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電路中的能量轉(zhuǎn)化與守恒
一、選擇題（一）
1.一根電阻絲,通過2 C的電荷量所消耗的電能是8 J。若在相同的時間內(nèi)通過4 C的電荷量,該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是( )
A.4 V 16 J B.8 V 16 J
C.4 V 32 J D.8 V 32 J
解析:設電阻絲電阻為R,開始所加電壓為U1,則W1=q1U1,故U1=4V;設后來所加電壓為U2,產(chǎn)生的熱量為W2,則I2=q2t=U2R ①
又I1=q1t=U1R ②
由①②得
U2=q2q1U1=424V=8V
W2=q2U2=48J=32J。
答案:D
2.(多選)日常生活用的電吹風中有電動機和電熱絲,電動機帶動風葉轉(zhuǎn)動,電熱絲給空氣加熱,得到的熱風可將頭發(fā)吹干。設電動機線圈的電阻為R1,它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風機兩端電壓為U,通過的電流為I,消耗的電功率為P,則下列選項中正確的是( )
A.IU>P B.IU=P
C.P>I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)
解析:根據(jù)電功率的定義P=UI,可知選項B正確;電功率分為三部分:線圈消耗的熱功率、電熱絲消耗的熱功率、電動機工作時轉(zhuǎn)化為風能的功率。
答案:BC
3.一只手機電池的背面印有如圖所示的一些符號,另外在手機使用說明書上對手機電池的說明中還寫有“通話3小時,待機100小時”,則該手機通話和待機消耗的功率分別約為( )
A.1.8 W 5.410-2 W
B.0.6 W 1.8 10-2 W
C.3.6 W 0.108 W
D.6.48103 W 1.94102 W
解析:由題圖中所提供的“3.6V 500mAh”,根據(jù)功和電功率的有關知識,可求通話時消耗的功率為P1=3.6V500mAh3h=0.6W,待機時消耗的功率為P2=3.6V500mAh100h=1.810-2W。
答案:B
4.如圖所示電路中,R1=R3
P1>P3>P4
C.P2>P1>P4>P3 D.P1>P2>P3>P4
解析:設流過R1、R2、R3、R4的電流分別為I1、I2、I3、I4,則I1=I2=I3+I4
故P1=I12R1P3=I32R3
即P2>P1>P3
又因為R3P4
即P2>P1>P3>P4
綜上所述,本題正確選項為B。
答案:B
5.已知兩電阻R1、R2的I-U圖線如圖所示,把R1、R2并聯(lián)接到一電源上,R1消耗的功率為6 W,則電源輸出的功率是( )
A.8 W
B.10 W
C.15 W
D.22 W
解析:從題圖上得出R1=8Ω,R2=12Ω。并聯(lián)時,U1=U2,故P1R1=P2R2,得6W8Ω=12ΩP2
所以P2=4W。
答案:B
6.如圖所示,電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接,只合上開關S1,三個燈泡都能正常工作。如果再合上S2,則下列表述中正確的是( )
A.電源輸出功率減小
B.L1上消耗的功率增大
C.通過R1上的電流增大
D.通過R3上的電流增大
解析:電源不計內(nèi)阻,其輸出電壓等于電動勢。當閉合S2時,電路的外電阻R變小,電路總電流變大,選項C正確;電源的輸出功率P出=E2R,所以電源輸出功率應該變大,選項A錯誤;因并聯(lián)部分兩端的電壓U并=E-U1,又閉合S2時U1變大,所以U并變小,L1上消耗的功率變小,通過R3的電流也是變小的,選項B、D錯誤。
答案:C
二、非選擇題（一）
7.如圖所示電路中,電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω,電動機的電阻R0=1.0 Ω,電阻R1=1.5 Ω。電動機正常工作時,電壓表的示數(shù)U1=3.0 V,求:
(1)電源釋放的電功率。
(2)電動機消耗的電功率;將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率。
(3)電源的輸出功率。
解析:(1)電動機正常工作時,總電流為I=U1R1=3.01.5A=2A,電源釋放的電功率為P釋=EI=102W=20W。
(2)電動機兩端的電壓為
U=E-Ir-U1=(10-20.5-3)V=6V
電動機消耗的電功率為
P電=UI=62W=12W
電動機的熱功率為
P熱=I2R0=221W=4W
電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率,即為電動機的輸出功率,有
P出=P電-P熱=(12-4)W=8W。
(3)電源的輸出功率為
P出=P釋-P內(nèi)=P釋-I2r=(20-220.5)W=18W。
答案:(1)20 W (2)12 W 8 W (3)18 W
三、選擇題（二）
1.(多選)如圖所示,直線A為電源的伏安特性曲線,直線B為電阻R的伏安特性曲線,用該電源和電阻組成一個閉合電路,則( )
A.電源的總功率是18 W、輸出功率是12 W
B.電源的總功率是6 W、輸出功率是4 W
C.電源的電動勢是3 V、內(nèi)阻是1 Ω
D.R的阻值是1 Ω
解析:由題圖可知,E=3V,U=2V,I=2A,則電源輸出功率為P=UI=4W,電源總功率是P=EI=6W。電源內(nèi)阻r=-ΔUΔI=0.5Ω,R=UI=1Ω,選項A、C錯誤,選項B、D正確。
答案:BD
2.計算電功率的公式P=U2R中,U表示加在用電器兩端的電壓值,R是用電器的電阻值,則此式可用于( )
A.計算電冰箱的功率
B.計算電風扇的功率
C.計算電烙鐵的功率
D.計算一切用電器的功率
解析:公式P=U2R只適用于純電阻電路的用電器功率,故選C。
答案:C
四、非選擇題（二）
3.(2014浙江金華期中檢測)將直流電動機和電爐并聯(lián)后,接在直流電源上,如圖所示。已知電源的內(nèi)阻r=1 Ω,電爐的電阻R1=19 Ω(認為其阻值恒定,不隨溫度變化),電動機線圈繞組的電阻R2=2 Ω。當開關S斷開時,電爐的功率是475 W;當開關S閉合時,電爐的功率是402.04 W。求:
(1)直流電源的電動勢E。
(2)開關S閉合時,電動機的機械功率。
解析:(1)S斷開時,電爐的功率為P=I2R1=(ER1+r)2R1
解得E=100V。
(2)S閉合時,P1=I12R1
解得I1=4.6A
R1兩端的電壓U=I1R1=87.4V
設干路電流為I,由E=U+Ir
得I=E-Ur=100-87.41A=12.6A
通過電動機的電流為I2=I-I1=12.6A-4.6A=8A
電動機所消耗的功率為P1=I2U=887.4W=699.2W
電動機消耗的熱功率為P2=I22R2=822W=128W
故電動機的機械功率為P=P1-P2=571.2W。
答案:(1)100 V (2)571.2 W
4.(2014貴州大方期中檢測)如圖所示,電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω,標有“8 V,16 W”的燈泡恰好能正常發(fā)光,電動機M繞組的電阻R0=1 Ω,求:
(1)路端電壓;
(2)電源的總功率;
(3)電動機的輸出功率。
解析:(1)燈泡正常發(fā)光,U=U額=8V。
(2)U內(nèi)=E-U=2V
由歐姆定律得流過電源的電流I=U內(nèi)r=20.5A=4A
電源的總功率P總=EI=104W=40W。
(3)燈泡的電流I燈=P額U額=168A=2A
電動機的電流IM=I-I燈=2A
電動機消耗的電功率PM=UIM=82W=16W
電動機發(fā)熱功率P熱=IM2R0=221W=4W
所以電動機的輸出功率P輸出=PM-P熱=16-4W=12W。
答案:(1)8 V (2)40 W (3)12 W
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