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【备战2022】高考物理选择题专项练习集：电功和电功率 串联、并联电路的功率分配 焦耳定律(成都专栏)
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这是一份【备战2022】高考物理选择题专项练习集：电功和电功率 串联、并联电路的功率分配 焦耳定律(成都专栏)，共14页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共20小题；共80分）
1. 一正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示。由图可知
A. 该交变电流的瞬时值表达式为 i=2sin100πt（A）
B. 该交变电流的频率是 50 Hz
C. 该交变电流的有效值为 22 A
D. 若该交变电流通过 R=10Ω 的电阻，则电阻消耗的功率是 20 W
2. 一交变电流的电流图象如图所示，由图可知
A. 用电流表测该电流，其示数为 42 A
B. 该交变电流的频率为 0.01 Hz
C. 该交变电流通过 10 Ω 的电阻时，电阻消耗的电功率为 160 W
D. 该交变电流的瞬时值表达式为 i=42sin100πt（A）
3. “好变频 1 度到天明”——此广告语意为 1 度电可使变频空调工作一整夜（以 10 h 计）。同样的 1 度电可供铭牌如图所示的电扇工作约
A. 1 整夜B. 2 整夜C. 3 整夜D. 4 整夜
4. 某 LED 灯的额定功率为 3.0 W，其照明亮度与 25 W 的白炽灯相当。若该 LED 灯正常发光，则说明该灯在 1 s 内
A. 输出的光能为 3 JB. 消耗的电能为 3 J
C. 输出的光能为 25 JD. 消耗的电能为 25 J
5. 下列说法中错误的是
A. 额定功率大的用电器，消耗的电能一定多
B. 电功率越大的用电器，电流做功越快
C. 电功率小的用电器，电流做功不一定少
D. 相同时间内，电流做功多的用电器电功率大
6. 两个灯泡分别标有“6 V，3 W”和“6 V，4 W”的字样，将这两个灯泡串联或并联后接入电源。为了保证电路安全工作，并假定灯泡电阻恒定，两种情况下两灯泡的总功率最大可以达到
A. 串联时 5.25 W，并联时 5.25 WB. 串联时 5.25 W，并联时 7 W
C. 串联时 7 W，并联时 5.25 WD. 串联时 7 W，并联时 7 W
7. 一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方：Q正等于( )
A. 1：2B. 2：1C. 1：2D. 2：1
8. 恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流能始终保持不变。如图所示的电路中电源是恒流源，当滑动变阻器滑动触头 P 从最右端向最左端移动时，下列说法中正确的是
A. R0 上的电压变小B. R2 上的电压变大
C. 恒流源输出功率保持不变D. R1 的电功率增大
9. 一台电动机，额定电压是 100 V，电阻是 1 Ω。正常工作时，通过的电流为 5 A，则电动机的机械功率为
A. 500 W B. 25 W C. 2000 W D. 475 W
10. 一个直流电动机，其线圈的电阻是 0.5 Ω，当它两端所加电压为 6 V 时，通过电动机的电流是 2 A。由此可知
A. 电动机消耗的电功率为 10 W B. 电动机发热的功率为 12 W
C. 电动机输出的机械功率为 10 W D. 电动机的工作效率为 20%
11. 一根长为 l 、横截面积为 S 的金属棒，其材料的电阻率为 ρ，棒内单位体积自由电子数为 n，电子的质量为 m 、电荷量为 e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为 v，下列说法正确的是
A. 棒两端的电压 U=nevρlB. 通过棒的电流 I=nevl
C. 棒的内部场强 E=neρlD. 棒的功率 P=n2e2v2ρl
12. 如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是
A. 电流表、电压表的读数均变小B. 电源内阻消耗的功率变大
C. 液滴将向上运动D. 电源的输出功率变大
13. 如图为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为 n1 、 n2，两端电压分别为 U1 、 U2，电流分别为 I1 、 I2，升压变压器与降压变压器之间输电线上的总电阻为 R，降压变压器原副线圈的匝数分别为 n3 、 n4，两端电压分别为 U3 、 U4，电流分别为 I3 、 I4。变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出功率和输出电压不变，则下列说法正确的是
A. 远距离输电线上的电流 I2=U2R
B. 远距离输电线上损失的功率 ΔP=U22R
C. 若用户端负载增加，那么用户端电压 U4 变大
D. 无论用户端的负载如何增加，始终有 I1U1=I2U2
14. 在图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，电阻 R 的阻值为 12 Ω，电表均为理想电表，下列判断正确的是
A. 电压表的示数为 62 V
B. 该交变电流的电压有效值为 4 V
C. 电阻 R 在一个周期内产生的热量一定大于 9 J
D. 电流表的示数为 0.5 A
15. 如图所示的电路中，R 是压敏电阻，其阻值随所受压力 F 的增大而减小，闭合开关 S 后，在缓慢增大 F 的过程中，下列判断正确的是
A. 灯泡 L1 亮度将变小B. 灯泡 L2 亮度将变大
