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2019-2020年高中物理 4.4電路中的能量轉化與守恒自我小測 滬科版選修3-1 1兩個繞線電阻分別標有“100 Ω　10 W”和“20 Ω 40 W”，則它們允許的額定電流之比是(　　) A./5 B./20 C./10 D．1/2 000 2兩個電阻分別標有“1 A　4 W”和“2 A　1 W”，則它們的電阻之比為(　　) A．2∶1 B．16∶1 C．4∶1 D．1∶16 3供電電路中電源的輸出電壓為U1，線路上損失的電壓為U2，用電器得到的電壓為U3，總電流為I，輸電線路總電阻為R。若計算線路的損失功率，可用的公式有(　　) A．I2R B．U/R C．(U1－U3)2/R D．I(U1－U3) 4如圖所示電路中，R1＝R3＜R2＝R4，在ab兩端接上電源后，設每個電阻所消耗的電功率分別為P1、P2、P3、P4，則它們的大小關系是 …(　　) A．P1＝P3＜P2＝P4 B．P2＞P1＞P3＞P4 C．P2＞P1＞P4＞P3 D．P1＞P2＞P3＞P4 5電功率的計算公式P＝中，U是加在用電器上的電壓，R是用電器的電阻，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 6已知兩電阻R1、R2的I－U圖線如圖所示，把R1、R2并聯接到一電源上，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 7如圖所示的電路中，電池的電動勢為E，內阻為r，電路中的電阻R1、R2和R3的阻值都相同，在開關S處于閉合狀態(tài)下，若將開關S1由位置1切換到位置2，則(　　) A．電壓表的示數變大 B．電池內部消耗的功率變大 C．電阻R2兩端的電壓變大 D．電池的效率變大 8下圖為甲、乙兩燈泡的I－U圖像，根據圖像計算甲、乙兩燈泡并聯在電壓為220 V的電路中，實際發(fā)光的功率分別約為(　　) A．15 W、30 W B．30 W、40 W C．40 W、60 W D．60 W、100 W 9一臺小型電動機在3 V電壓下工作，通過它的電流強度是0.2 A，用此電動機提升重力為4 N的物體時，在30 s內可使該物體勻速提升3 m。若不計除電動機線圈發(fā)熱以外的其他能量損失，求在提升重物的30 s內，電動機線圈所產生的熱量。 10如下圖中，電流表的讀數I＝0.75 A，電壓表讀數為U＝2 V。某一電阻燒斷后，電流表的讀數變?yōu)镮′＝0.8 A，電壓表的讀數變?yōu)閁′＝3.2 V。已知R3＝4 Ω，試判斷發(fā)生故障的電阻阻值是多少？電源電動勢為多少？ 11如圖所示電路中，電源電動勢E＝10 V，內阻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；將電能轉化為機械能的功率； (3)電源的輸出功率。 12環(huán)保汽車為xx年奧運會場館服務。某輛以蓄電池為驅動能源的環(huán)保汽車，總質量m＝3103 kg。當它在水平路面上以v＝36 km/h的速度勻速行駛時，驅動電機的輸入電流I＝50 A，電壓U＝300 V。在此行駛狀態(tài)下，求： (1)驅動電機的輸入功率P電； (2)若驅動電機能夠將輸入功率的90%轉化為用于牽引汽車前進的機械功率P機，求汽車所受阻力與車重的比值(g取10 m/s2)； (3)設想改用太陽能電池給該車供電，其他條件不變，求所需太陽能電池板的最小面積。已知太陽輻射的總功率P0＝41026 W，太陽到地球的距離r＝1.51011 m，太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉化效率約為15%。 參考答案 1解析：由P＝I2R，代入數據可得。 