高中物理必修3电路中的能量转化计算题专题训练姓名：__________班级：__________考号：__________
一、计算题（共14题）
1、某滑动变阻器上标有“20Ω、0．2A”字样，现将固定端A和滑动端P接在3V的电源上，并保持电压不变，端B没有接入电路，如图所示。在P由B端向A端滑动过程中，AP段电阻允许消耗的最大功率是多少？这时AP段电阻值多大？
?????????
2、一只规格“220V，100W”的白炽灯，接在220V的电路中
（1）该灯正常工作时的电阻为多大。
（2）若每天使用3小，该灯一个月消耗多少度电（一月按30天算）
3、(9分)一直流动电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0．3V，电流为0．3A，松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0．8A，电动机正常工作，求：
(1)该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?(2)电动机的机械功率是多少?
4、（12分）如图所示，M为一线圈电阻rM=0.4Ω的电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V.当S断开时，电流表的示数，I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A求
（1）电源内阻
（2）开关S闭合时电动机输出的机械功率
（3）开关S闭合时电源输出功率
5、电路如图所示，电源电动势E=9V，内阻r=1Ω，R2=2Ω，灯A是“6V,6W”，灯B是“4V，4W”求：（1）如果要使B灯正常发光，R1应是多大？（2）这时电源的输出功率多大？
6、如图所示，电源E恒定电压??12V，定值电阻，电动机M的内电阻为，当开关s闭合，电动机转动稳定后，理想电压表的读数为。若电动机除了内电阻外不计其他损耗。求:（1）电动机输出的机械功率P1.（2）电路消耗的总功率P。
7、电动汽车成为未来汽车发展的方向。若汽车所用电动机两端的电压为380V，电动机线圈的电阻为2Ω，通过电动机的电流为10A，则电动机工作10min消耗的电能为多少焦？产生的热量是多少焦？
8、如图是“220V，880W”家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到电源上，已知电源电动势E=226V，当开关接通“加热”档时，电热丝以额定功率880W给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”档，给食物保温，已知分压电阻R的阻值是169.5Ω。
求：（1）电源的内电阻
（2）保温时的路端电压.
（3）“保温”时电饭煲的电功率是“加热”时电功率的几分之一？（导线电阻忽略不计）
????
9、下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指自行车满载的情况下在平直道路上以额定功率行驶的速度。
额定车速 18km/h 整车质量 40kg 载重 80kg 电源 36V/12Ah 电源输出电压 ≥36V 充电时间 6-8小时 电动机额定输出功率 180W 电动机的额定工作电压、电流 36V/6A ?请参考表中数据，完成下列问题：（取g=10m/s2）
?（1）此车所配电动机的内阻是多少？
???（2）在行驶过程电动自行车受到的阻力是车重（包括载重）的k倍，试推算k的大小？若电动自行车以额定功率行驶，当速度为3m/s时的加速度是多少？
10、三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5V、1.5V和2.5V，它们的额定电流都为0.3A.若将它们连接成图1、图2所示电路，且灯泡都正常发光，
(1)?试求图1电路的总电流和电阻R2消耗的电功率;
(2)?分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能。
11、环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103kg。当它在水平路面上以v＝36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50A，电压U＝300V。在此行驶状态下
⑴求驱动电机的输入功率P；
⑵若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；
12、如图所示，金属线框两平行边间距为L，垂直于线框平面的匀强磁场的磁感应强度为B，线框上连接的电阻为R，其他部分电阻不计．当金属棒MN以垂直于磁感线方向的速度。平行线框边匀速向右运动时，求：
(1)金属棒MN中产生的感应电动势的大小是多少?
(2)电阻R上消耗的功率是多少?
13、环保汽车在为2010年亚运会服务中，受到世界各国运动员的一致好评．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103kg.当它在水平路面上以v＝36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50A，电压U＝300V.在此行驶状态下，
(1)求驱动电机的输出功率P电；
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值(g取10m/s2)；
(3)设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需太阳能电池板的最小面积．结合计算结果，简述你对该设想的思考．
已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026W，太阳到地球的距离r＝1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.