C. 电源的输出功率一定减小D. 电容器 C 所带电荷量将增大
16. 如图 1 所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图 2 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 UI+I2r
B. 充电宝产生的热功率为 I2r
C. 手机电池产生的焦耳热为 U2rt
D. 手机电池储存的化学能为 UIt−I2rt
17. “人工肺 ecm”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备。一呼吸机接在电压随时间变化的规律为 u=2202sin100πt(V) 的交流电源上，正常工作时电流为 5 A，则
A. 该交流电的频率为 100 Hz
B. 该交流电每秒内电流方向变化 50 次
C. 该呼吸机正常工作时电流的峰值为 5 A
D. 该呼吸机正常工作时，1 h 消耗的电能为 1.1 度
18. 如图所示为一种环保“重力灯”，让重物缓慢下落，拉动绳子，从而带动发电机转动，使小灯泡发光，这种灯可替代部分不发达地区仍在使用的煤油灯。某“重力灯”中的重物为 18 kg，它在 30 min 内缓慢下落了 2 m，使规格为“1.5 V，0.12 W”的小灯泡正常发光。不计绳子重力，则以下说法正确的是
A. 绳子拉力对重物做正功
B. 重物重力做功的功率为 0.12 W
C. 30 min 内产生的电能为 360 J
D. 重物重力势能转化为灯泡电能的效率为 60%
19. 在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器 R 并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为 0.50 A 和 2.0 V。重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为 2.0 A 和 24.0 V，则这台电动机正常运转时输出功率为
A. 32 W B. 44 W C. 47 W D. 48 W
20. 如图所示的电路中，电源的输出电压恒为 U，电动机 M 的线圈电阻与电炉 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. 电炉放出的热量大于电动机放出的热量
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
二、双项选择题（共8小题；共32分）
21. 如图所示，电源电动势 E=3 V，小灯泡 L 的规格为“2 V 0.4 W”，开关 S 接 1，当滑动变阻器调到 R=4 Ω 时，小灯泡 L 正常发光。现将开关 S 接 2，小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作，则
A. 电源内阻为 1 ΩB. 电动机的内阻为 4 Ω
C. 电动机正常工作电压为 1 VD. 电源效率约为 93.3%
22. 在某段电路中，其两端电压为 U，通过的电流为 I，通电时间为 t，若该电路电阻为 R，则关于电功 UIt 和电热 I2Rt 的关系，下列结论正确的是
A. 在任何电路中，电功 UIt=I2Rt
B. 在任何电路中，电功为 UIt，电热为I^2Rt
C. 对电饭锅工作时，UIt=I2Rt
D. 对直流电动机工作时，UIt=I2Rt
23. 一直流电动机所加电压为 U，电流为 I，线圈内阻 R，它工作时，下述说法中正确的是
A. 电动机的输出功率为 UI−I2R
B. 电动机的输出功率为 U2R
C. 电动机的发热功率为 I2R
D. 电动机的功率可写作 IU=I2R=U2R
24. 导体 a 、 b 的伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是
A. 两导体的电阻 Ra>Rb
B. 两导体的电阻 RaC. 若将两导体串联接入电路，则它们消耗的电功率 Pa>Pb
D. 若将两导体并联接入电路，则它们消耗的电功率 Pa>Pb
25. 一个电热杯有两组电热丝，单独使用时，烧开同样的水分别需时间 t1 和 t2，保持电源电压不变，不计其他热损失，则在下列两种情况下，研究烧开同样的水所需的时间 t 为
A. 当串联使用时，t=t1+t2B. 当并联使用时，t=t1t2(t1+t2)
C. 当串联使用时，t=(t1+t2)2D. 当并联使用时，t=t1t2
26. 在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为 2 Ω，则
A. t=0 时，线圈平面平行于磁感线
B. t=1 s 时，线圈中的电流改变方向
C. t=1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大
D. 一个周期内，线圈产生的热量为 8π2 J
27. 在如图所示的 U−I 图线上，a 、 b 、 c 各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，在 b 点 α=β，则下列说法中正确的是
A. 在 b 点时电源有最大输出功率
B. 在 b 点时电源的总功率最大
C. 从 a→b，β 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将增大
D. 从 b→c，β 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将减小
28. 一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为 U，额定电流为 I，线圈电阻为 R，将它接在电动势为 E，内阻为 r 的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则
