P化=UIA-IA2rA=70 W3.BC电动机和定值电阻串联,可得IR=U-UM,代入数据可得I=2 A,选项A错误,B正确;电动机消耗的总功率为P总=UMI=48 W,C正确;电动机输出功率为P输出=P总-I2r=40 W,D错误。4.答案(1)350 W(2)70%(3)6 解析(1)由于重物P以速度v匀速上升,则绳对重物的拉力等于重物所受重力,绳对重物做功的机械功率P机=mgv=50100.7 W=350 W(2)电动机的总功率为P电=UI=1005.0 W=500 W故电动机的机械效率为=P机P电100%=70%(3)根据能量守恒定律得P电=P机+P热P热=I2R联立解得R=6