2018年高考物理复习课时跟踪检测37

1 课时跟踪检测三十七 热点专题9 非纯电阻电路的功率问题

一、单项选择题

1. (2017届河南洛阳统考)如图所示，电源的电动势为30 V，内阻为1 Ω，一个标有“6 V

12 W”的电灯与一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联．开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为(

)

A．36 W B．44 W

C．48 W D．60 W

解析：电路中的电流I＝PLUL＝2 A，电动机两端的电压U＝E－Ir－UL＝22 V，电动机输出的机械功率P机＝UI－I2R＝36 W，A正确．

答案：A

2．(2016届湖南怀化期末)某直流电动机两端所加电压为U＝110 V，流过电动机的电流为I＝2 A，在1 s内将m＝4 kg的物体缓慢提升h＝5.0 m(g取10 m/s2)，下列说法正确的是( )

A．电动机的绕线内阻为55 Ω

B．直流电动机电流的最大值为22 A

C．电动机绕线两端的电压为5 V

D．电动机绕线产生的电热功率为20 W

解析：设电动机的绕线内阻为r，则UIt＝I2rt＋mgh，解得r＝5 Ω，A错误；直流电动机通过的是恒定电流，B错误；由题意可知，直流电动机绕线两端所加电压为110 V，C错误；电动机绕线产生的电热功率P＝I2r＝20 W，D正确．

答案：D

3. (2016届山东德州期末)如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电．下列说法错误的是(

)

A．充电器输出的电功率为0.14 W

B．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W

C．电能转化为化学能的功率为0.12 W

2 D．充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内

解析：充电器输出的电功率P电＝UI＝1.4×0.1 W＝0.14 W，A正确；充电时，电池消耗的热功率为P热＝I2r＝0.02 W，B正确；电能转化为化学能的功率为P化＝P电－P热＝0.12

W，C正确；充电器每秒把0.12 J的能量存储在电池内，D错误．

答案：D

4．(2017届河北沧州质检)如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路，电路两端加的电压恒为U，开始S断开时电流表的示数为I1，S闭合后电动机正常运转，电流表的示数为I2，电流表为理想电表，电动机的内阻为R2，则下列关系式正确的是(

)

A.UI1－I2＝R2 B．UI2＝R1R2R1＋R2

C．I2U＝U2R1＋U2R2 D．I2U＝(I2－I1)U＋I21R1

解析：由于电动机是非纯电阻用电器，因此欧姆定律不成立，因此A、B项错误；电动机消耗的功率不能用P＝U2R2计算，因此C项错误；电路输入的功率为I2U，定值电阻消耗的功率为I21R1，电动机消耗的功率为(I2－I1)U，根据能量守恒可知I2U＝(I2－I1)U＋I21R1，D项正确．

答案：D

5．(2016届湖南长沙长郡中学检测)如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G＝500 N，电源电动势E＝90 V，电源内阻为2 Ω，不计各处摩擦，当电动机以v＝0.6 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，下列判断不正确的是(

)

A．电动机消耗的总功率为400 W

B．电动机线圈的电阻为0.4 Ω

C．电源的效率约为88.9%

D．电动机的效率为75%

解析：重物被提升的功率PG＝Fv＝Gv＝500×0.6 W＝300 W，此时电路中的电流为I＝5 A，则电源的总功率P总＝EI＝90×5 W＝450 W，设电动机线圈的电阻为R，根据能量

3 守恒得P总＝PG＋I2r＋I2R，则得R＝P总－PG－I2rI2＝450－300－52×252 Ω＝4 Ω，电动机消耗的总功率P电＝PG＋I2R＝400 W，电源的效率为η1＝P总－I2rP总×100%＝450－52×2450×100%＝88.9%，电动机的效率为η2＝PGPG＋I2R×100%＝300300＋52×4×100%＝75%，故A、C、D正确，B错误．选项B符合题意．

答案：B

6．(2017届湖北孝感期中)机动车的尾气含有铅等大量有害物质，并且也是造成地球“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表，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：1 675 W

整车质量：400 kg 额定转速：600 r/min

蓄电池(容量It＝800 A·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为1 675 W

B．电动机的内阻为0.72 Ω

C．蓄电池充满电后储存的电能约为2.88×104 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

解析：电动机正常工作时消耗的电功率P＝U额I额＝36×50 W＝1 800 W，故A错误；电动机内阻的发热功率P热＝P电－P出＝1 800 W－1 675 W＝125 W，则电动机的内阻为r＝P热I2＝0.05 Ω，故B错误；蓄电池充满电后储存的电能为W＝UIt＝800×3 600×36 J＝1.04×108 J，故C错误；在额定功率下连续行驶最长时间为t＝WUI＝16 h，故D正确．