A. 电动机消耗的总功率为 UI B. 电动机消耗的热功率为 U2R
C. 电源的输出功率为 EI D. 电源的效率为 I−IrE
三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电源的
A. 总功率一定减小B. 效率一定增大
C. 内部损耗功率一定减小D. 输出功率一定先增大后减小
30. 如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器。升压变压器 T1 的原、副线圈匝数之比为 n1:n2=1:10，在 T1 的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为 2r=2 Ω，降压变压器 T2 的原、副线圈匝数之比为 n3:n4=10:1，若 T2 的“用电设备”两端的电压为 U4=200 V 且“用电设备”消耗的电功率为 10 kW，不考虑其他因素的影响，则
A. T1 的副线圈两端电压的最大值为 20102 V
B. T2 的原线圈两端的电压为 2000 V
C. 输电线上损失的电功率为 50 W
D. T1 的原线圈输入的电功率为 10.1 kW
答案
第一部分
1. D
【解析】由题图可知，Im=2 A，T=0.04 s=2πω，所以 ω=2π0.04 rad/s=50π rad/s，故该交变电流的瞬时值表达式为 i=2sin50πt（A），该交变电流的频率 f=1T=10.04 Hz=25 Hz，选项A、B错误；该交变电流的有效值为 I=Im2=22 A=2 A，选项C错误；电阻消耗的功率 P=I2R=(2)2×10 W=20 W，选项D正确。
2. C
【解析】从图象可看出，该交变电流的最大值为 42 A，有效值为 422 A=4 A，交流电表测量的是有效值，选项A错误；该交变电流的周期为 0.01 s，故频率为 100 Hz，选项B错误；电流有效值为 4 A，该交变电流通过 10 Ω 的电阻时，电阻消耗的电功率为 P=I2R=42×10 W=160 W，选项C正确；该交变电流的最大值为 42 A，周期为 0.01 s，角速度 ω=2πT=2π0.01 rad/s=200π rad/s，瞬时值表达式为 i=Imsinωt=42sin200πt（A），选项D错误。
3. D
【解析】由图可知电扇的额定功率为 24 W，则 t=WP=1000 W×h24 W=41.6 h，而一整夜大约是 10 h，所以同样的 1 度电可供铭牌如图所示的电扇工作约 4 整夜。
故选D。
4. B
【解析】LED 灯正常发光，则说明该灯在 1 s 内，消耗的电能 E=W=Pt=3 J，而输出的光能等于消耗的电能减去产生的热量，故ACD错误，B正确。
5. A
【解析】A．根据公式
W=Pt
可知功率大的用电器如果工作时间短，则做功不一定多，A错误；
B．电功率反应电流做功快慢的物理量，电功率大的用电器，电流做功快，B正确；
C．根据公式
W=Pt
电功率小的用电器，在做功时间足够长的情况下同样可以做功多，C正确；
D．电功率反应电流做功快慢的物理量，在相同时间内做功多的电流做功快，功率大，D正确。
6. B
7. D
【解析】【分析】明确有效值的定义，知道正弦式交流电其最大值为有效值的2倍，再根据焦耳定律列式即可确定一周期内产生的热量比值。
【解析】解：由图可知，方形交流电源的有效值为U0，故其一周期产生的热量为：
Q方=U02RT；
正弦式交流电的有效值为：
U=U02
故其一周期产生的热量为：
Q正=U2RT=U02T2R；
故有：Q方：Q正=2：1；
故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】本题考查对有效值以及焦耳定律的应用，要注意明确有效值是根据电流的热效应求解的，而只有正弦式交流电才满足最大值为有效值的2倍。
8. B
9. D
【解析】电机两端电压和电流已知，根据电功率定义，得到
输入功率 P=UI=100 V×5 A=500 W
根据焦耳定律得到：P热=I2r=(5 A)2×1 Ω=25 W
所以机械功率 P机=P−P热=500−25=475 W
10. C
【解析】直流电动机线圈电阻为 R，当电动机工作时通过的电流为 I，两端的电压为 U，总功率为：P=UI=2×6=12 W，发热功率为：P热=I2R=22×0.5=2 W，故AB错误；
根据能量守恒定律，其输出功率是：P出=P−P热=12 W−2 W=10 W，故C正确；
机械的工作效率为 η=P出P=1012=83.3%，故D错误。
11. A
【解析】A选项：棒两端电压 U=IR=neSvρ1S=nevρl，故A正确；
B选项：通过棒的电流 I=nevS，故B错误；
C选项：棒的内部场强 E=UI=nevρ，故C错误；
D选项：棒的功率 P=I2R=n2e2v2ρlS，故D错误。
12. C
【解析】当 L 的灯丝突然烧断时电路中总电阻增大，则总电流减小，电源的内电压和 R1 两端电压减小，由闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，故电容器 C 两端的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的静电力增大，则该液滴将向上运动，C正确；由于 C 两端的电压增大，R2 、 R3 中的电流增大，则电流表、电压表的读数均变大，A错误；因干路电流减小，则电源内阻消耗的功率变小，B错误；由于电源内阻与外电阻的大小关系未知，不能判断电源的输出功率如何变化，D错误。
13. D
【解析】R 是输电线的电阻，U2 是输电线的输送电压，输电线上的电流为 I2=ΔUR，且 ΔU=U2−U3，选项A错误；
输电线上损失的功率为 P=I22R=ΔU2R，选项B错误；
