人教版物理必修3同步练习: 12.1 电路中的能量转化(能力提升)

试卷更新日期：2024-04-02 类型：同步测试

进入出卷网下载

一、选择题

1. 空气炸锅是近年流行的小家电，它主要由电热丝 $R$ 与风机 $M$ 两部分构成，其通过电热丝加热空气，然后用风机将高温空气吹入锅内，使热空气在封闭的空间内循环从而加热食物 $.$ 下图是某空气炸锅的简化电路图，若该空气炸锅额定电压及功率为 $220 V$ 、 $1188 W$ ，电热丝 $R = 44 Ω$ ，风机 $M ($ 电动机 $)$ 的内阻为 $55 Ω$ ，其他电阻不计，则该空气炸锅正常工作时（）

A、通过电动机的电流为 $5.4 A$ B、通过电动机的电流为 $4.0 A$ C、电热丝的发热功率为 $1000 W$ D、电热丝每秒钟消耗的电能为 $1100 J$

查看试题解析
2. 某扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件吸尘。已知机器人电池容量为 $3000 m A \cdot h$ ，电机两端电压为 $15 V$ ，吸尘时的额定功率为 $30 W$ ，输出功率为 $22 W$ 。下列说法正确的是
（）

A、“ $m A \cdot h$ ”是能量单位 B、吸尘时通过电机的电流为 $1.5 A$
C、该机器人电机的电阻为 $5.5 Ω$ D、理论上，该机器人充满电后可工作 $1.5 h$

查看试题解析
3. 扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为 $r$ ，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为 $U$ ，通过的电流为 $I$ ，下列说法正确的是（）

A、 $I = \frac{U}{r}$ B、经过时间 $t$ ，电动机消耗的电能 $W = I^{2} r t$ C、经过时间 $t$ ，电动机产生的热量 $Q = U I t$ D、电动机输出的机械功率为 $U I - I^{2} r$

查看试题解析
4. 如图所示是一台直流电动机。在额定电压下正常工作时，下列分析正确的是（　　）

A、热功率是72W B、输入功率为0.125W C、机械功率是2.875W D、持续工作一小时耗电为0.03度

查看试题解析
5. 扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图表所示为某款扫地机器人的铭牌标有的数据，则该扫地机器人（　　）
电机基本参数
产品尺寸
$280 m m \times 280 m m \times 75 m m$
电池
$5000 m A \cdot h$ 锂电池
质量
$0.65 k g$
无线连接
$W i F i$ 智能快连
工作额定电压
$20 V$
工作额定功率
$40 W$

A、额定工作电流为5000mA B、以额定电压工作时，每分钟消耗电能为2400J C、以额定电压工作时，电机的内阻为10Ω D、电池充满电后储存的总能量为5000J

查看试题解析
6. 图甲为充电宝给一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间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，则时间t内（　　）

A、充电宝输出的电功率为 $U I + I^{2} r$ B、充电宝产生的热功率为 $I^{2} r$ C、手机电池产生的焦耳热为 $\frac{U^{2}}{r} t$ D、手机电池储存的化学能为 $U I t - I^{2} r t$

查看试题解析
7. 如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为（）

A、1 W B、6 W C、2 W D、2.5 W

查看试题解析
8. 风能是一种洁净、无污染、可再生的能源，临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场，如图所示。已知该地区的风速约为6m/s，空气密度约 $1.3 k g / m^{3}$ ，已知风力发电机的风叶叶片长度为40m，且风能的30％可转化为电能，则一台发电机发电功率约为（　　）

A、 $3.6 \times 1 0^{3} W$ B、 $2.1 \times 1 0^{5} W$ C、 $1.5 \times 1 0^{7} W$ D、 $3 \times 1 0^{9} W$

查看试题解析
9. 如图所示，灯 $L_{1}$ 为“6V，4W”，灯 $L_{2}$ 为“6V，2W”。现把它们按在12V的电路中，要使每个灯都正常发光，还要求省电，正确的接法是（）

