焦耳定律經(jīng)典練習(xí)題含答案詳解

集團(tuán)文件版本號(hào)：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）集團(tuán)文件版本號(hào)：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）焦耳定律經(jīng)典練習(xí)題含答案詳解電功率和熱功率1．一臺(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，A．500W B．25WC．1000W D．475W答案B解析電動(dòng)機(jī)的熱功率P＝I2r＝52×1W＝25W，B正確，A、C、D錯(cuò)誤．電功和電熱2．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eq\f(I,2)，則在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為()A．4QB．2QC.eq\f(Q,2)D.eq\f(Q,4)答案C解析根據(jù)Q＝I2Rt得，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，時(shí)間不變，則熱量變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2).C正確．非純電阻電路的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算圖2633．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)530解析(1)由電路中的電壓關(guān)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(dòng)機(jī)的電流IM＝IR＝5(2)電動(dòng)機(jī)的分壓UM＝UV＝110V輸入電動(dòng)機(jī)的功率P入＝IM·UM＝550W.(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝Ieq\o\al(2,M)r＝20W電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出＝P入－P熱＝530W(時(shí)間：60分鐘)題組一電功和電功率1．關(guān)于電功，下列說法中正確的有()A．電功的實(shí)質(zhì)是靜電力所做的功B．電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度C．靜電力做功使金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電子運(yùn)動(dòng)的速率越來越大D．電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)的電功率和熱功率相等答案AB2．關(guān)于四個(gè)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(jì)算B．公式②適用于任何電路的熱功率的計(jì)算C．公式①②③適用于任何電路電功率的計(jì)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(jì)算，而P＝I2R、P＝eq\f(U2,R)只適用于純電阻電路的電功率的計(jì)算，故A正確，C錯(cuò)誤．P＝I2R適用于任何電路的熱功率的計(jì)算，P＝UI、P＝eq\f(U2,R)只適用于純電阻電路的熱功率的計(jì)算，故B正確．3．兩個(gè)精制電阻，用錳銅電阻絲繞制而成，電阻上分別標(biāo)有“100Ω，10W”和“20Ω，40W”，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(fēng)扇、電烙鐵和日光燈，各自在額定電壓下正常工作了相同的時(shí)間．比較它們產(chǎn)生的熱量，結(jié)果是()A．電風(fēng)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(zhuǎn)化為內(nèi)能，電風(fēng)扇部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，日光燈部分電能轉(zhuǎn)化為光能，故B選項(xiàng)正確．5．額定電壓都是110V，額定功率PA＝100W，PB＝40W的燈泡兩盞，若接在電壓為220V的電路上，使兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是()答案C解析判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流，對(duì)燈泡有P＝UI＝eq\f(U2,R)，可知RA＜RB.對(duì)于A電路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110V，B燈被燒毀，UA＜110V，A燈不能正常發(fā)光．對(duì)于B電路，由于RB＞RA，A燈又并聯(lián)變阻器，并聯(lián)電阻更小于RB，所以UB＞U并，B燈燒毀．對(duì)于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光．對(duì)于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光．比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中變阻器功率為(IA－IB)×110V，而D電路中變阻器功率為(IA＋I(xiàn)B)×110V，所以C電路消耗電功率最?。?．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(shí)，燈泡的電流IA>IBB．兩燈電阻RA<RBC．將兩燈串聯(lián)后接入電路中發(fā)光時(shí)，則燈泡的功率PA<PBD．將兩燈并聯(lián)后接入電路中發(fā)光時(shí)，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)電路的功率分配關(guān)系可知P∝R，所以PA>PB；兩燈并聯(lián)后，由并聯(lián)電路的功率分配關(guān)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7．有一內(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()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(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2r＝1.3W，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；電路消耗的總功率P總＝IU總＝eq\f(6,11)×220W＝120W，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．圖2648．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()A．電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)熱功率為I2RB．電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為IUC．電動(dòng)機(jī)的總功率為IUD．電動(dòng)機(jī)機(jī)械功率為IU－I2R答案ACD9．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(1)正常工作時(shí)，其中功率最大的是()A．54cm彩色電視接收機(jī)：工作電壓170V～240V；工作頻率50Hz；額定功率85B．BC－65B電冰箱：額定電壓220V；工作頻率50Hz；額定功率70W；耗電量：0.5kW·h/24hC．FS－69電風(fēng)扇：規(guī)格400mm；額定電壓220V；工作頻率50Hz；額定功率65D．KFR－33GW空調(diào)機(jī)：額定電壓220V；工作頻率50Hz；制冷/制熱電流6.2(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()A．電冰箱比電風(fēng)扇多B．電風(fēng)扇比電冰箱多C．電風(fēng)扇與電冰箱一樣多D．電冰箱比電風(fēng)扇可能多，也可能少答案(1)D(2)B解析(1)根據(jù)題意得：正常工作時(shí)電視機(jī)的功率為85W，電冰箱的功率為70W，電風(fēng)扇的功率為65W，空調(diào)機(jī)的功率為P＝UI＝1364W，因此，功率最大的是空調(diào)機(jī)．(2)依據(jù)電冰箱銘牌可知，電冰箱在12h內(nèi)消耗電能為0.25kW·h，而電風(fēng)扇在12h內(nèi)消耗電能為W＝Pt＝0.78kW·h，故B選項(xiàng)正確．圖26510．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)IA．I＝1.5A B．I＜1.5AC．P＝15W D．P＜15W答案BD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＞Ieq\o\al(2,2)R2，所以I2＜eq\f(U,R2)＝1A．電流表的示數(shù)I＝I1＋I(xiàn)2＜1.5A，A錯(cuò)誤、B正確．電路總功率為P＝U(I1＋I(xiàn)2)＜15W，C錯(cuò)誤、D正確．題組三綜合題組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()答案C解析A選項(xiàng)總電阻為R3，B選項(xiàng)總電阻為R1＋R2＋R3，C選項(xiàng)的總電阻小于R1、R2、R3三個(gè)電阻的任何一個(gè)電阻，D選項(xiàng)的總電阻大于R3，E選項(xiàng)的總電阻大于R1，可知C選項(xiàng)的總電阻最小，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)知，功率最大，供熱最快．故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，估算出全國一年節(jié)省的電能最接近()A．8×108kW·h B．8×1010kW·hC．8×1011kW·h D．8×1013kW·h答案B解析按每戶一天亮燈5小時(shí)計(jì)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(shè)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(xiàng)，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．13．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(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．答案(1)35W1W(2)1210W1210W解析(1)排氣扇在220V的電壓下正常工作時(shí)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(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′＝eq\f(U,R)＝eq\f(220,40)A＝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．表中是一輛電動(dòng)自行車說明書上的一些技術(shù)參數(shù)，根據(jù)表中提供的信息，探究以下問題：規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)車型26″電動(dòng)自行車額定輸出功率120W整車質(zhì)量30額定電壓40V最大載重120額定電流3.5(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答案(1)1.63Ω85.7%(2)4解析(1)由題目提供的