【創(chuàng)新設計】2020-2021學年魯科版物理選修3-1對點練習：3.3-對電功率、熱功率的考查

對電功率、熱功率的考查1．一臺電動機，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()A．500WB．25WC．1000WD．475W答案B解析電動機的熱功率P＝I2r＝52×1W＝25W，B正確，A、C、D錯誤．2．電功率的計算公式P＝U2/R中，U是加在用電器上的電壓，R是用電器的電阻，此式可用于()A．計算電冰箱的功率B．計算電風扇的功率C．計算電烙鐵的功率D．計算洗衣機的功率答案C解析公式P＝U2/R是依據功率公式和歐姆定律推導出來的，只能用在純電阻電路中，故C正確，A、B、D錯誤．對電熱和電功的考查3．(2022·上?！?3)當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，通過該電阻的電荷量為0.3C，消耗的電能為0.9J．為在相同時間內使0.6C的電荷量通過該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是()A．3V，1.8JB．3V，3.6JC．6V，1.8JD．6V，3.6J答案D解析由W＝qU可知，第一次電阻兩端所加電壓為3V，相同時間內通過的電荷量為原來兩倍時，電流變?yōu)樵瓉淼?倍，則所加的電壓應當為原來的兩倍，消耗的電能由公式W＝qU，可知消耗的電能為3.6J，故選D.非純電阻電路的特點及有關計算圖3－3－14．如圖3－3－1所示是始終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＝U－UV＝(160－110)V＝50V通過電阻R的電流IR＝eq\f(UR,R)＝eq\f(50,10)A＝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P入＝IM·UM＝550W.(3)電動機的發(fā)熱功率P熱＝Ieq\o\al(2,M)r＝20W電動機輸出的機械功率P出＝P入－P熱＝530W題組一對電功和電功率的理解1．關于電功，下列說法中正確的有()A．電功的實質是靜電力所做的功B．電功是電能轉化為其他形式能的量度C．靜電力做功使金屬導體內的自由電子運動的速率越來越大D．電流通過電動機時的電功率和熱功率相等答案AB2．關于四個公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝eq\f(U2,R)；④P＝eq\f(W,t)，下列敘述正確的是()A．公式①④適用于任何電路的電功率的計算B．公式②適用于任何電路的熱功率的計算C．公式①②③適用于任何電路電功率的計算D．以上均不正確答案AB解析P＝UI、P＝eq\f(W,t)適用于任何電路的電功率的計算，而P＝I2R、P＝eq\f(U2,R)只適用于純電阻電路的電功率的計算，故A正確，C錯誤．P＝I2R適用于任何電路的熱功率的計算，P＝UI、P＝eq\f(U2,R)只適用于純電阻電路的熱功率的計算，故B正確．3．兩個精制電阻，用錳銅電阻絲繞制而成，電阻上分別標有“100Ω10W”和“20Ω40W”，則它們的額定電流之比為()A.eq\r(5)∶5B.eq\r(10)∶20C.eq\r(5)∶10D．1∶2000答案C解析由公式P＝I2R得：I＝eq\r(\f(P,R))，所以I1∶I2＝eq\r(5)∶10.4．額定電壓、額定功率均相同的電風扇、電烙鐵和日光燈，各拘束額定電壓下正常工作了相同的時間．比較它們產生的熱量，結果是()A．電風扇最多B．電烙鐵最多C．日光燈最多D．一樣多答案B解析在三種用電器中，只有電烙鐵能將電能全部轉化為內能，電風扇部分電能轉化為機械能，日光燈部分電能轉化為光能，故B選項正確．5．兩盞額定功率相同的燈泡A和B，其額定電壓UA>UB，則下列說法正確的是()A．兩燈正常發(fā)光時，燈泡的電流強度IA>IBB．兩燈電阻RA<RBC．將兩燈串聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PA<PBD．將兩燈并聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PA′<PB′答案D解析由P＝U2/R可知RA>RB，由P＝UI可知額定電流IA<IB.兩燈串聯(lián)后，由串聯(lián)電路的功率安排關系可知P∝R，所以PA>PB；兩燈并聯(lián)后，由并聯(lián)電路的功率安排關系可知P∝eq\f(1,R)，所以PA′<PB′題組二非純電阻電路及焦耳定律6．有一內阻為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()A．電解槽消耗的電功率為120WB．電解槽消耗的電功率為60WC．電解槽的發(fā)熱功率為60WD．