A、 B、 C、 D、

查看试题解析
10. 扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，并能根据红外感应绕开障碍物。某扫地机器人正常工作时电动机的电压为 $15 V$ 、电流为 $3 A$ 、线圈电阻为 $1 Ω$ 。则下列有关它的说法正确的是（）

A、正常工作时，电动机的总功率为 $45 W$ B、正常工作时，电动机的发热功率为 $15 W$ C、正常工作时，电动机的输出功率为 $9 W$ D、电动机被杂物卡住无法运转 $($ 不考虑保护电路的作用 $)$ 时，电动机的发热功率为 $9 W$

查看试题解析
11. 有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，正常工作时的电流是1.0A，此时，电动机的输出功率是P_出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P_热，则（）

A、P_出=2W，P_热=0.5W B、P_出=1.5W，P_热=8W C、P_出=2W，P_热=8W D、P_出=1.5W，P_热=0.5W

查看试题解析
12. 某学习小组利用如图所示电路研究某手持小风扇的电动机性能。调节滑动变阻器 $R$ ，测得风扇运转时电压表示数为 $2.0 V$ ，电流表示数为 $0.20 A$ ；扇叶被卡住停止转动时，电压表示数为 $1.25 V$ ，电流表的示数为 $0.50 A$ 。下列说法正确的是（）

A、电动机线圈的电阻为 $10 Ω$
B、风扇运转时输出的机械功率为 $0.3 W$
C、风扇运转时线圈的发热功率为 $0.4 W$
D、与扇叶被卡住时相比，风扇运转时电源的总功率更大

查看试题解析

二、多项选择题

13. 2023年2月，科创数据研究中心（SMDC）对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图甲所示。测试过程中系统输出的 $\frac{P}{I^{2}} - \frac{1}{I}$ 图像如图乙所示，其中P为直流电源的输出功率，I为总电流，下列说法正确的是（）

A、该蓄电池的电动势为 12 V B、该蓄电池的内阻为 1Ω C、该蓄电池的最大输出功率为70 W D、该蓄电池的短路电流为24 A

查看试题解析
14. 如图所示，干旱季节，农民通过潜水泵抽取地下水灌溉农田。已知潜水泵由电动机、水泵、输水钢管组成，某地下水源距离地表 $5.55 m$ 深，安装潜水泵时将一根输水钢管竖直打入地底下与地下水源连通，水泵出水口离地表高度为 $0.45 m$ ，水流由出水口水平喷出时的速度为 $3 m / s$ ，每秒出水量为 $4 k g$ 。已知电动机额定电压为 $220 V$ ，水泵的抽水效率为 $75 %$ ，水的密度为 $1.0 \times 1 0^{3} k g / m^{3}$ ，则（）

A、出水口钢管横截面积为 $\frac{4}{3} \times 1 0^{- 3} m^{2}$ B、每秒内水流机械能增加 $258 J$ C、电动机的输入功率为 $258 W$ D、电动机线圈的电阻约为 $35 Ω$

查看试题解析

15. 机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（）

规格	后轮驱动直流电动机
车型： $60$ 电动汽车	电动机额定输出功率： $1675 W$
整车质量： $400 k g$	额定转速： $600 r / m i n$
蓄电池（容量 $I t = 800 A \cdot h$ ，输出电压：约为 $36 V$ ）	额定工作电压 $/$ 电流： $36 V / 50 A$

A、电动汽车正常工作时消耗的电功率

1800 W

B、电动机的内阻为

0.5 Ω

C、蓄电池充满电后储存的电能约为

2.88 \times 1 0^{4} J

D、充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为

16 h

查看试题解析

16. 锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器的输出电压为U，输出电流为I，手机锂电池的内阻为r，下列说法正确的是（）

