5.1 电路中的能量同步练习 2021—2022 学年高中物理粤教版（2019） 必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．某电力公司曾举办“计量日进您家”活动，免费上门为市民做出家庭用电耗能诊断分析，针对每户家庭提 出个性化的节能建议，根据专家统计，每使用 1 度（千瓦时）电，就相应消耗了 0.40kg 的标准煤，同时产 生 0.272kg 碳粉尘，0.997kg 二氧化碳、0.03kg 二氧化硫、0.015kg 碳氧化物，下表是电力技术人员实测提 供的数据，估算一户普通家庭待机一年相应产生的二氧化硫污染物约为 每户普通家庭家用电器 一台台式 2 台平板电 2 台空 1 台洗衣 1 台无线路 1 台饮水 平均数 电脑 视机 调 机 由器 机 0.6 0.75 1.2 0.6 2 0.4 每台电器待机平均功率 （w） A．2.0kg B．20kg C．200kg D．2000kg 2．如图所示，某品牌电动汽车电池储存的电能为 60kWh，充电时，直流充电桩的充电电压为 400V，充电 时间 4.5h，充电效率 95%．以 v=108km/h 的速度在高速公路匀速行驶时，汽车的输出功率为 15kW，转化 机械能的效率 90%，则 A．充电电流约为 33A B．匀速行驶距离可达 432km C．匀速行驶时每秒钟消耗电能 1.5×104J D．匀速行驶时所受阻力为 500N 3．在如图所示的电路中，定值电阻 R 的阻值为 4Ω，电动机的线圈电阻值为 1Ω，a、b 端加有 20V 的恒定 电压，电压表（不计其电阻对电路的影响）的示数为 16V。由此可知（　　） A．通过电动机的电流强度为 5A B．电动机的发热功率为 16W C．电动机消耗的总功率为 16W D．定值电阻的功率为 100W 4．某款移动充电宝的部分相关参数如图所示：小张同学通过网络查阅得到，额定容量是由制造商标定的 移动电源可输出容量。下面说法错误的是（　　） A．20000mAh 指的是充电宝能够储存 72000C 的电荷量 B．74Wh 指的是充电宝能够储存 266400J 的电能 C．该充电宝理论上可以按最大电流输出约 5.71h D．输入接口的输入功率为 12W 5．现有额定电压均为 110V 额定功率分别为 100W 和 60W 的灯泡 A 和 B，将它们接在 220V 的直流电路中 后，两灯均正常工作，且消耗的电功率最小的电路是（　　） A． B． C． D． 6．饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中 S 是温度控制开关，当水 温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R2 是饮水机加热管的电阻，R1 是与加热管 串联的电阻．该饮水机的额定电压是 220v，加热功率 550w,保温时整机耗电量 0.48kw/24h（不考虑 R1、R2 的阻值受温度影响）．当开关 S 闭合时，饮水机处于何种工作状态及 R2 的阻值为（） A．加热 220Ω B．加热 88Ω C．保温 88Ω D．保温 220Ω 7．LED 灯是一种半导体新型节能灯。已知某种型号的 LED 灯在一定电压范围内的工作电流是 20 mA，在 不同电压下发出不同颜色的光：当两端电压为 1.8 V 时，发黄光；当两端电压为 1.4 V 时，发红光；当两 端电压为 3.2 V 时，发蓝光。广告牌上 LED 灯数量为 10000 个 /m2，那么一块 5 m2 的 LED 广告牌发红光 时，需要供给的电功率大约是（　　） A．500W B．100W C．1400W D．2300W 8．如图所示，一款微型机器人的内部有一个直流电动机，其额定电压为 U，额定电流为 I，线圈电阻为 R，将它接在电动势为 E，内阻为 r 的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，下列说法正确的是（　 ） A．电动机消耗的总功率为 EI B．电动机的效率为 U E C．电源的输出功率为 EI  I 2 R D．电源的效率为 1  Ir E 9．如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导体 a、b，单位体积内的自由电子数相等，横 截面积之比 Sa：Sb=2：1。已知 5s 内有 5×1018 个自由电子通过导体 a 的横截面，电子的电荷量 e=1.6×1019 C。下列说法正确的是（　　） A．流经导体 a 的电流为 0.16A B．a、b 的电阻之比 Ra：Rb=2：1 C．自由电子在导体 a 和 b 中的定向移动速率之比 va：vb=2：1 D．相同时间内导体 a 和 b 产生的焦耳热之比 Qa：Qb=2：1 10．如图所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为 1Ω。电动机内 部绕线电阻为 2.0Ω，电流表和电压表均为理想电表。只接通 S1 时，电流表示数为 20A，电压表示数为 60V；再接通 S2，启动电动机工作，电压表示数变为 45V，则此时通过启动电动机的电流是（ ） A．20A B．22.5 A C．30A D．45 A 11．