1、第十二章 电能 能量守恒定律一、单项选择题(本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，每小题3分，共24分)1对计算任何用电器的热功率都适用的公式是(P表示用电器的热功率，W表示电流对用电器做的功，U表示用电器两端电压，I表示通过用电器上的电流)(A)API2RBPIUCPDP解析：公式PI2R计算热功率适用于所有电器，则A正确2.如图所示，电阻R120 ，电动机绕线电阻R210 ，当开关S断开时，电流表的示数I10.5 A；当开关S合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应满足(D)AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DPIR
2、2，故I21 A；所以电流表的示数I1.5 A，电路消耗的电功率PUI15 W.3如图所示的电路，电源电动势为12 V，内阻恒定且不可忽略初始时刻，电路中的电流等于I0，且观察到电动机正常转动现在调节滑动变阻器使电路中的电流减小为I0的一半，观察到电动机仍在转动不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是(B)A电源的热功率减为初始时的一半B电源的总功率减为初始时的一半C电动机的热功率减为初始时的一半D变阻器的功率减为初始时的四分之一解析：电源的内阻和电动机的内阻不变，根据公式PI2R知：电路中的电流减小为I0的一半，则电源的热功率减为初始时的，电动机的热功率减为初始时的.故A、C错误根据PEI知
3、：电路中的电流减小为I0的一半，而电源的电动势不变，则电源的总功率减为初始时的一半，故B正确电路中的电流减小为I0的一半，说明变阻器接入电路的电阻增大，所以由PI2R知变阻器的功率大于初始时的.故D错误故选B.4.如图为实用型高温超导电缆，利用超导电缆可实现无损耗输电现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 ，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V若用临界温度以下的超导体电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为(A)A1 kWB10 kWC1.6 kW D1.6103 kW解析：输电导线上的输电电流I50 A，则输电线上损失的电功率PI2R5020.
4、4 W1 000 W，A项正确5如图所示的电路为欧姆表原理图，电池的电动势E1.5 V，G为电流表，满偏电流为200 A.调零后，在两表笔间接一被测电阻Rx时，电流表G的指针示数为50 A，那么Rx的值是(B)第5题图A7.5 k B22.5 k C15 k D30 k解析：由IgE/R和I可解得Rx22.5 k.6如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是(C)第6题图AR3断路 BR1短路 CR2断路 DR1、R2同时短路解析：灯泡A变暗，灯泡B变亮，说明流过灯泡A的电流减小，流过灯泡B的电流增大，若R3
5、断路，电源的路端电压增大，流过灯泡A、B的电流均增大；若R1短路，电源的路端电压减小，流过R3的电流减小，流过灯泡A、B的电流增大；若R2断路，电源的路端电压增大，灯泡A和电阻R1两端的电压减小，电路中的总电流减小，流过R3的电流增大，流过灯泡A的电流减小，灯泡B两端的电压增大，流过灯泡B的电流增大；电阻R1、R2同时短路，灯泡B不亮正确选项为C.7微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V的电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机不转当加在电动机两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，这时电动机正常工作，则该吸尘器的效率为(C)A20% B40% C60% D80%解析：电动机不
6、转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r 1 ，电动机转动时，热功率：P热I2r0.821 W0.64 W，其输入的电功率为：P入I1U10.82 W1.6 W，消耗的电能转化为内能和机械能，故电动机的机械功率：P出P入P热1.6 W0.64 W0.96 W，吸尘器电动机的效率：100%100%60%，故选C.8.如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，下面说法中正确的是(D)A伏特表V1的读数减小，安培表A1的读数减小B伏特表V1的读数增大，安培表A1的读数增大C伏特表V2的读数减小，安培表A2的读数增大D伏特表
7、V2的读数增大，安培表A2的读数减小解析：当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电流表A1读数增大；电压表 V1读数U1EI(R1r)，I增大，其他量不变，则U1减小；通过电流表A2的电流I2，U1减小，则I2减小；通过电阻R2电流I2II2，I增大，I2减小，则I2增大，则伏特表 V2的读数增大，故D正确，故选D.二、多项选择题(本题共4小题，在每小题给出的四个选项中，有的有两个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错的得0分，共16分)9铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(AD)
8、A电路中每通过1 C的电荷量，电源把2 J的化学能转变为电能B蓄电池两极间的电压为2 VC蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能D蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大解析：蓄电池中电动势2 V表示每通过1 C的电荷量，电源把2 J的化学能转变为电能，故选项A正确，选项C错误当电路闭合，蓄电池两极间的电压小于2 V，故选项B错误由于蓄电池的电动势大于1节干电池的电动势，故其化学能转变为电能的本领比干电池大，所以选项D正确10.如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的
9、功率为1 000 W，关于该电吹风，下列说法正确的是(BD)A若S1、S2闭合，则电吹风吹冷风B电热丝的电阻为55 C电动机工作时输出的机械功率为880 WD当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J解析：若S1、S2闭合，电热丝接入，则此时电热丝发热，电吹风吹出的是热风，故A错误；电动机和电热丝并联，当吹热风时，电热丝消耗的功率为PP热P冷1 000 W120 W880 W，由P，可知R 55 ，故B正确；电动机工作时输出的功率为吹冷风时的功率，故只有120 W，故C错误；当吹热风时，电动机消耗的电功率仍为120 W，故每秒钟消耗的电能为120 J，故D正确11马路上的“微公交”是
