12.1 电路中的能量转化 学科素养提升练（解析版） 一、选择题 1．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 2．小电珠与电动机并联接入电路，两者均正常工作时，小电珠的电阻为 R1，两端电压 为 U1，流过的电流为 I1；电动机的内电阻为 R2，两端电压为 U2，流过的电流为 I2 则（ ） A． U1  U 2 I1 R2  B． I 2 R1 I1 R2  D． I 2 R1 I1 R2  C． I 2 R1 3．下列家用电器中把电能主要转化为内能的是（　　） A．电风扇 B．电饭锅 C．洗衣机 D．吸尘器 4．“电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比．”这 2 个规律用公式表示为 Q  I Rt 。通过实验发现这个规律的物理学家是（　　） A．牛顿 B．奥斯特 C．法拉第 D．焦耳 5．电阻 R 和电动机 M 串联接到电路中， 已知电阻 R 跟电动机线圈的电阻值相等．通 电后电动机正常工作．设电阻 R 和电动机 M 两端的电压分别为 U1 和 U2 ；经过时间 t，设电流通 过电阻 R 和电动机 M 产生的热量分别为 Q1 和 Q2．则（　　） A．U1<U2，Q1＝Q2 B．U1=U2，Q1＝Q2 C．U1=U2，Q1<Q2 D．U1<U2 ，Q1<Q2 6．如图所示电路中，电源电动势 E = 9 V，内阻 r = 1 Ω。M 为直流电动机，其线圈电 阻 R = 1 Ω，限流电阻 R′ = 3 Ω。当电动机正常工作时，理想电压表示数为 1.5 V。则电 动机的输出功率是（　　） （　　） A．3.25W B．3.50W C．3.75W D．49W 7．如图所示，是 2021 年市场上出现的某新款智能手表，其平均充电电压为 5.0V，充 电电流为 1000mA。如果每 3 天要为手表充电 2 小时，当地电价为 0.60 元/度，则一年 要用的电费约是（　　） A．0.08 元 B．0.8 元 C．8 元 D．80 元 8．一个定值电阻 R 两端加上电压 U1，经 2s 时间通过的电荷量为 0.2C，消耗的电能为 0.6J。要在 2s 时间内通过电阻 R 的电荷量为 0.4C，则其两端需加的电压 U2 为（　　） A．1V B．3V C．6V D．9V 9．小文欲选购一台耗电量低、冷冻能力强的电冰箱。根据表 1 几种电冰箱的部分技术 参数，建议小文购买的型号是（　　）表 1 几种电冰箱的部分技术参数 型号 冷冻能力 （kg/24h） 耗电量（kW- BCD-186N（甲） BCD-208N（乙） BCD-228N（丙） BCD-256N（丁） >4.0 >6.0 >6.0 >6.0 1.30 1.30 1.35 1.38 h/24h） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 10．如图所示是快递分拣点的装置示意图，先将货物运送到水平传送带，再由电动机 竖直方向搬运。假定货物运送到水平传送带时的速度为 0，传送带始终以 v1  5m/s 传动， 货物与传送带的动摩擦因数   0.5 ，传送带足够长。假设货物到达电动机附近时水平 速度瞬间减为 0，然后直流电动机以 v2  0.6m/s 的恒定速度竖直向上搬运。已知重物的 重力 G  500N ，电源电动势 E  80V ，不计电源内阻，电路中的电流 I  5A ， g  10m/s2 ，则下列说法正确的是（　　） A．电动机线圈的电阻为16Ω B．电动机的效率为 75% C．货物在传送带上前 2s 内的位移为 10m D．货物在传送带上一直受到动摩擦力作用 11．锂电池能量密度高、绿色环保。现用充电宝为一手机锂电池（图甲）充电，等效 电路如图乙所示，充电宝的输出电压为 U ，输出电流为 I ，该锂电池的内阻为 r ，则 （　　） A．充电宝输出的电功率为 UI  I 2 r C．锂电池产生的热功率为 UI B．电能转化为化学能的功率为 UI  I 2 r U2 D．锂电池产生的热功率为 r 12．三个阻值相同的电阻 R ，额定功率均为 20W 。接入如图电路，改变电压 U ，使各 电阻实际功率均不超过额定功率，则三电阻最大总功率为（ ） A． 40W B． 30W D． 10W C． 20W 13．如图所示的电路中，电源的输出电压恒为 U，电动机 M 线圈电阻与电炉 L 的电阻 相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是（　　） A．电炉放出的热量与电动机放出的热量相等 B．电炉两端电压小于电动机两端电压 C．电炉两端电压等于电动机两端电压 D．电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率 14．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧 开后的保温状态，如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图，S 是用感温材料 制造的开关。下列说法中正确的是（　　） A．加热状态时是用 R1 、 R2 同时加热的 B．