答案：D

二、多项选择题

7.(2016届山西晋城期末)如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r.当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作．已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，电压表的示数为U.不计灯泡电阻变化，则下列说法中正确的是( )

4

A．额定电流I＝ER＋R0＋r

B．电动机的发热功率为U2R

C．电动机的输入功率为IU

D．电动机的效率η＝1－IRU

解析：由于电动机正常工作时其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，所以不能用公式I＝ER＋R0＋r求解电路中的电流，故A错误；电动机发热功率为P热＝I2R，由于U＞IR，则知P热＜U2R，故B错误；通过电动机的电流为I，电动机的输入功率为P入＝IU，故C正确；电动机的效率η＝P出P入＝IU－I2RIU＝1－IRU，故D正确．

答案：CD

8．(2017届安徽黄山一模)如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升，已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则(

)

A．电源内阻r＝EI－R

B．电源内阻r＝EI－mgvI2－R

C．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大

D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小

解析：含有电动机的电路不是纯电阻电路，欧姆定律不再适用，A错误；由能量守恒定律可得EI＝I2r＋mgv＋I2R，解得r＝EI－mgvI2－R，B正确；如果电动机转轴被卡住，则E＝I′(R＋r)，电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，较长时间的话，会出现烧坏电源的现象，C正确，D错误．

5 答案：BC

三、计算题

9. (2016届福建四地六校联考)如图所示电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，指示灯RL的阻值为16 Ω，电动机M线圈电阻RM为2 Ω.当开关S闭合时，指示灯RL的电功率P＝4 W．求：

(1)流过电流表A的电流；

(2)电动机M输出的机械功率．

解析：(1)对指示灯根据焦耳定律P＝I2LRL，解得IL＝0.5 A，路端电压为U＝ILRL＝8 V．设流过电流表的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有U＝E－Ir，解得I＝E－Ur＝2 A.

(2)电动机支路的电流为IM，IM＝I－IL＝1.5 A，电动机总功率为PM＝UIM＝12 W，电动机输出的机械功率为PM出＝PM－I2MRM，解得PM出＝7.5 W.

答案：(1)2 A (2)7.5 W

10．(2017届辽宁葫芦岛六校协作体第二次联考)如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1 Ω，电炉电阻R＝19 Ω，电解槽电阻r′＝0.5 Ω，当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684 W，S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)，试求：

(1)电源的电动势；

(2)S1、S2闭合时，流过电解槽的电流大小；

(3)S1、S2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．

解析：(1)S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为P1，

电炉中电流I＝P1R＝68419 A＝6 A.

电源电动势E＝I(R＋r)＝120 V.

(2)S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为P2，

6 电炉中电流为IR＝P2R＝47519 A＝5 A.

路端电压为U＝IRR＝5×19 V＝95 V，

流过电源的电流为I′＝E－Ur＝120－951 A＝25 A.

流过电解槽的电流为IA＝I′－IR＝20 A.

(3)电解槽消耗的电功率PA＝IAU＝20×95 W＝1 900 W.

电解槽内热损耗功率P热＝I2Ar′＝202×0.5 W＝200 W.

电解槽中电能转化成化学能的功率为P化＝PA－P热＝1 700 W.

答案：(1)120 V (2)20 A (3)1 700 W

11．(2016届湖北鄂东南教改联盟期中联考)如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2＝40 Ω，右端连接间距d＝0.04 m、板长l＝10 cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场．闭合开关S，将质量为m＝1.6×10－6 kg、带电荷量q＝3.2×10－8 C的微粒以初速度v0＝0.5 m/s沿两板中线水平射入板间．当滑动变阻器接入电路的阻值为15 Ω时，微粒恰好沿两板中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5 A．已知电动机内阻R1＝2 Ω，g取10 m/s2.试问：

(1)输出电压Uab是多大？

(2)在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率是多少？

(3)为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？

解析：(1)根据平衡条件得qU2/d＝mg，解得R2两端电压U2＝20 V．R2中电流I2＝U2R2＝0.5 A.

I总＝I1＋I2＝1 A，

滑动变阻器两端电压U1＝I总R滑＝15 V.

电源输出电压Uab＝U1＋U2＝35 V.

(2)电动机的输出功率P＝U2I1－I21R1＝9.5 W.

电源的输出功率P电＝I总U＝35 W.

(3)因上极板带正电，故粒子带负电．粒子穿过板的时间t＝lv0＝0.2 s.