10、用蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力若车上蓄电池输出电压为48 V，电池容量为120 Ah，电动机额定电压为48 V，额定功率为1.2 kW，则(AC)A电动机在额定电压下工作时，额定电流为25 AB蓄电池充满电时能储存5 760 J的能量C蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8 hD电动机在额定电压下工作1 h，流过的电荷量为4.32105 C解析：由PUI知，电动机在额定电压下的额定电流为I A25 A，选项A正确；蓄电池储存的电能最多为EUQ481203 600 J2.07107 J，选项B错误；最长工作时间t4.8 h，选项C正确；电动机在额定电压下工作1 h，流过的电荷
11、量qIt253 600 C9104 C，选项D错误12.如图所示为某一电源的UI图线，由图可知(AD)A电源电动势为2 VB电源内电阻为13 C电源短路时电流为6 AD电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A解析：在本题的UI图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确；横轴截距表示短路电流，C错误；图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则r 0.2 ，B错误；当路端电压为1 V时，内电阻分得的电压U内EU外2 V1 V1 V，则电路中的电流I A5 A，D正确三、填空题(本题共2小题，共14分)13(6分)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路(1)按如图甲所示的实验电路，把图乙
12、中剩余的电路连接起来(2)在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 A (填“A”或“B”)端(3)图丙是根据实验数据作出的UI图象，由图可知，电源的电动势E 1.5 V，内阻r 1.0 .答案：(1)如图解析：(1)电路连接如答图(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于A端(3)由图象可知，电源电动势为1.5 V，内阻r 1.0 .14(8分)现有一特殊电池，它的电动势E约为9 V，内阻r约为40 ，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RA已经测出，阻
13、值为 5 ，R为电阻箱，阻值范围0999.9 ，R0为定值电阻，对电路起保护作用(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：A10 B50 C150 D500 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好？答： C .(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了图乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E 10 V，内阻r 45 .解析：(1)使电阻箱的阻值调为零则电路中的电流最大，Im，代入数据得R0135 对比备选选项，故C符合要求(2)根据闭合电路欧姆定律I得(R0RRAr)(R0R5r)在图线上取两个点，读出两组、(RR
14、0)值代入方程解得E10 V，r45 .四、计算题(本题共4小题，共46分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15(8分)电路图如图甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的UI图线分别如图乙所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压答案：(1)4 V1 (2)3 V解析：(1)由题图乙所示UI图线知：电源电动势E4 V，短路电流I短4 A，故内阻r1 .(2)由题图乙知：电源与电阻构成闭合电路时对应路端电压U3 V.16(8分)如图所示为电动机
15、提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r1 ，电动机两端的电压为5 V，电路中的电流为1 A，重物A重20 N，不计摩擦力，求：(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？(3)10 s内，可以把重物A匀速提升多高？(4)这台电动机的机械效率是多少？答案：(1)1 W(2)5 W4 W(3)2 m(4)80%解析：(1)根据焦耳定律，热功率为P热I2r121 W1 W.(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积，即P入IU15 W5 W，输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率P出P入P热5 W1 W4 W.(3)电动机输出的功率用来提升重物转化为机械功率
16、，在10 s内，P出tGh.解得h m2 m.(4)机械效率100%80%.17(14分)如图所示的电路中，电源的电动势E9 V，内阻r1 ；电阻R110 ，R210 ，R330 ，R440 ；电容器的电容C100 F，电容器原来不带电，求：(1)开关S未接通时电源的电流I；(2)接通开关S后流过R4的总电量Q.答案：(1)1 A(2)6104 C解析：(1)由图可知，R2与R3串联后与R1并联，则总电阻R8 ；则由闭合电路欧姆定律可知：I A1 A.(2)开关接通后，电路结构不变，电容器与R3并联，路端电压UEIr(91) V8 V；R3两端的电压U3U6 V；则QU3C6100106 C6
17、104 C.18. (16分)如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长l80 cm，两板间的距离d40 cm，电源电动势E40 V，内电阻r1 ，电阻R15 ，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v04 m/s水平向右射入两板间，该小球可视为质点若小球带电量q1102 C，质量为m2102 kg，不考虑空气阻力，电路中电压表、电流表均是理想电表若小球恰好从A板右边缘射出(g取10 m/s2)求：(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多少？(2)此时电流表、电压表的示数分别为多少？(3)此时电源的输出功率是多少？答案：(1)24 (2)1 A39 V(3)39 W解析：(1)设小球在板间飞行时间为t，t s0.2 s根据dat2得飞行加速度a m/s220 m/s2对小球根据牛顿第二定律得qmgma，解得：UAB V24 V所以滑动变阻器两端电压U滑UAB24 V设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得，I A1 A滑动变阻器接入电路的阻值R滑24 .(2)此时电流表的示数为1 A，电压表的示数为UEIr(4011) V39 V(3)电源的输出功率P出IU39 W.
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