焦耳定律电路中的能量转化(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略,2019年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60W的白炽灯,均用10W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近(按每户一天亮灯5小时,全国共有4亿户家庭计算)()A.8×108kW·hB.8×1010kW·hC.8×1011kW·hD.8×1013kW·h【解析】选B。按每户一天亮灯5小时计算,每户一年节省的电能为(2×60-2×10)×10-3×5×365kW·h=182.5kW·h,全国共有4亿户家庭,则全国一年节省的电能为182.5×4×108kW·h=7.3×1010kW·h,最接近于B选项,故选项B正确,选项A、C、D错误。2.(多选)(2020·潼关高二检测)如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R为电阻箱。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像,电流表为理想电表,其中电流为I1、I2时对应的外电阻分别为R1、R2,电源的效率分别为η1、η2,输出功率均为P0,下列说法中正确的是()A.R1<R2B.I1+I2=C.R1R2=r2D.η1>η2【解析】选B、C、D。外电路只有电阻R,所以电源的输出功率即R消耗的电功率,根据P0=I2R,I2>I1,所以R1>R2,A错误;电源的输出功率P输=IE-I2r,根据图像电功率相等:I1E-r=I2E-r,解得:I1+I2=,B正确;根据图像电功率相等:P0=R1=R2,根据闭合电路欧姆定律:I1=,I2=将电流表达式代入电功率表达式,解得:R1R2=r2,C正确;电源的效率η==,根据图像可知I1<I2,所以η1>η2,D正确。3.(2020·自贡高二检测)两只灯泡A和B,额定电压都是110V,A的额定功率为60W,B的额定功率为100W,为了把它们接在220V电路上都能正常发光,并要电路中消耗的电功率最小,应采用下面的哪种接法()【解析】选C。由于额定电压都是110V,额定功率PA=60W、PB=100W,由此可知RA>RB,把灯泡B与电阻并联的话,会使并联的部分的电阻更小,所以A、B的电压不会平分,A、B不会同时正常发光,故A错误;由于灯泡要满足110V的额定电压,所以当A灯泡与电阻串联以后,再与B灯泡并联,而B灯泡的电压高于额定110V的电压,不能正常工作,故B错误;把灯泡A与电阻并联的话,可以使并联部分的电阻减小,可能使A与并联部分的电阻相同,所以A、B能同时正常发光,并且电路消耗的功率与B灯泡的功率相同,所以总功率的大小为200W,故选项C正确;若把A、B并联之后与电阻串联接入电路,当电阻的阻值与A、B并联的总电阻相等时,A、B就可以正常发光,此时电阻消耗的功率为A、B灯泡功率的和,所以电路消耗的总的功率的大小为320W,由C、D的分析可知,正常发光并且消耗的功率最小的为C,故C正确,选项D错误。4.现有标有“110V40W”的灯泡L1和标有“110V100W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R,将它们接在220V的电路中,在如图所示的几种接法中,最合理的是()【解析】选C。L1(110V40W)和L2(110V100W)的额定电压相同,由P=可知R1>R2,由串、并联电路电流、电压特点可知A、D中L1、L2一定不会同时正常发光;虽然B、C都能使L1、L2同时正常发光,但B中P总=2(P1+P2),C中P总=2P2,故选C。5.某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24V220W)和10个相同的指示灯X1～X10(220V2W),将其连接在220V交流电源上,电路如图所示。若工作一段时间后L2灯丝烧断,则()A.X1的功率减小,L1的功率增大B.X1的功率增大,L1的功率增大C.X2的功率增大,其他指示灯的功率减小D.X2的功率减小,其他指示灯的功率增大【解析】选C。L2灯丝烧断后电路的总电阻增大,电路中总电流减小,流过其他指示灯、强光灯的电流都同比例减小,消耗的功率都减小,两端的电压都减小,则X2两端电压增大,消耗的功率也增大,C正确。6.电动机线圈的电阻为R,电动机正常工作时,两端电压为U,通过电流为I,工作时间为t,下列说法中正确的是()A.电动机消耗的电能为B.电动机消耗的电能为I2RtC.电动机线圈生热为I2RtD.电动机线圈生热为【解析】选C。对于电动机来说,不是纯电阻电路,总功率的大小要用P=UI来计算,电动机线圈发热的功率为I2R。对于电动机,由于不是纯电阻电路,所以欧姆定律不适用,电动机的总功率的大小为P=UI,所以消耗的总的电能为UIt,所以A