某同学用多用电表测一电学元件的电阻读数为 1200 欧姆，该电学元件最有可能是下列哪一个( A．220V 800W 电饭煲 B．220V 100W 电炉子 C．220V 40W 白炽灯 D．220V 20W 咖啡壶 ) 12．设某直流电动机线圈内阻为 R ，正常工作时，所加电压为 U ，通过的电流为 I ，则该电动机正常工作 时的输入功率 A． P1  UI P1 和热功率 P2 为（　　） B． P1  I R 2 C． P2  UI D． P2  U2 R 13．如图为一种服务型机器人，其额定功率为 48W，额定工作电压为 24V，机器人的锂电池容量为 20A·h，则机器人（　　） A．额定工作电流为 20A B．充满电后最长工作时间为 2h 4 C．电池充满电后总电量为 7.2 �10 C D．以额定电流工作时每秒消耗能量为 20J 14．三只电阻 R1、R2 和 R3，如图所示连接，在电路的 A、B 端加上恒定电压后，电阻 R1 消耗的功率最大． 则三只电阻的阻值大小关系为 （ ） A．R1>R2>R3 B．R2>R1>R3 C．R3>R2>R1 D．R1>R3>R2 15．如图所示，R1＝R3＜R2＝R4。在 A、B 两端接上电源后，比较各电阻消耗电功率 P 的大小（　　） A．P1=P3<P2=P4 B．P2>P1>P4>P3 C．P2>P1>P3>P4 D．P1>P2＞P4>P3 二、填空题（共 4 题） 16．有一铅蓄电池，在其内部将 2×10－5 C 的电子从正极移到负极需要 3×10－2 s 的时间，此过程中非静电力 做功为 4×10－5 J，则该铅蓄电池的电动势是_____，给一小灯泡供电，供电电流是 0.2 A，供电 10 min，非 静电力做功是_______． 17．电动机的输入功率为 5.5 kW,输入电流为 50 A,电枢的电阻为 0.40Ω,通电 1s. （1）电流做的功为____________J; （2）产生的热量为____________J; （3）产生的机械能为____________J; （4）电动机的效率为 __________；(结果保留两位有效数字) （5）输入电压为 ________V； 18．如下图所示是某电路中的电能表，让某一个标有“ 220V 300W ”的用电器单独接入电路正常工作10min ， 在此期间电能表转盘转_______圈。 19．如图所示是利用 DIS 测定电动机效率的电路，请完成下列问题： （1）图中方框 A、B 所采用的传感器分别是：A______，B_______。若已知被提升的物体质量为 m,该实验 还需要的测量工具为_________。 （2）在实验中，通过 A、B 测得的物理量的数值分别是 U、I，电动机线圈的电阻为 r，则此时电动机的输 出功率的理论表达式 P出  ________。 （3）在实验中，由于电动机的转动使质量为 m 的物体在 t 时间内匀速上升了 h 高度，则电动机的效率  _ ____ �100% 。 三、综合题（共 4 题） 20．一台国产 XQB30－13 型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表．试根据表中提供的数据 计算： 额定电压 220V 频率 50HZ 额定洗衣、脱水功率 360W 额定洗衣、脱水容量 3kg 整机质量 33kg 外形尺寸(长×宽×高) 542mm×550mm×920mm (1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流是多大？ (2)如洗衣、脱水的累计时间为 40min，则洗衣机耗电多少度？ 21．如图所示电路中，E =3V，r =5Ω，R0 =1.5Ω，变阻器的最大阻值 R =10Ω。在 R 为何值时，电源的输出 功率最大？在 R 为何值时，R 消耗的功率才最大？R 为何值时，R0 消耗的功率才最大？ 22．抗击新冠肺炎期间，欢乐送机器人为数十家医院提供了无接触配送服务。该机器人正常工作时电源输 出电压为 28V，输出电流为 4A，整机重量为 30kg。在某次无接触配送服务时承载药品重量为 20kg，匀速 行驶速度为 1.2m/s，在行驶过程中受到的阻力大小为总重力的 0.15 倍，重力加速度 g 取 10m/s2。不计其他 能量损耗，则： （1）该机器人正常工作时电源的输出功率是多大： （2）该机器人匀速运行时的机械功率是多大； （3）该机器人内部电阻的阻值是多大？ 23．图甲为一直流电动机提升重物的装置图，该直流电动机的电路结构可间化为图乙 . 用来保护电路的定 值电阻的阻值为 R  10 ，电动机线圈屯阻为 r  2 ，当电动机匀速向上提升质量为 10kg 的重物时，图中 电压表  1 V1 的示数为 U  160V 电流表的示数； ，而电压表 V2 的示数为 U '  110V ，电动机处于正常工作中 .g 取 10m / s 2 ，求：  2 重物上升的速度．参考答案： 1．A 2．D 3．C 4．D 5．B 6．B 7．C 8．D 9．A 10．A 11．C 12．A 13．C 14．B 15．C 16． 2V 240J 17． 5.5×103 1×103 4.5×103 82% 1.1×102 18．150 电压传感器 19． 电流传感器 秒表，刻度尺 20．1.64A；0.24 度 21．3.5Ω，6.5Ω，0 22．（1）1