发电厂的输出功率 P 和输出电压 U1 不变，且 U1U2=n1n2，则 U2 不变，输电电流 I2=PU2 不变，则输电线上损耗的电压 ΔU 不变，所以 U3=U2−ΔU 不发生变化，因为 U3U4=n3n4，故 U4 不变，选项C错误；
变压器均为理想变压器，根据能量守恒可得无论用户端的负载如何变化，始终有 P1=P2，即 I1U1=I2U2，选项D正确。
14. D
【解析】根据电流的热效应可得 62 V22R×1 s+(6 V)2R×2 s=U2R×3 s，解得电压的有效值为 U=6 V，电压表的读数为有效值，故电压表的示数为 6 V，选项A、B错误；根据焦耳定律，电阻 R 在一个周期内产生的热量为 Q=U2Rt=9 J，选项C错误；电流表的读数为有效值，根据欧姆定律可得 I=UR=0.5 A，选项D正确。
15. D
【解析】缓慢增大 F 的过程中，压敏电阻的阻值减小，电路总阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，电路总电流增大，流过灯泡 L1 的电流变大，灯泡 L1 的亮度将变大，故A错误；并联电路两端的电压等于灯泡 L2 两端的电压，UL2=E−I(RL1+r)，电流增大，灯泡 L2 两端的电压减小，灯泡 L2 的亮度将变小，故B错误；因为不知道外电阻和内电阻的关系，电源的输出功率的变化不确定，故C错误；因为灯泡 L2 两端的电压减小，流过 L2 的电流减小，总电流增大，流过灯泡 L3 的电流增大，因此灯泡 L3 两端的电压增大，电容器两端的电压等于灯泡 L3 两端的电压，根据 Q=CU 知电容器所带的电荷量增大，故D正确。
16. D
17. D
18. D
19. A
【解析】当电动机停止转动时，此时电动机相当于一个纯电阻，所以由题中的两表读数，可以计算出电动机的内阻为 r=UI，代入数据得：r=4 Ω，重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，根据题中的两表读数，计算出电动机的输出功率为 P=UI−I2r，代入数据解得：P=32 W，B、C、D 错误、A 正确。
20. B
【解析】电动机 M 与电炉 L 串联，电流相等，电阻相等，根据焦耳定律 Q=I2Rt 可知，在相同的时间内，电炉放出的热量与电动机放出的热量相等。故A错误。
设电动机 M 线圈电阻与电炉 L 的电阻均为 R，电路中电流为 I，根据欧姆定律得：电炉两端的电压 UL=IR，电动机是非纯电阻电路，其电压 UM>IR，则有 UM>UL，所以电炉两端电压小于电动机两端电压。故B正确，C错误。
电动机消耗的功率 PM=UMI，电炉消耗的功率 PL=ULI，UM>UL，则 PM>PL，即电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率。故D错误。
第二部分
21. A， D
【解析】小灯泡正常工作时的电阻 RL=U2P=10 Ω，流过小灯泡的电流 I=PU=0.2 A。当开关 S 接 1 时，R总=EI=15 Ω，电源内阻 r=R总−R−RL=1 Ω，A正确；当开关 S 接 2 时，小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作，电动机为非纯电阻用电器，电动机内阻不可能是 4 Ω，选项B错误；电动机 M 正常工作时，其两端的电压 UM=E−Ir−U=0.8 V，选项C错误；电源的效率 η=E−IrE×100%=2.8 V3 V×100%≈93.3%，D正确。
22. B， C
23. A， C
24. A， C
【解析】两个导体 a 和 b，根据欧姆定律：R=UI，可知该图象中，图线的斜率表示电阻得倒数，所以 a 的电阻值大，b 的电阻值小，故A正确，B错误；
若将它们串联接入电路，电流相同，由 P=I2R 可知电阻值较大的 a 消耗的电功率大，故C正确；
若将它们并联接入电路，则它们两端得电压是相等的，由 P=U2R 可知，电阻值较大的 a 消耗的电功率大小，故D错误。
25. A， B
【解析】设想两电热丝阻值相同，即 R1=R2=R0，t1=t2=t0，由焦耳定律 Q=U2tR，显然，在 Q，U 一定的情况下，t∝R，当串联使用时，因 R=2R0，故 t=2t0；当并联使用时，R=R02，即 t=t02，经比较选项A，B正确。
26. A， D
【解析】根据图象可知，在 t=0 时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，故A正确；
Φ−t 图象的斜率为 ΔΦΔt，即表示磁通量的变化率，在 0.5 s∼1.5 s 之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，故B错误；
根据法拉第电磁感应定律可得 E=NΔΦΔt，所以在 t=1.5 s 时，斜率为零，则感应电动势为零，故C错误；
感应电动势的最大值为：Em=NBSω=NΦmω=100×0.04×2π2 V=4π V，
有效值：E=Em2=22π V，
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为：Q=E2RT=8π22×2 J=8π2 J，故D正确。
27. A， D
【解析】b 点对应的内、外电路电阻相等，电源有最大输出功率，A正确；电源的总功率 P总=IE，当回路电流最大时电源总功率最大，即外电路短路时电源的总功率最大，B错误；从 a→b，路端电压增大，回路电流减小，电源的总功率减小，C错误；UbIb=r （电源内阻），由路端电压和回路电流可判断从 b→c 外电路电阻增大，电源的输出功率和总功率都减小，D正确。
28. A， D
【解析】电动机消耗的总功率应该用 P=IU 来计算，所以总功率为 IU，所以A正确；
电动机消耗的热功率应该用 P=I2R 来计算，所以热功率 P=I2R，所以B错误.
电源的输出功率等于电动机的输入功率，得 P出=UI。故C错误.