当开关 S 接通时电饭锅为加热状态，S 断开时为保温状态 C．要使电饭锅在保温状态时的总功率为加热状态时的一半，R1：R2 应为1:1 D．要使 R2 在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1：R2 应为   2  1 :1 15．夏天天气炎热，为了迎合消费者的需求，制造厂家推出各式各样的微型电风扇， 有手持式的也有挂脖式的。某研究小组为了研究小电风扇的电动机性能，设计了如下 图所示的实验电路，其中电源的电动势为 E  12V ，内阻为 r  5Ω ，小灯泡的额定电压 为 2V ，额定功率为 0.6W ，闭合开关 S0 ，当开关 S 接 1 时，灯泡正常发光，电动机正 常工作；当开关 S 接 2，电阻箱阻值调到 R  4Ω 时电动机停止转动，此时电源的输出 功率达到最大值，则（　　） A．电动机的内阻为 1Ω B．电动机正常工作时两端的电压为 10V C．电动机正常工作时的输出功率为 2.55W D．开关 S 接 1 时电源的效率为 87.5% 二、解答题 16．如图所示，线路两端的电压 U=220V，每条输电线的电阻均为 r=5Ω，A、B 为两 个一样的电炉，它们的电阻均为 200Ω，求： （1）电炉 A 两端的电压； （2）电炉 A 的功率。 17．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻 r  1 电动机两端电压为 5V，电路中的电流为 1A，重物 m 受到重力为 20N。不计摩擦力，求： （1）电动机的输入功率和线圈电阻上消耗的热功率各是多少？ （2）电动机的输出功率和效率各是多少？ （3）电动机可以把重物以多大的速度竖直向上提升？ 参考答案 1．C 【详解】 R3 与 R4 并联，电压相等，R3<R4，根据公式 U2 P  R 得知 P3  P4 通过 R1 的电流大于通过 R3 的电流，R1=R3，根据公式 P＝I 2 R 得知 P1 >P3 R1 与 R2 串联，电流相等，而 R1<R2，根据公式 P  I 2R 得知 P2 >P1 所以 P2 >P1 >P3 >P4 故 ABD 错误。C 正确。 故选 C。 2．B 【详解】 A．小电珠与电动机并联接入电路，所以 U1 =U 2 故 A 错误； BCD．对小电珠，由欧姆定律可得 U1  I 1R1 电动机正常工作时，由于线圈切割磁感线产生反电动势，所以 U 2＞I 2 R2 所以 I1 R2  I 2 R1 故 B 正确，CD 错误。 故选 B。 3．B 【详解】 电流做功的过程，实际上就是能量转化的过程，消耗电能转化成其它形式的能。在常见的 家用电器中，洗衣机、电风扇和吸尘器主要是把电能转化为机械能；电饭锅主要是把电能 转化为内能，故 ACD 错误 B 正确。 故选 B。 4．D 【详解】 通过实验发现这个规律的物理学家是焦耳，这个规律称为焦耳定律。 故选 D。 5．A 【详解】 电动机和电阻串联，电流相等，根据焦耳定律 Q  I 2 Rt 可得 Q1  Q2 对于电阻 R 由欧姆定律得 U1  IR 对于电动机，由其工作原理知 U 2  IR 则 U1  U 2 故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 6．A 【详解】 通过电动机的电流 I 与流过限流电阻 R′的电流相同，由 I U  0.5A R 电动机两端电压 U M  E  U  Ir  7V 电动机的输出功率 P出  U M I  I 2 R  3.25W 故选 A。 7．B 【详解】 手表充电一次所耗电的电能为 W  UIt  5 �1A �2h=10W � h 故一年所需的电费为 365 10 � �0.6 3 �0.73元 1000 故选 B。 8．C 【详解】 根据电功的表达式和欧姆定律有 W  UIt  Uq ， I U R 得 U1  W1 0.6J   3V q1 0.2C 电阻不变，电流与电压成正比，则 q1 U1 I1 q 1   t  1  U 2 I 2 q2 q2 2 t 所以 U 2  2U1  6V 故选 C。 9．B 【详解】 由图可知乙、丙、丁冷冻能力较强，甲的冷冻能力最弱，耗电量乙的最低，综合考虑建议 小文购买的型号是乙，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 10．B 【详解】 A．设电动机线圈的电阻为 r ，根据功率关系可得 EI  Gv2  I 2 r 解得 r  4Ω A 错误； B．电动机的效率为  Gv2 �100%  75% EI B 正确； C．货物在传送带上做匀加速运动的加速度为 a  mg   g  0.5 �10m/s 2  5m/s 2 m 货物加速至与传送带共速所用时间为 t1  v1 5  s  1s a 5 x1  v1 t1  2.5m 2 此过程货物运动的位移为 接着货物匀速运动 1s 通过的位移为 x2  v1t2  5m 故货物在传送带上前 2s 内的位移为 x  x1  x2  2.5m  5m  7.5m C 错误； D．货物与传送带共速后做匀速运动，不再受摩擦力作用，D 错误。 故选 B。 11．B 【详解】 A．充电宝输出的电功率为 UI ，选项 A 错误； B．电能转化为化学能