14、如图所示的电路中，电源电动势E=9V，电阻R1=2.5Ω，R2=3Ω，滑动变阻器R的最大阻值是6Ω。当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到3Ω时，理想电流表的示数为2A。求：
(1)电源的内阻。
(2)调节变阻器的阻值，电流表的示数发生变化但没有超过量程，求电流表示数的最大值和最小值。
(3)当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到6Ω时，变阻器R的耗电功率是多大？
============参考答案============
一、计算题
1、P=UI=0.6W，
R=U/I=15Ω
2、484Ω
???W=0.1×3×30=9kw.h
3、
4、（12分）
（1）当S断开时
?E=I1（R+r）??（2分）?代入数据的r=1Ω?（1分）
（2）开关S闭合时，路端电压为U2
???U2=E—I2r=36V?（2分）
???流过R的电流IR=U/R=1.5A??（1分）
???流过电动机的电流IM=I2-IR=2.5A??（1分）
电动机输出的机械功率
P出=UIM—IM2rM=87.5W??（2分）
?(3)P＝I2U2=144W?（3分）
5、解。（1）两灯正常发光时
（3分）???（2）P△=14??W（3分）
6、解：（1）电动机直流的电流为I1
?????——2分
电动机的总功率：——1分
????——1分
电动机的输出功率???——1分
（2）电路中消耗的功率?——1分
电路中消耗的功率??——1分
电路中消耗的总功率???——1分
7、??
8、（1）I=P/U=880/220=4A
r=(E-U)/I=(226-220)/4=1.5Ω
(2)R丝=U2/P=55Ω
I==226/（1.5+169.5+55）=1A
U=E-Ir=226-1.5=224.5V
(3)P保温=I2R=12×55=55W
P加热=880W
η=55/880=1/16
9、解：
（1）对于电动机：?w
由表得：???w???I=6A
根据：???
?r=1Ω
（2）对于车：由???v=18Km/h=5m/s
???车匀速运动：
所以：???
当?m/s时
牵引力???
由牛顿第二定律：?
?????????m/s2
10、解：(1)由题意，在图1电路中：电路的总电流I总＝IL1+IL2+IL3=0.9A
U路程=E-I总r=2.55V???UR2=U路程-UL3=0.05V?IR2=I总=0.9A
电阻R2消耗功率PR2=IR2UR2=0.045W
(2)图1电源提供的电功率?P总=I总E=0.9×3W=2.7W
图2电源提供的电功率?P′总=I′总E′＝0.3×6W＝1.8W
由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总
?所以，图2电路比图1电路节能。
11、⑴驱动电机的输入功率P电=IU=1.5×104W
⑵在匀速行驶时??
汽车所受阻力与车重之比??。（或）
12、??(1)??…………………………………………………………………………3分
(2)?……………………………………………………………………3分
??………………………………………………………………………2分
13、答案：(1)1.5×104W(2)0.045(3)101m2对该设想的思考，只要正确即可
解析：(1)驱动电机的输入功率P电＝IU＝1.5×104W
(2)在匀速行驶时P机＝0.9P电＝Fv＝fv，f＝0.9P电/v，汽车所受阻力与车重之比f/mg＝0.045；
(3)当太阳光垂直电池板入射时，所需电池板面积最小，设其为S
距太阳中心为r的球面面积S0＝4πr2
若没有能量损耗，太阳能电池板接收到的太阳能功率为P′，则＝
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P
则P＝(1－30%)P′，所以＝
由于P电＝15%P，所以电池板的最小面积
S＝＝＝101m2
对该设想提出合理的改进建议，只要正确即可．
14、解：(1)设电源的内阻为r。
当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到3Ω时，设其阻值为R3，电流表的示数为I1，外电路的总电阻为R外1，则：
R3=3Ω
I1=2A
R外1=………………………………………………………………1分
由闭合电路欧姆定律得：
E=I1(R外1+r)……………………………………………………………………1分
解得：r=0.5Ω……………………………………………………………………1分
(2)当变阻器R连入电路中的阻值调到最小值0Ω时，设外电路的总电阻为R外2，分析可知：
R外2=R1……………………………………………………………………………1分
此时电流表的示数取最大值，设为Im，由闭合电路欧姆定律得：
E=Im(R外2+r)…………………………………………………………………1分
解得：Im=3A…………………………………………………………………1分
当变阻器R连入电路中的阻值调到最大值R4=6Ω时，设外电路的总电阻为R外3，则：
R外3=R1+……………………………………………………………1分
分析可知，此时电流表的示数取最小值，设为Imin，由闭合电路欧姆定律得：
E=Imin(R外3+r)………………………………………………………………1分
解得：Imin=1.8A………………………………………………………………1分
??????
(3)当变阻器R连入电路中的阻值调到最大值R4=6Ω时，设其中的电流IR，则
IR==0.6A…………………………………………………………1分?
设其耗电功率为PR，由电功率公式得：
PR=IR2?R4…………………………………………………………………………1分
解得：PR=2.16W…………………………………………………………………1分
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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