电源的总功率为 IE，内部发热的功率为 I2r，所以电源的效率为 IE−I2rIE=I−IrE，所以D正确。
第三部分
29. A， B， C
【解析】滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，滑动变阻器连入电路部分的阻值变大，因而电流减小，由 P总=IE 可知电源的总功率减小，选项A正确。滑动变阻器连入电路部分阻值变大，路端电压变大，由 η=IUIE 可知电源的效率增大，选项B正确。内部损耗功率为 P内=I2r，电流减小，因而内部损耗功率减小，选项C正确。电源输出功率为外电阻消耗功率，但外电阻与内电阻的大小关系未知，因而不能判断输出功率的变化情况，选项D错误。
30. A， B， C
一、单项选择题（共20小题；共80分）
1. 一正弦式交变电流随时间变化的规律如图所示。由图可知
A. 该交变电流的瞬时值表达式为 i=2sin100πt（A）
B. 该交变电流的频率是 50 Hz
C. 该交变电流的有效值为 22 A
D. 若该交变电流通过 R=10Ω 的电阻，则电阻消耗的功率是 20 W
2. 一交变电流的电流图象如图所示，由图可知
A. 用电流表测该电流，其示数为 42 A
B. 该交变电流的频率为 0.01 Hz
C. 该交变电流通过 10 Ω 的电阻时，电阻消耗的电功率为 160 W
D. 该交变电流的瞬时值表达式为 i=42sin100πt（A）
3. “好变频 1 度到天明”——此广告语意为 1 度电可使变频空调工作一整夜（以 10 h 计）。同样的 1 度电可供铭牌如图所示的电扇工作约
A. 1 整夜B. 2 整夜C. 3 整夜D. 4 整夜
4. 某 LED 灯的额定功率为 3.0 W，其照明亮度与 25 W 的白炽灯相当。若该 LED 灯正常发光，则说明该灯在 1 s 内
A. 输出的光能为 3 JB. 消耗的电能为 3 J
C. 输出的光能为 25 JD. 消耗的电能为 25 J
5. 下列说法中错误的是
A. 额定功率大的用电器，消耗的电能一定多
B. 电功率越大的用电器，电流做功越快
C. 电功率小的用电器，电流做功不一定少
D. 相同时间内，电流做功多的用电器电功率大
6. 两个灯泡分别标有“6 V，3 W”和“6 V，4 W”的字样，将这两个灯泡串联或并联后接入电源。为了保证电路安全工作，并假定灯泡电阻恒定，两种情况下两灯泡的总功率最大可以达到
A. 串联时 5.25 W，并联时 5.25 WB. 串联时 5.25 W，并联时 7 W
C. 串联时 7 W，并联时 5.25 WD. 串联时 7 W，并联时 7 W
7. 一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正．该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方：Q正等于( )
A. 1：2B. 2：1C. 1：2D. 2：1
8. 恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流能始终保持不变。如图所示的电路中电源是恒流源，当滑动变阻器滑动触头 P 从最右端向最左端移动时，下列说法中正确的是
A. R0 上的电压变小B. R2 上的电压变大
C. 恒流源输出功率保持不变D. R1 的电功率增大
9. 一台电动机，额定电压是 100 V，电阻是 1 Ω。正常工作时，通过的电流为 5 A，则电动机的机械功率为
A. 500 W B. 25 W C. 2000 W D. 475 W
10. 一个直流电动机，其线圈的电阻是 0.5 Ω，当它两端所加电压为 6 V 时，通过电动机的电流是 2 A。由此可知
A. 电动机消耗的电功率为 10 W B. 电动机发热的功率为 12 W
C. 电动机输出的机械功率为 10 W D. 电动机的工作效率为 20%
11. 一根长为 l 、横截面积为 S 的金属棒，其材料的电阻率为 ρ，棒内单位体积自由电子数为 n，电子的质量为 m 、电荷量为 e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为 v，下列说法正确的是
A. 棒两端的电压 U=nevρlB. 通过棒的电流 I=nevl
C. 棒的内部场强 E=neρlD. 棒的功率 P=n2e2v2ρl
12. 如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是
A. 电流表、电压表的读数均变小B. 电源内阻消耗的功率变大
C. 液滴将向上运动D. 电源的输出功率变大
13. 如图为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为 n1 、 n2，两端电压分别为 U1 、 U2，电流分别为 I1 、 I2，升压变压器与降压变压器之间输电线上的总电阻为 R，降压变压器原副线圈的匝数分别为 n3 、 n4，两端电压分别为 U3 、 U4，电流分别为 I3 、 I4。变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出功率和输出电压不变，则下列说法正确的是
A. 远距离输电线上的电流 I2=U2R
B. 远距离输电线上损失的功率 ΔP=U22R
C. 若用户端负载增加，那么用户端电压 U4 变大
D. 无论用户端的负载如何增加，始终有 I1U1=I2U2
14. 在图乙所示的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，电阻 R 的阻值为 12 Ω，电表均为理想电表，下列判断正确的是
A. 电压表的示数为 62 V
B. 该交变电流的电压有效值为 4 V
C. 电阻 R 在一个周期内产生的热量一定大于 9 J
D. 电流表的示数为 0.5 A
15. 如图所示的电路中，R 是压敏电阻，其阻值随所受压力 F 的增大而减小，闭合开关 S 后，在缓慢增大 F 的过程中，下列判断正确的是
A. 灯泡 L1 亮度将变小B. 灯泡 L2 亮度将变大
