1、4.4 电路中的能量转化与守恒一、选择题（一）1.一根电阻丝,通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J。若在相同的时间内通过4 C的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A.4 V16 JB.8 V16 JC.4 V32 JD.8 V32 J解析:设电阻丝电阻为R,开始所加电压为U1,则W1=q1U1,故U1=4V;设后来所加电压为U2,产生的热量为W2,则I2=q2t=U2R又I1=q1t=U1R由得U2=q2q1U1=424V=8VW2=q2U2=48J=32J。答案:D2.(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干。
2、设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则下列选项中正确的是()A.IUPB.IU=PC.PI2(R1+R2)D.P=I2(R1+R2)解析:根据电功率的定义P=UI,可知选项B正确;电功率分为三部分:线圈消耗的热功率、电热丝消耗的热功率、电动机工作时转化为风能的功率。答案:BC3.一只手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上对手机电池的说明中还写有“通话3小时,待机100小时”,则该手机通话和待机消耗的功率分别约为()A.1.8 W5.410-2 WB.0.6 W1.8 10-2 WC.
3、3.6 W0.108 WD.6.48103 W1.94102 W解析:由题图中所提供的“3.6V500mAh”,根据功和电功率的有关知识,可求通话时消耗的功率为P1=3.6V500mAh3h=0.6W,待机时消耗的功率为P2=3.6V500mAh100h=1.810-2W。答案:B4.如图所示电路中,R1=R3R2=R4,在ab两端接上电源后,设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4,则它们的大小关系是()A.P1=P3P1P3P4C.P2P1P4P3D.P1P2P3P4解析:设流过R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4,则I1=I2=I3+I4故P1=I12R1
4、P3=I32R3即P2P1P3又因为R3P4即P2P1P3P4综上所述,本题正确选项为B。答案:B5.已知两电阻R1、R2的I-U图线如图所示,把R1、R2并联接到一电源上,R1消耗的功率为6 W,则电源输出的功率是()A.8 WB.10 WC.15 WD.22 W解析:从题图上得出R1=8,R2=12。并联时,U1=U2,故P1R1=P2R2,得6W8=12P2所以P2=4W。答案:B6.如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接,只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2,则下列表述中正确的是()A.电源输出功率减小B.L1上消耗的功率增大C.通过R1上的电流增
5、大D.通过R3上的电流增大解析:电源不计内阻,其输出电压等于电动势。当闭合S2时,电路的外电阻R变小,电路总电流变大,选项C正确;电源的输出功率P出=E2R,所以电源输出功率应该变大,选项A错误;因并联部分两端的电压U并=E-U1,又闭合S2时U1变大,所以U并变小,L1上消耗的功率变小,通过R3的电流也是变小的,选项B、D错误。答案:C二、非选择题（一）7.如图所示电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 ,电动机的电阻R0=1.0 ,电阻R1=1.5 。电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0 V,求:(1)电源释放的电功率。(2)电动机消耗的电功率;将电能转化为机械能的功率。(3
6、)电源的输出功率。解析:(1)电动机正常工作时,总电流为I=U1R1=3.01.5A=2A,电源释放的电功率为P释=EI=102W=20W。(2)电动机两端的电压为U=E-Ir-U1=(10-20.5-3)V=6V电动机消耗的电功率为P电=UI=62W=12W电动机的热功率为P热=I2R0=221W=4W电动机将电能转化为机械能的功率,即为电动机的输出功率,有P出=P电-P热=(12-4)W=8W。(3)电源的输出功率为P出=P释-P内=P释-I2r=(20-220.5)W=18W。答案:(1)20 W(2)12 W8 W(3)18 W三、选择题（二）1.(多选)如图所示,直线A为电源的伏安特
7、性曲线,直线B为电阻R的伏安特性曲线,用该电源和电阻组成一个闭合电路,则()A.电源的总功率是18 W、输出功率是12 WB.电源的总功率是6 W、输出功率是4 WC.电源的电动势是3 V、内阻是1 D.R的阻值是1 解析:由题图可知,E=3V,U=2V,I=2A,则电源输出功率为P=UI=4W,电源总功率是P=EI=6W。电源内阻r=-UI=0.5,R=UI=1,选项A、C错误,选项B、D正确。答案:BD2.计算电功率的公式P=U2R中,U表示加在用电器两端的电压值,R是用电器的电阻值,则此式可用于()A.计算电冰箱的功率B.计算电风扇的功率C.计算电烙铁的功率D.计算一切用电器的功率解析:
8、公式P=U2R只适用于纯电阻电路的用电器功率,故选C。答案:C四、非选择题（二）3.(2014浙江金华期中检测)将直流电动机和电炉并联后,接在直流电源上,如图所示。已知电源的内阻r=1 ,电炉的电阻R1=19 (认为其阻值恒定,不随温度变化),电动机线圈绕组的电阻R2=2 。当开关S断开时,电炉的功率是475 W;当开关S闭合时,电炉的功率是402.04 W。求:(1)直流电源的电动势E。(2)开关S闭合时,电动机的机械功率。解析:(1)S断开时,电炉的功率为P=I2R1=(ER1+r)2R1解得E=100V。(2)S闭合时,P1=I12R1解得I1=4.6AR1两端的电压U=I1R1=87.
9、4V设干路电流为I,由E=U+Ir得I=E-Ur=100-87.41A=12.6A通过电动机的电流为I2=I-I1=12.6A-4.6A=8A电动机所消耗的功率为P1=I2U=887.4W=699.2W电动机消耗的热功率为P2=I22R2=822W=128W故电动机的机械功率为P=P1-P2=571.2W。答案:(1)100 V(2)571.2 W4.(2014贵州大方期中检测)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 ,标有“8 V,16 W”的灯泡恰好能正常发光,电动机M绕组的电阻R0=1 ,求:(1)路端电压;(2)电源的总功率;(3)电动机的输出功率。解析:(1)灯泡正常发光,U=U额=8V。(2)U内=E-U=2V由欧姆定律得流过电源的电流I=U内r=20.5A=4A电源的总功率P总=EI=104W=40W。(3)灯泡的电流I灯=P额U额=168A=2A电动机的电流IM=I-I灯=2A电动机消耗的电功率PM=UIM=82W=16W电动机发热功率P热=IM2R0=221W=4W所以电动机的输出功率P输出=PM-P热=16-4W=12W。答案:(1)8 V(2)40 W(3)12 W