答案：C 2解析：因為P＝I2R，所以R＝P/I2代入數據可得。 答案：B 3解析：A、B兩式是熱功率的計算式，D式為電功率表達式，都可以。 答案：ABCD 4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＝IR1＜P2＝IR2，P1＝IR1＞P3＝IR3。 即P2＞P1＞P3。 又因為R3＜R4，所以P3＞P4，即P2＞P1＞P3＞P4。 綜上所述，本題正確選項為B。 答案：B 5答案：C 6解析：從圖上得出R1＝8 Ω，R2＝12 Ω。并聯時，U1＝U2，故P1R1＝P2R2。得6 W8 Ω＝12 ΩP2， ∴P2＝4 W。 答案：B 7解析：設R1＝R2＝R3＝R，將開關S1由位置1切換到位置2時，外電路中總電阻由1.5R減至2R/3，由閉合電路歐姆定律I＝知，總電流I增大，路端電壓U＝E－Ir減小，故A錯。電池內部消耗功率P內＝I2r應增大，B對。R2上的電壓在原來較大路端電壓下按2∶1的比例分給R2和R1，后來在較小的路端電壓下卻按1∶1的比例分給R2和R1，故R2上的電壓變小，C錯。電池的效率η＝100%＝100%，故效率變小，D錯。 答案：B 8解析：從圖像的橫坐標(U)為220 V的刻度可找出對應的縱坐標(I)的值分別為I甲＝0.18 A，I乙＝0.28 A。則P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，即C項正確。 答案：C 9解：電動機提升重物的機械功率為： P機＝Fv＝mgs/t＝0.4 W。 電動機輸入的功率為：P入＝IU＝0.6 W。 由能量關系：P入＝P機＋P熱， 得：P熱＝P入－P機＝(0.6－0.4)W＝0.2 W。 所產生的熱量：Q＝P熱t(yī)＝0.230 J＝6 J。 答案：6 J 10解：若R2燒斷，電流表將無讀數；R3燒斷，電壓表將無讀數，可見必是R1開路。因為R3＝4 ΩRV，所以電壓表的第二次讀數U′可作為路端電壓，所以R2可求。再根據閉合電路歐姆定律可求解。 依題意，某電阻燒斷前、后，電壓表和電流表均有讀數，只能是R1燒斷。因為電壓表的內阻RVR3＝4 Ω，所以U′可看做電源的路端電壓，也就是R2兩端的電壓。 所以R2＝＝ Ω＝4 Ω。① 根據閉合電路歐姆定律E＝U′＋I′r＝3.2＋0.8r，② 未開路時U3＝IR2－U＝0.754 V－2 V＝1 V，③ ＝，R1＝R3＝4 Ω＝8 Ω。④ 再根據閉合電路歐姆定律E＝IR2＋(I＋)r， E＝0.754＋(0.75＋)r。⑤ 解②⑤兩式得E＝4 V。 11解析：(1)電動機正常工作時，總電流為：I＝＝ A＝2 A，電源釋放的電功率為P釋＝EI＝102 W＝20 W。 (2)電動機兩端的電壓為： U＝E－Ir－U1＝(10－20.5－3)V＝6 V。 電動機消耗的電功率為：P電＝U－I＝62 W＝12 W。 電動機消耗的熱功率為：P熱＝I2R0＝221 W＝4 W。 電動機將電能轉化為機械能的功率，據能量守恒有： P機＝P電－P熱＝(12－4)W＝8 W。 (3)電源的輸出功率為： P出＝P釋－P內＝P釋－I2r＝(20－220.5)W＝18 W。 答案：(1)20 W　(2)12 W,8 W　(3)18 W 12解析：(1)驅動電機的輸入功率P電＝IU＝1.5104 W。 (2)在勻速行駛時P機＝0.9P電＝Fv＝Ffv，Ff＝0.9P電/v。 汽車所受阻力與車重之比Ff/mg＝0.045。 (3)當太陽光垂直電池板入射時，所需板面積最小，設其為S。距太陽中心為r的球面面積S0＝4πr2。 若沒有能量損耗，太陽能電池板接收到的太陽能功率為P′，則＝。 設太陽能電池板實際接收到的太陽能功率為P，則 P＝(1－30%)P′，＝。 由于P電＝15%P，所以電池板的最小面積S＝＝＝101 m2。 答案：(1)1.5104 W　(2)0.045　(3)101 m2