C. 电源的输出功率一定减小D. 电容器 C 所带电荷量将增大
16. 如图 1 所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图 2 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 UI+I2r
B. 充电宝产生的热功率为 I2r
C. 手机电池产生的焦耳热为 U2rt
D. 手机电池储存的化学能为 UIt−I2rt
17. “人工肺 ecm”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备。一呼吸机接在电压随时间变化的规律为 u=2202sin100πt(V) 的交流电源上，正常工作时电流为 5 A，则
A. 该交流电的频率为 100 Hz
B. 该交流电每秒内电流方向变化 50 次
C. 该呼吸机正常工作时电流的峰值为 5 A
D. 该呼吸机正常工作时，1 h 消耗的电能为 1.1 度
18. 如图所示为一种环保“重力灯”，让重物缓慢下落，拉动绳子，从而带动发电机转动，使小灯泡发光，这种灯可替代部分不发达地区仍在使用的煤油灯。某“重力灯”中的重物为 18 kg，它在 30 min 内缓慢下落了 2 m，使规格为“1.5 V，0.12 W”的小灯泡正常发光。不计绳子重力，则以下说法正确的是
A. 绳子拉力对重物做正功
B. 重物重力做功的功率为 0.12 W
C. 30 min 内产生的电能为 360 J
D. 重物重力势能转化为灯泡电能的效率为 60%
19. 在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器 R 并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为 0.50 A 和 2.0 V。重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为 2.0 A 和 24.0 V，则这台电动机正常运转时输出功率为
A. 32 W B. 44 W C. 47 W D. 48 W
20. 如图所示的电路中，电源的输出电压恒为 U，电动机 M 的线圈电阻与电炉 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. 电炉放出的热量大于电动机放出的热量
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
二、双项选择题（共8小题；共32分）
21. 如图所示，电源电动势 E=3 V，小灯泡 L 的规格为“2 V 0.4 W”，开关 S 接 1，当滑动变阻器调到 R=4 Ω 时，小灯泡 L 正常发光。现将开关 S 接 2，小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作，则
A. 电源内阻为 1 ΩB. 电动机的内阻为 4 Ω
C. 电动机正常工作电压为 1 VD. 电源效率约为 93.3%
22. 在某段电路中，其两端电压为 U，通过的电流为 I，通电时间为 t，若该电路电阻为 R，则关于电功 UIt 和电热 I2Rt 的关系，下列结论正确的是
A. 在任何电路中，电功 UIt=I2Rt
B. 在任何电路中，电功为 UIt，电热为I^2Rt
C. 对电饭锅工作时，UIt=I2Rt
D. 对直流电动机工作时，UIt=I2Rt
23. 一直流电动机所加电压为 U，电流为 I，线圈内阻 R，它工作时，下述说法中正确的是
A. 电动机的输出功率为 UI−I2R
B. 电动机的输出功率为 U2R
C. 电动机的发热功率为 I2R
D. 电动机的功率可写作 IU=I2R=U2R
24. 导体 a 、 b 的伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是
A. 两导体的电阻 Ra>Rb
B. 两导体的电阻 Ra
D. 若将两导体并联接入电路，则它们消耗的电功率 Pa>Pb
25. 一个电热杯有两组电热丝，单独使用时，烧开同样的水分别需时间 t1 和 t2，保持电源电压不变，不计其他热损失，则在下列两种情况下，研究烧开同样的水所需的时间 t 为
A. 当串联使用时，t=t1+t2B. 当并联使用时，t=t1t2(t1+t2)
C. 当串联使用时，t=(t1+t2)2D. 当并联使用时，t=t1t2
26. 在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为 2 Ω，则
A. t=0 时，线圈平面平行于磁感线
B. t=1 s 时，线圈中的电流改变方向
C. t=1.5 s 时，线圈中的感应电动势最大
D. 一个周期内，线圈产生的热量为 8π2 J
27. 在如图所示的 U−I 图线上，a 、 b 、 c 各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，在 b 点 α=β，则下列说法中正确的是
A. 在 b 点时电源有最大输出功率
B. 在 b 点时电源的总功率最大
C. 从 a→b，β 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将增大
D. 从 b→c，β 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将减小
28. 一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为 U，额定电流为 I，线圈电阻为 R，将它接在电动势为 E，内阻为 r 的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则
A. 电动机消耗的总功率为 UI B. 电动机消耗的热功率为 U2R
C. 电源的输出功率为 EI D. 电源的效率为 I−IrE
三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电源的
A. 总功率一定减小B. 效率一定增大
