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文檔簡介
焦耳定律經典練習題(含答案詳解)
電功率和熱功率一臺電動機額定電壓為100V,電阻為1Ω,正常工作時,通過的電流為5A,則電動機因發(fā)熱損失的功率為多少?答案:B,1000W。解析:電動機的熱功率P=I^2r=5^2×1W=25W,因此選項B正確,選項A、C、D錯誤。電功和電熱通過電阻R的電流為I時,在t時間內產生的熱量為Q,若電阻為2R,電流為I/2,則在時間t/2內產生的熱量為多少?答案:C,2Q。解析:根據Q=I^2Rt得,電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,電流變?yōu)樵瓉淼?/2,時間不變,則熱量變?yōu)樵瓉淼?/2,因此選項C正確。非純電阻電路的特點及有關計算如圖263所示是一直流電動機工作時的電路圖。電動機內阻r=0.8Ω,電路中另一電阻R=10Ω,直流電壓U=160V,電壓表示數(shù)UV=110V。試求:(1)通過電動機的電流;(2)輸入電動機的電功率;(3)電動機輸出的機械功率。答案:(1)5A;(2)550W;(3)530W。解析:(1)由電路中的電壓關系可得電阻R的分壓UR=(160-110)V=50V,通過電阻R的電流IR=UR/R=50/10A=5A,即通過電動機的電流IM=IR=5A。(2)電動機的分壓UM=UV=110V,輸入電動機的功率Pin=IM·UM=5A·110V=550W。(3)電動機的發(fā)熱功率Pheat=IM^2r=5^2×0.8W=20W,電動機輸出的機械功率Pout=Pin-Pheat=550W-20W=530W。1.根據公式P=IR和P=UI,可以計算電路的熱功率,但是只有在純電阻電路中才能使用P=R^2來計算熱功率。因此,A正確,C錯誤,B正確。2.根據公式P=I^2R,可以計算電器的額定電流。兩個電阻的額定電流比為5:10,因此選項C是正確的。3.電風扇、電烙鐵和日光燈在相同的額定電壓下工作相同的時間,只有電烙鐵可以將電能全部轉化為內能,因此它產生的熱量最多。因此,選項B是正確的。4.兩個燈泡在220V電路下工作,需要找到消耗功率最小的電路。通過計算燈泡的電阻,可以得出只有C電路和D電路可以使兩個燈泡正常發(fā)光。由于C電路中變阻器的功率比D電路小,因此C電路消耗的電功率最小。因此,選項C是正確的。5.兩個燈泡的額定功率相同,但是額定電壓不同。因此,當兩個燈泡并聯(lián)時,電壓高的燈泡消耗的功率更大。因此,選項D是正確的。6.由于燈泡A的額定電壓高于燈泡B,因此在并聯(lián)電路中,燈泡A的功率會更大。因此,選項D是正確的。7.一內阻為4.4Ω的電解槽和一盞標有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端,燈泡正常發(fā)光,則電解槽消耗的電功率為多少?解析:由于燈泡能正常發(fā)光,說明電解槽和燈泡均分得110V電壓,且流過電解槽的電流I=I燈=60W/110V=0.545A,則電解槽消耗的電功率P=IU=0.545A×110V=60W,故選B。8.如圖264所示,直流電動機線圈的電阻為R,當該電動機正常工作時,電動機兩端電壓為U,通過電動機的電流為I,則哪些說法是正確的?解析:根據電功率公式P=UI,可知電動機的總功率為IU,故選C。根據焦耳定律P=I2R,可知電動機內部發(fā)熱功率為I2R,故選A。根據機械功率公式P=FIv=IU,可知電動機的機械功率為IU,故選B。根據電功率公式P=UI和焦耳定律P=I2R,可得電動機機械功率為P=IU-I2R,故選D。9.下面列出了不同品牌的電視機、電風扇、空調機和電冰箱銘牌上的主要項目,試判斷哪些說法是正確的。(1)正常工作時,其中功率最大的是哪個?解析:根據電功率公式P=UI,可知電器的功率與電壓和電流有關。