焦耳定律經(jīng)典練習(xí)題(含答案詳解)

焦耳定律經(jīng)典練習(xí)題(含答案詳解)

電功率和熱功率一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電壓為100V，電阻為1Ω，正常工作時(shí)，通過的電流為5A，則電動(dòng)機(jī)因發(fā)熱損失的功率為多少？答案：B，1000W。解析：電動(dòng)機(jī)的熱功率P=I^2r=5^2×1W=25W，因此選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。電功和電熱通過電阻R的電流為I時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若電阻為2R，電流為I/2，則在時(shí)間t/2內(nèi)產(chǎn)生的熱量為多少？答案：C，2Q。解析：根據(jù)Q=I^2Rt得，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼?/2，時(shí)間不變，則熱量變?yōu)樵瓉淼?/2，因此選項(xiàng)C正確。非純電阻電路的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算如圖263所示是一直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖。電動(dòng)機(jī)內(nèi)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(dòng)機(jī)的電流；(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；(3)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率。答案：(1)5A；(2)550W；(3)530W。解析：(1)由電路中的電壓關(guān)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(dòng)機(jī)的電流IM=IR=5A。(2)電動(dòng)機(jī)的分壓UM=UV=110V，輸入電動(dòng)機(jī)的功率Pin=IM·UM=5A·110V=550W。(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率Pheat=IM^2r=5^2×0.8W=20W，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率Pout=Pin-Pheat=550W-20W=530W。1.根據(jù)公式P=IR和P=UI，可以計(jì)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(jì)算熱功率。因此，A正確，C錯(cuò)誤，B正確。2.根據(jù)公式P=I^2R，可以計(jì)算電器的額定電流。兩個(gè)電阻的額定電流比為5:10，因此選項(xiàng)C是正確的。3.電風(fēng)扇、電烙鐵和日光燈在相同的額定電壓下工作相同的時(shí)間，只有電烙鐵可以將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此它產(chǎn)生的熱量最多。因此，選項(xiàng)B是正確的。4.兩個(gè)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(jì)算燈泡的電阻，可以得出只有C電路和D電路可以使兩個(gè)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(xiàng)C是正確的。5.兩個(gè)燈泡的額定功率相同，但是額定電壓不同。因此，當(dāng)兩個(gè)燈泡并聯(lián)時(shí)，電壓高的燈泡消耗的功率更大。因此，選項(xiàng)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(huì)更大。因此，選項(xiàng)D是正確的。7.一內(nèi)阻為4.4Ω的電解槽和一盞標(biāo)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(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，當(dāng)該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為U，通過電動(dòng)機(jī)的電流為I，則哪些說法是正確的？解析：根據(jù)電功率公式P=UI，可知電動(dòng)機(jī)的總功率為IU，故選C。根據(jù)焦耳定律P=I2R，可知電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)熱功率為I2R，故選A。根據(jù)機(jī)械功率公式P=FIv=IU，可知電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為IU，故選B。根據(jù)電功率公式P=UI和焦耳定律P=I2R，可得電動(dòng)機(jī)機(jī)械功率為P=IU-I2R，故選D。9.下面列出了不同品牌的電視機(jī)、電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)和電冰箱銘牌上的主要項(xiàng)目，試判斷哪些說法是正確的。(1)正常工作時(shí)，其中功率最大的是哪個(gè)？解析：根據(jù)電功率公式P=UI，可知電器的功率與電壓和電流有關(guān)。根據(jù)給出的信息，電視機(jī)的額定功率為85W，電冰箱的額定功率為70W，電風(fēng)扇的額定功率為65W，空調(diào)機(jī)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(gè)電器的功率最大，故選D。(2)根據(jù)上題銘牌上提供的信息，判斷在12h內(nèi)正常使用的電冰箱與連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇消耗電能的情況是哪個(gè)？解析：根據(jù)電能公式E=Pt，可知電器消耗的電能與功率和時(shí)間有關(guān)。根據(jù)給出的信息，電冰箱的耗電量為0.5kW·h/24h，即每小時(shí)消耗0.5/24=0.021kW的電能；電風(fēng)扇的額定功率為65W，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12小時(shí)消耗的電能為65W×12h=780Wh=0.78kW·h。因此，電風(fēng)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(huì)使功率最大，從而加熱最快。因此，選項(xiàng)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(dāng)。根據(jù)國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰。假設(shè)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(guó)一年節(jié)省的電能最接近哪個(gè)值？解析：假設(shè)每戶家庭一天亮燈5小時(shí)，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(shè)全國(guó)共有4億戶家庭，則全國(guó)一年節(jié)省的電能為182.5×4×108kW·h＝7.3×1010kW·h，最接近選項(xiàng)B，因此B選項(xiàng)正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。10.如圖265所示，電阻R1＝20Ω，電動(dòng)機(jī)的繞組的電阻R2＝10Ω。當(dāng)電鍵打開時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)電鍵合上后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(yīng)是多少？解析：電路兩端的電壓為：U＝I1R1＝0.5A×20Ω＝10V。電動(dòng)機(jī)是非純電阻用電器，UI2＞I22R2，所以I2＜＝1A。電流表的示數(shù)I＝I1＋I(xiàn)2＜1.5A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確。電路總功率為P＝U(I1R2＋I(xiàn)2)＜15W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、選項(xiàng)D正確。13.對(duì)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(gè)問題的答案：(1)接上220V的電源后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)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(shí)的電流為I=0.16A。發(fā)熱功率為P熱=I^2R=(0.16)^2×40W=1W。轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為P機(jī)=P-P熱=(36-1)W=35W。(2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)所在電路成為純電阻電路，電流做功全部轉(zhuǎn)化為熱能。此時(shí)電動(dòng)機(jī)中電流為I′=U/R=220/40=5.5A。電動(dòng)機(jī)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(dòng)自行車的說明書上的一些技術(shù)參數(shù)，我們需要根據(jù)表中提供的信息探究以下問題：規(guī)格：26″電動(dòng)自行車車型：-整車質(zhì)量：30kg最大載重：120kg后輪驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)：-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(shí)，該電機(jī)的內(nèi)阻是多少？其效率為多大？(2)假設(shè)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(jī)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(jī)正常工作時(shí)輸入功率為P入=UI=