C. 内部损耗功率一定减小D. 输出功率一定先增大后减小
30. 如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器。升压变压器 T1 的原、副线圈匝数之比为 n1:n2=1:10，在 T1 的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为 2r=2 Ω，降压变压器 T2 的原、副线圈匝数之比为 n3:n4=10:1，若 T2 的“用电设备”两端的电压为 U4=200 V 且“用电设备”消耗的电功率为 10 kW，不考虑其他因素的影响，则
A. T1 的副线圈两端电压的最大值为 20102 V
B. T2 的原线圈两端的电压为 2000 V
C. 输电线上损失的电功率为 50 W
D. T1 的原线圈输入的电功率为 10.1 kW
答案
第一部分
1. D
【解析】由题图可知，Im=2 A，T=0.04 s=2πω，所以 ω=2π0.04 rad/s=50π rad/s，故该交变电流的瞬时值表达式为 i=2sin50πt（A），该交变电流的频率 f=1T=10.04 Hz=25 Hz，选项A、B错误；该交变电流的有效值为 I=Im2=22 A=2 A，选项C错误；电阻消耗的功率 P=I2R=(2)2×10 W=20 W，选项D正确。
2. C
【解析】从图象可看出，该交变电流的最大值为 42 A，有效值为 422 A=4 A，交流电表测量的是有效值，选项A错误；该交变电流的周期为 0.01 s，故频率为 100 Hz，选项B错误；电流有效值为 4 A，该交变电流通过 10 Ω 的电阻时，电阻消耗的电功率为 P=I2R=42×10 W=160 W，选项C正确；该交变电流的最大值为 42 A，周期为 0.01 s，角速度 ω=2πT=2π0.01 rad/s=200π rad/s，瞬时值表达式为 i=Imsinωt=42sin200πt（A），选项D错误。
3. D
【解析】由图可知电扇的额定功率为 24 W，则 t=WP=1000 W×h24 W=41.6 h，而一整夜大约是 10 h，所以同样的 1 度电可供铭牌如图所示的电扇工作约 4 整夜。
故选D。
4. B
【解析】LED 灯正常发光，则说明该灯在 1 s 内，消耗的电能 E=W=Pt=3 J，而输出的光能等于消耗的电能减去产生的热量，故ACD错误，B正确。
5. A
【解析】A．根据公式
W=Pt
可知功率大的用电器如果工作时间短，则做功不一定多，A错误；
B．电功率反应电流做功快慢的物理量，电功率大的用电器，电流做功快，B正确；
C．根据公式
W=Pt
电功率小的用电器，在做功时间足够长的情况下同样可以做功多，C正确；
D．电功率反应电流做功快慢的物理量，在相同时间内做功多的电流做功快，功率大，D正确。
6. B
7. D
【解析】【分析】明确有效值的定义，知道正弦式交流电其最大值为有效值的2倍，再根据焦耳定律列式即可确定一周期内产生的热量比值。
【解析】解：由图可知，方形交流电源的有效值为U0，故其一周期产生的热量为：
Q方=U02RT；
正弦式交流电的有效值为：
U=U02
故其一周期产生的热量为：
Q正=U2RT=U02T2R；
故有：Q方：Q正=2：1；
故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】本题考查对有效值以及焦耳定律的应用，要注意明确有效值是根据电流的热效应求解的，而只有正弦式交流电才满足最大值为有效值的2倍。
8. B
9. D
【解析】电机两端电压和电流已知，根据电功率定义，得到
输入功率 P=UI=100 V×5 A=500 W
根据焦耳定律得到：P热=I2r=(5 A)2×1 Ω=25 W
所以机械功率 P机=P−P热=500−25=475 W
10. C
【解析】直流电动机线圈电阻为 R，当电动机工作时通过的电流为 I，两端的电压为 U，总功率为：P=UI=2×6=12 W，发热功率为：P热=I2R=22×0.5=2 W，故AB错误；
根据能量守恒定律，其输出功率是：P出=P−P热=12 W−2 W=10 W，故C正确；
机械的工作效率为 η=P出P=1012=83.3%，故D错误。
11. A
【解析】A选项：棒两端电压 U=IR=neSvρ1S=nevρl，故A正确；
B选项：通过棒的电流 I=nevS，故B错误；
C选项：棒的内部场强 E=UI=nevρ，故C错误；
D选项：棒的功率 P=I2R=n2e2v2ρlS，故D错误。
12. C
【解析】当 L 的灯丝突然烧断时电路中总电阻增大，则总电流减小，电源的内电压和 R1 两端电压减小，由闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，故电容器 C 两端的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的静电力增大，则该液滴将向上运动，C正确；由于 C 两端的电压增大，R2 、 R3 中的电流增大，则电流表、电压表的读数均变大，A错误；因干路电流减小，则电源内阻消耗的功率变小，B错误；由于电源内阻与外电阻的大小关系未知，不能判断电源的输出功率如何变化，D错误。
13. D
【解析】R 是输电线的电阻，U2 是输电线的输送电压，输电线上的电流为 I2=ΔUR，且 ΔU=U2−U3，选项A错误；
输电线上损失的功率为 P=I22R=ΔU2R，选项B错误；
发电厂的输出功率 P 和输出电压 U1 不变，且 U1U2=n1n2，则 U2 不变，输电电流 I2=PU2 不变，则输电线上损耗的电压 ΔU 不变，所以 U3=U2−ΔU 不发生变化，因为 U3U4=n3n4，故 U4 不变，选项C错误；
变压器均为理想变压器，根据能量守恒可得无论用户端的负载如何变化，始终有 P1=P2，即 I1U1=I2U2，选项D正确。
14. D
【解析】根据电流的热效应可得 62 V22R×1 s+(6 V)2R×2 s=U2R×3 s，解得电压的有效值为 U=6 V，电压表的读数为有效值，故电压表的示数为 6 V，选项A、B错误；根据焦耳定律，电阻 R 在一个周期内产生的热量为 Q=U2Rt=9 J，选项C错误；电流表的读数为有效值，根据欧姆定律可得 I=UR=0.5 A，选项D正确。
