2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章恒定電流3電功與電熱課時練習(xí)含解析魯科版必修3

PAGE7-電功與電熱(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每題5分,共20分)1.下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中錯誤的是 ()A.W=UIt適用于任何電路,而W=I2Rt=t只適用于純電阻的電路B.在非純電阻電路中,UI>I2RC.計算焦耳熱時,Q=I2Rt適用于任何電路D.電功率越大,電流做功越快,電路中產(chǎn)生的焦耳熱肯定越多【解析】選D。純電阻電路中,消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以W=Q=UIt=I2Rt=·t;而非純電阻電路中,消耗的電能部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,所以W≠Q(mào),電功只能用公式W=UIt計算,產(chǎn)生的焦耳熱只能用公式Q=I2Rt計算。W=UIt適用于任何電路,而W=t只適用于純電阻的電路,故A正確;在非純電阻電路中,總電功大于電熱,故UI>I2R,故B正確;任何電路中求焦耳熱都要用Q=I2Rt,故C正確;電功率越大,電流做功越快,但不肯定轉(zhuǎn)化的熱量越多,故D錯誤。2.如表為某電飯鍋銘牌上的一部分內(nèi)容,依據(jù)表中的信息,可計算出在額定電壓下,運(yùn)用電飯鍋時的電流約為 ()電器名稱電飯鍋額定電壓220V額定功率800W額定容量4.0LA.4.2A B.3.6A C.3.2A 【解析】選B。電飯鍋正常工作時的電流為:I==A≈3.6A,故A、C、D錯誤,B正確?！炯庸逃?xùn)練】一只電飯煲和一臺洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220V的溝通電源上(其內(nèi)電阻可忽視不計),均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A,通過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流是0.50A,則下列說法中正確的是 ()A.電飯煲的電阻為44Ω,洗衣機(jī)電動機(jī)線圈的電阻為440ΩB.電飯煲消耗的電功率為1555W,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電功率為155.5WC.1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電能為6.6×103JD.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍【解析】選C。由于電飯煲是純電阻元件,所以R1==44Ω,P1=UI1=1100W;其在1min內(nèi)消耗的電能W1=UI1t=6.6×104J;洗衣機(jī)為非純電阻元件,所以R2≠,P2=UI2=110W,其在1min內(nèi)消耗的電能W2=UI2t=6.6×103J,其熱功率P熱≠P2,所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍;故C正確,A、B、D錯誤。3.如圖所示,有一內(nèi)電阻為5Ω的電解槽和一盞標(biāo)有“100V40W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為200V的直流電路兩端,燈泡正常發(fā)光,則 ()A.電路的發(fā)熱功率為80WB.電解槽消耗的電功率為40WC.電解槽的發(fā)熱功率為40WD.電路消耗的總功率為40W【解析】選B。由于燈泡正常發(fā)光,所以電解槽的電壓為:U=200V-100V=100V,由于電解槽和燈泡串聯(lián),它們的電流相等,所以有:I==A=0.4A,電解槽消耗的電功率為:P=UI=100×0.4W=40W電解槽的發(fā)熱功率為:P熱=I2r=0.42×5W=0.8W電路的發(fā)熱功率為:P=P熱+P燈=40.8W,電路消耗總功率為:P總=EI=200V×0.4A=80W;故A、C、D錯誤,B正確。4.如圖為某公司發(fā)售的掃地機(jī)器人。其內(nèi)置鋰電池容量為2250mA·h,在一般狀況下,充溢一次電可供其運(yùn)行的時間為45min。已知該掃地機(jī)器人額定功率為54W,則下列說法正確的是 ()A.掃地機(jī)器人正常工作時的電流是2.25AB.掃地機(jī)器人正常工作時額定電壓為18VC.掃地機(jī)器人工作時的內(nèi)阻為6ΩD.