A、锂电池两端的电压为Ir B、锂电池产生的热功率为I²r C、电能转化为化学能的功率为UI-I²r D、充电器输出的电功率为UI+I²r

查看试题解析
17. 下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（）

A、电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B、W＝UIt适用于任何电路，而W＝ $\frac{U^{2}}{R} t$ 只适用于纯电阻电路 C、在非纯电阻电路中，UI＞I²R D、焦耳热Q＝I²Rt适用于任何电路

查看试题解析
18. 近年来，人工智能机器人逐渐走入我们的生活。如图，某科技小组在研究扫地机器人内部直流电动机的性能时，发现当电动机两端的电压为U₁、通过的电流为I₁时，电动机没有转动；当电动机两端的电压为U₂、通过的电流为I₂时，电动机正常转动。关于这台电动机的电阻和正常工作时的输出功率，下列说法正确的是（　　）

A、电动机的电阻为 $r = \frac{U_{1}}{I_{1}}$ B、电动机的电阻为 $r = \frac{U_{2}}{I_{2}}$ C、正常工作时的输出功率为 $P_{出} = U_{2} I_{2} - \frac{I_{2}^{2} U_{1}}{I_{1}}$ D、正常工作时的输出功率为 $P_{出} = U_{1} I_{1} - \frac{I_{1}^{2} U_{2}}{I_{2}}$

查看试题解析
19. 某手持便携式电风扇的电机参数描述如表所示，关于该电机说法正确的有（）
风类模式：正常风
控制方式：机械版
开关类型：琴式按键
送风方式：转页
额定电压： $4.2 V$
额定电流： $1 A$
额定输出功率： $4 W$
风扇转速： $0 - 600$ 转

A、电机电阻为 $0.2 Ω$
B、电机电阻为 $4.2 Ω$
C、电机正常工作时，损耗的热功率为 $0.2 W$
D、电机转子卡住不动时，消耗的总功率为 $88.2 W$

查看试题解析
20. 如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率P_E、输出功率P_R、电源内部发热功率P_r ，随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断

A、P_E-U图象对应图线a ．由图知电动势为9V，内阻为3Ω B、P_r-U图象对应图线b ，由图知电动势为3V，阻为1Ω C、P_R-U图象对应图线c ，图象中任意电压值对应的功率关系为P_E =P_r + P_R D、外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W

查看试题解析
21. 如图所示，直流电动机正常工作时，两端电压为 $220 V$ ，通过电动机的电流为 $6 A$ ，能在 $10 s$ 内把一质量为 $100 k g$ 的重物匀速提高 $8 m$ ，不计绳重、摩擦与空气阻力，重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ．下列说法正确的是（）

A、电动机的输出功率为 $1320 W$ B、在提升重物的 $10 s$ 内重物增加的重力势能为 $8000 J$ C、在提升重物的 $10 s$ 内电动机线圈产生的热量为 $5200 J$ D、电动机线圈的电阻为 $10 Ω$

查看试题解析
22. 某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段金属丝的 $U - I$ 曲线，如图甲所示。再将该金属丝与某一定值电阻 $R_{0}$ 串联接在电路中，用电压表（电压表的内阻远大于金属丝的电阻）与金属丝并联，如图乙所示，并在电压表的表盘上标注了与电压对应的温度值，制成电阻温度计，下列说法中正确的是（　　）

A、从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而增大 B、图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小 C、温度越高，定值电阻 $R_{0}$ 消耗的功率越大 D、选用不同阻值的 $R_{0}$ 可改变温度计的量程， $R_{0}$ 越大，量程越大

查看试题解析
23. 如图所示，a、b两端的电压为 $9V$ ，三个电阻的阻值分别为 $R_{1} = R_{2} = 6 Ω$ 、 $R_{3} = 3 Ω$ ，下列说法正确的是（　　）

A、 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 两端的电压之比为2∶1∶1 B、 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 消耗的电功率之比为1∶1∶2 C、在相等的时间内，通过 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 的电荷量之比为2∶2∶1 D、在相等的时间内， $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 产生的焦耳热之比为1∶1∶2