15. D
【解析】缓慢增大 F 的过程中，压敏电阻的阻值减小，电路总阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，电路总电流增大，流过灯泡 L1 的电流变大，灯泡 L1 的亮度将变大，故A错误；并联电路两端的电压等于灯泡 L2 两端的电压，UL2=E−I(RL1+r)，电流增大，灯泡 L2 两端的电压减小，灯泡 L2 的亮度将变小，故B错误；因为不知道外电阻和内电阻的关系，电源的输出功率的变化不确定，故C错误；因为灯泡 L2 两端的电压减小，流过 L2 的电流减小，总电流增大，流过灯泡 L3 的电流增大，因此灯泡 L3 两端的电压增大，电容器两端的电压等于灯泡 L3 两端的电压，根据 Q=CU 知电容器所带的电荷量增大，故D正确。
16. D
17. D
18. D
19. A
【解析】当电动机停止转动时，此时电动机相当于一个纯电阻，所以由题中的两表读数，可以计算出电动机的内阻为 r=UI，代入数据得：r=4 Ω，重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，根据题中的两表读数，计算出电动机的输出功率为 P=UI−I2r，代入数据解得：P=32 W，B、C、D 错误、A 正确。
20. B
【解析】电动机 M 与电炉 L 串联，电流相等，电阻相等，根据焦耳定律 Q=I2Rt 可知，在相同的时间内，电炉放出的热量与电动机放出的热量相等。故A错误。
设电动机 M 线圈电阻与电炉 L 的电阻均为 R，电路中电流为 I，根据欧姆定律得：电炉两端的电压 UL=IR，电动机是非纯电阻电路，其电压 UM>IR，则有 UM>UL，所以电炉两端电压小于电动机两端电压。故B正确，C错误。
电动机消耗的功率 PM=UMI，电炉消耗的功率 PL=ULI，UM>UL，则 PM>PL，即电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率。故D错误。
第二部分
21. A， D
【解析】小灯泡正常工作时的电阻 RL=U2P=10 Ω，流过小灯泡的电流 I=PU=0.2 A。当开关 S 接 1 时，R总=EI=15 Ω，电源内阻 r=R总−R−RL=1 Ω，A正确；当开关 S 接 2 时，小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作，电动机为非纯电阻用电器，电动机内阻不可能是 4 Ω，选项B错误；电动机 M 正常工作时，其两端的电压 UM=E−Ir−U=0.8 V，选项C错误；电源的效率 η=E−IrE×100%=2.8 V3 V×100%≈93.3%，D正确。
22. B， C
23. A， C
24. A， C
【解析】两个导体 a 和 b，根据欧姆定律：R=UI，可知该图象中，图线的斜率表示电阻得倒数，所以 a 的电阻值大，b 的电阻值小，故A正确，B错误；
若将它们串联接入电路，电流相同，由 P=I2R 可知电阻值较大的 a 消耗的电功率大，故C正确；
若将它们并联接入电路，则它们两端得电压是相等的，由 P=U2R 可知，电阻值较大的 a 消耗的电功率大小，故D错误。
25. A， B
【解析】设想两电热丝阻值相同，即 R1=R2=R0，t1=t2=t0，由焦耳定律 Q=U2tR，显然，在 Q，U 一定的情况下，t∝R，当串联使用时，因 R=2R0，故 t=2t0；当并联使用时，R=R02，即 t=t02，经比较选项A，B正确。
26. A， D
【解析】根据图象可知，在 t=0 时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，故A正确；
Φ−t 图象的斜率为 ΔΦΔt，即表示磁通量的变化率，在 0.5 s∼1.5 s 之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，故B错误；
根据法拉第电磁感应定律可得 E=NΔΦΔt，所以在 t=1.5 s 时，斜率为零，则感应电动势为零，故C错误；
感应电动势的最大值为：Em=NBSω=NΦmω=100×0.04×2π2 V=4π V，
有效值：E=Em2=22π V，
根据焦耳定律可得一个周期产生的热为：Q=E2RT=8π22×2 J=8π2 J，故D正确。
27. A， D
【解析】b 点对应的内、外电路电阻相等，电源有最大输出功率，A正确；电源的总功率 P总=IE，当回路电流最大时电源总功率最大，即外电路短路时电源的总功率最大，B错误；从 a→b，路端电压增大，回路电流减小，电源的总功率减小，C错误；UbIb=r （电源内阻），由路端电压和回路电流可判断从 b→c 外电路电阻增大，电源的输出功率和总功率都减小，D正确。
28. A， D
【解析】电动机消耗的总功率应该用 P=IU 来计算，所以总功率为 IU，所以A正确；
电动机消耗的热功率应该用 P=I2R 来计算，所以热功率 P=I2R，所以B错误.
电源的输出功率等于电动机的输入功率，得 P出=UI。故C错误.
电源的总功率为 IE，内部发热的功率为 I2r，所以电源的效率为 IE−I2rIE=I−IrE，所以D正确。
第三部分
29. A， B， C
【解析】滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，滑动变阻器连入电路部分的阻值变大，因而电流减小，由 P总=IE 可知电源的总功率减小，选项A正确。滑动变阻器连入电路部分阻值变大，路端电压变大，由 η=IUIE 可知电源的效率增大，选项B正确。内部损耗功率为 P内=I2r，电流减小，因而内部损耗功率减小，选项C正确。电源输出功率为外电阻消耗功率，但外电阻与内电阻的大小关系未知，因而不能判断输出功率的变化情况，选项D错误。
30. A， B， C
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