根據給出的信息,電視機的額定功率為85W,電冰箱的額定功率為70W,電風扇的額定功率為65W,空調機的制冷/制熱電流為6.2A,但未給出額定功率。因此,無法直接比較哪個電器的功率最大,故選D。(2)根據上題銘牌上提供的信息,判斷在12h內正常使用的電冰箱與連續(xù)運轉的電風扇消耗電能的情況是哪個?解析:根據電能公式E=Pt,可知電器消耗的電能與功率和時間有關。根據給出的信息,電冰箱的耗電量為0.5kW·h/24h,即每小時消耗0.5/24=0.021kW的電能;電風扇的額定功率為65W,連續(xù)運轉12小時消耗的電能為65W×12h=780Wh=0.78kW·h。因此,電風扇消耗的電能比電冰箱多,故選B。11.用穩(wěn)壓電源和三根電阻絲R1、R2、R3來加熱一桶水。三根電阻絲采用如圖所示的幾種連接方式,則供熱最快的是哪一種?解析:總電阻最小的方式會使功率最大,從而加熱最快。因此,選項C正確。12.功率為10W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60W的白熾燈相當。根據國家節(jié)能戰(zhàn)略,2016年前普通白熾燈應被淘汰。假設每戶家庭有2只60W的白熾燈,均用10W的LED燈替代,估算出全國一年節(jié)省的電能最接近哪個值?解析:假設每戶家庭一天亮燈5小時,則每戶一年節(jié)省的電能為(2×60-2×10)×103×5×365kW·h=182.5kW·h。假設全國共有4億戶家庭,則全國一年節(jié)省的電能為182.5×4×108kW·h=7.3×1010kW·h,最接近選項B,因此B選項正確,選項A、C、D錯誤。10.如圖265所示,電阻R1=20Ω,電動機的繞組的電阻R2=10Ω。當電鍵打開時,電流表的示數(shù)是0.5A,當電鍵合上后,電動機轉動起來,電路兩端的電壓不變,電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率應是多少?解析:電路兩端的電壓為:U=I1R1=0.5A×20Ω=10V。電動機是非純電阻用電器,UI2>I22R2,所以I2<=1A。電流表的示數(shù)I=I1+I2<1.5A,選項A錯誤、選項B正確。電路總功率為P=U(I1R2+I2)<15W,選項C錯誤、選項D正確。13.對于規(guī)格為“220V36W”的排氣扇,線圈電阻為40Ω,我們需要求出以下兩個問題的答案:(1)接上220V的電源后,排氣扇轉化為機械能的功率和發(fā)熱的功率;(2)如果接上(1)中電源后,扇葉被卡住,不能轉動,求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率。解析:(1)排氣扇在220V電壓下正常工作時的電流為I=0.16A。發(fā)熱功率為P熱=I^2R=(0.16)^2×40W=1W。轉化為機械能的功率為P機=P-P熱=(36-1)W=35W。(2)扇葉被卡住不能轉動后,電動機所在電路成為純電阻電路,電流做功全部轉化為熱能。此時電動機中電流為I′=U/R=220/40=5.5A。電動機消耗的功率即電功率等于發(fā)熱功率:P電′=P熱′=UI′=220×5.5W=1210W。14.下面是一輛電動自行車的說明書上的一些技術參數(shù),我們需要根據表中提供的信息探究以下問題:規(guī)格:26″電動自行車車型:-整車質量:30kg最大載重:120kg后輪驅動直流電機:-額定輸出功率:120W額定電壓:40V額定電流:3.5A(1)在額定電壓下工作時,該電機的內阻是多少?其效率為多大?(2)假設行駛過程中所受阻力是車和人總重的0.02倍,在最大載重量的情況下,人騎車行駛的最大速度為多大?(g取10m/s^2)解析:(1)由題目提供的表可知,電機的輸出功率為P出=120W,額定電壓為U=40V,額定電流為I=3.5A。電機正常工作時輸入功率為P入=UI=
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