查看试题解析

三、非选择题

24. 图示为一款能自动上水的电热壶，某同学得知其“上水”功能是由一电动机和传感器来实现的。经查询，电动机的内阻为 $4 Ω$ ，其两端所加电压恒为 $12 V$ 时，电动机能带动负载正常运转，电流为 $0.5 A$ 。求：

(1)、电动机正常运转时的输出功率；

(2)、若电动机卡住，其发热功率为多少。

查看试题解析
25. 玩具起重机的电路示意图如图所示，电动机的内阻为 $R_{M} = 1 Ω$ ，电源电动势 $E = 6 V$ ，灯泡L的铭牌上标有“ $5 V ， 3 W$ ”，理想电流表的示数 $I = 1.0 A$ ，此时灯泡恰好正常发光．求：

(1)、电动机的电功率 $P_{M}$

(2)、电动机的机械能的功率 $P_{机}$ 。

查看试题解析
26. 某电热棒电阻阻值为220 $Ω$ ，额定功率为220W，正常工作时电流为A；通电10s产生的热量为J

查看试题解析
27. 额定电压为 44V 电风扇的线圈电阻为0.8Ω ，正常工作时电流为 5A ，问：

(1)、电风扇每秒产生的热量为多少？

(2)、每秒有多少焦耳的电能转化为机械能？

(3)、电风扇的效率是多少？

查看试题解析
28. 如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻 $r = 1 Ω$ ，电路中另一电阻 $R = 10 Ω$ ，直流电压 $U = 100 V$ ，理想电压表示数 $U_{V} = 60 V$ 。试求：

(1)、通过电动机的电流；

(2)、输入电动机的电功率；

(3)、若电动机以 $v = 2 m / s$ 匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。 $(g = 10 m / s^{2})$

查看试题解析
29. 电动自行车因其价格相对于摩托车低廉，而且污染小，受到群众喜爱，某电动车铭牌如下表所示。取 $g = 10 m / s^{2}$ ，试求：
规格
后轮驱动直流永磁电机
车型： $20''$ 电动自行车
电机输出功率： $175 W$
电源输出电压： $\geq 36 V$
额定工作电压 $/$ 电流： $36 V / 5 A$
整车质量： $40 k g$
最大载重量： $120 k g$

(1)、求此车所装电动机的线圈电阻；

(2)、求此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率；

(3)、一个 $60 k g$ 的人骑着此车，如果电动自行车所受阻力为人和车重的 $0.02$ 倍，求电动自行车在平直公路上行驶的最大速度。

查看试题解析
30. 2022年7月15日至17日，第十届万魅·北方礼品玩具展在山东临沂举办。如图是一参展玩具起重机的电路示意图。电源电动势为6V，内阻为0.5Ω，电阻R=2.5Ω，闭合开关S后，当电动机以1m/s的速度匀速向上提升一质量为0.16kg的物体时（不计一切摩擦阻力，重力加速度g取10m/s²），标有“3V 0.6W”的灯泡恰好正常发光。求：

(1)、电动机两端的电压；

(2)、通过电阻R的电流；

(3)、电动机的内阻。

查看试题解析

电机基本参数
产品尺寸	$280 m m \times 280 m m \times 75 m m$
电池	$5000 m A \cdot h$ 锂电池
质量	$0.65 k g$
无线连接	$W i F i$ 智能快连
工作额定电压	$20 V$
工作额定功率	$40 W$

风类模式：正常风	控制方式：机械版	开关类型：琴式按键	送风方式：转页
额定电压： $4.2 V$	额定电流： $1 A$	额定输出功率： $4 W$	风扇转速： $0 - 600$ 转

规格	后轮驱动直流永磁电机
车型： $20''$ 电动自行车	电机输出功率： $175 W$
电源输出电压： $\geq 36 V$	额定工作电压 $/$ 电流： $36 V / 5 A$
整车质量： $40 k g$	最大载重量： $120 k g$