電路消耗的總功率為60W答案B解析燈泡能正常發(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＝eq\f(60,110)A＝eq\f(6,11)A，則電解槽消耗的電功率P＝IU＝P燈＝60W，A選項錯誤，B選項正確；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2r＝1.3W，C選項錯誤；電路消耗的總功率P總＝IU總＝eq\f(6,11)×220W＝120W，D選項錯誤．圖3－3－27．(2022·北京東城區(qū)檢測)如圖3－3－2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()A．電動機內部發(fā)熱功率為I2RB．電動機的機械功率為IUC．電動機的總功率為IUD．電動機機械功率為IU－I2R答案ACD圖3－3－38．如圖3－3－3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I和電路消耗的電功率應是()A．I＝1.5AB．I＜1.5AC．P＝15WD．P＜15W答案BD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＞Ieq\o\al(2,2)R2，所以I2＜eq\f(U,R2)＝1A．電流表的示數I＝I1＋I2＜1.5A，A錯誤、B正確．電路總功率為P＝U(I1＋I2)＜15W，C錯誤、D正確．題組三綜合應用9．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．依據國家節(jié)能戰(zhàn)略，2022年前一般白熾燈應被淘汰．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()A．8×108kW·hB．8×1010kW·hC．8×1011kW·hD．8×1013kW·h答案B解析按每戶一天亮燈5小時計算，每戶一年節(jié)省的電能為(2×60－2×10)×10－3×5×365kW·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B選項，故選項B正確，選項A、C、D錯誤．圖3－3－410．如圖3－3－4所示的電路中，電爐電阻R＝10Ω，電動機線圈的電阻r＝1Ω，電路兩端電壓U＝100V，電流表的示數為30A，問通過電動機的電流為多少？通電一分鐘，電動機做的有用功為多少？答案20A9.6×104J解析題圖中的兩個支路分別為純電阻電路(電爐)和非純電阻電路(電動機)．在純電阻電路中可運用歐姆定律I＝eq\f(U,R)直接求出電流，而非純電阻電路中的電流強度只能運用干路和支路中電流強度的關系求出．在非純電阻電路中，電功大于電熱，兩者的差值才是有用功．依據歐姆定律，通過電爐的電流強度為I1＝eq\f(U,R)＝eq\f(100,10)A＝10A.依據并聯(lián)電路中的干路電流和支路電流的關系，則通過電動機的電流為I2＝30A－I1＝20A.電動機的總功率為P＝UI2＝100×20W＝2×103W.因發(fā)熱而損耗的功率為P′＝Ieq\o\al(2,2)·r＝0.4×103W電動機的有用功率(機械功率)為P″＝P－P′＝1.6×103W，電動機通電1min做的有用功為W＝P″t＝1.6×103×60J＝9.6×104J.11．規(guī)格為“220V36W”的排氣扇，線圈電阻為40Ω，求：(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)假如接上(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．答案(1)35W1W(2)1210W1210W解析(1)排氣扇在220V的電壓下正常工作時的電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(36,220)A＝0.16A發(fā)熱功率為P熱＝I2R＝(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′＝eq\f(U,R)＝eq\f(220,40)A＝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.12．表中是一輛電動自行車說明書上的一些技術參數，依據表中供應的信息，探究以下問題：規(guī)格后輪驅動直流電機車型26″電動自行車額定輸出功率120W整車質量30kg額定電壓40V最大載重120kg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，在最大載重量的狀況下，人騎車行駛的最大速度為多大？(g取10m/s2)答案(1)1.63Ω85.7%(2)4m/s解析(1)由題目供應的表可知，電機的輸出功率為P出＝120W，額定電壓為U0＝4