掃地機(jī)器人充溢電后的電能為4.374×105J【解題指南】解答本題須要留意以下三點:(1)電池容量即電池充電的最大充電量,由q=It即可求出工作電流;(2)由P=UI即可求出工作電壓;(3)掃地機(jī)器人消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,不能運(yùn)用歐姆定律求電阻?！窘馕觥窟xB。鋰電池容量為2250mA·h,充溢一次電可供其運(yùn)行的時間為45min=2700s,則工作電流為:I==A=3A,故A錯誤;機(jī)器人額定功率為54W,則工作電壓為:U==V=18V;故B正確。機(jī)械人消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以其電阻值R≠=Ω=6Ω,故C錯誤;機(jī)器人電池充溢電之后的電能等于放電過程中消耗的電能,為:W=Pt=54×2700J=1.458×105J。故D錯誤。二、計算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位)5.如圖所示是提升重物用的電動機(jī)工作時的電路圖。電動機(jī)內(nèi)電阻r=2Ω,電路中另一電阻R=20Ω,直流電壓U1=220V,電壓表示數(shù)U2=120V。試求:(1)通過電動機(jī)的電流;(2)輸入電動機(jī)的電功率;(3)若電動機(jī)以v=5m/s勻速豎直向上提升重物,求該重物的質(zhì)量。(g取10m/s2)【解析】(1)通過R的電流為:I==5A,電動機(jī)與R串聯(lián),流過它們的電流相等。(2)電動機(jī)的輸入功率為:P1=U2I=600W(3)電動機(jī)內(nèi)電阻的發(fā)熱功率為:P2=I2r=50W輸出的機(jī)械功率為:P3=P1-P2=550W而P3=mgv代入解得:m=11kg答案:(1)5A(2)600W(3)11kg【加固訓(xùn)練】一輛電動自行車的銘牌上給出的技術(shù)參數(shù)表規(guī)格后輪驅(qū)動直流永磁鐵電機(jī)車型26″電動自行車額定輸出功率120W整車質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載重120kg額定電流3.5A質(zhì)量為M=70kg的人騎此電動自行車沿平直馬路行駛,所受阻力f恒為車和人總重的k倍。k=0.02,g取10m/s2,求:(1)此車的電機(jī)在額定電壓下正常工作的效率。(2)僅在電機(jī)以額定功率供應(yīng)動力的狀況下,人騎車行駛的最大速度。(3)僅在電機(jī)以額定功率供應(yīng)動力的狀況下,當(dāng)車速為v1=1.0m/s時,人騎車的加速度大小?！窘馕觥?1)由表可知,電機(jī)的額定電壓為U0=40V、額定電流為I0=3.5A,所以電機(jī)正常工作時輸入功率為P入=U0I0=140W又因電機(jī)的輸出功率為P出=120W,所以電機(jī)的效率為η==85.7%。(2)行駛時所受阻力為f=k(M+m)g,式中m為車的質(zhì)量。當(dāng)達(dá)到最大速度vmax時,應(yīng)有P出=fvmax,所以最大速度vmax==6.0m/s。(3)當(dāng)車速為v1=1.0m/s時,牽引力F==120N。設(shè)此時車的加速度為a,依據(jù)牛頓其次定律F-f=(M+m)a,解得a=1.0m/s2。答案:(1)85.7%(2)6.0m/s(3)1.0m/s2(10分鐘·20分)6.(20分)如圖所示為直流電動機(jī)提升重物裝置,電動機(jī)的內(nèi)阻肯定,閉合開關(guān)K,當(dāng)把它接入電壓為U1=0.2V的電路時,電動機(jī)不轉(zhuǎn),測得此時流過電動機(jī)的電流是I1=0.4A;當(dāng)把電動機(jī)接入電壓為U2=4.0V的電路中,電動機(jī)正常工作且電動機(jī)勻速提升重物時,工作電流是I2=1.0A,求:(1)電動機(jī)線圈的電阻r;(2)當(dāng)U2=4.0V電動機(jī)正常工作時的輸出功率及電動機(jī)的效率;(3)假如重物質(zhì)量m=1.0kg,當(dāng)U2=4.0V時電動機(jī)提升重物的速度大小是多少?(g取10m/s2)【解析】(1)電動機(jī)不轉(zhuǎn)時,此時電動機(jī)為純電阻元件,則有:r==Ω=0.5Ω(2)電動機(jī)正常工作時消耗的功率為:P=U2I2=4.0×1.0W=4.0W電動機(jī)正常工作時線圈電阻損耗的功率為:P熱=r=1.02×0.5W=0.5W電動機(jī)正常工作時輸出功率為:P出=P-P熱=(4.0-0.5)W=3.5W電動機(jī)正常工作時效率為:η=×100%=×100%=87.5%(3)勻速提升時:F=mg=1×10N=10N由電動機(jī)的輸出功率P出=Fv可得提升重物的速度為:v==m/s=0.35m/s答案:(1)0.5Ω(2)3.5W87.5%(3)0.35m/s【加固訓(xùn)練】共享電動汽車是一種新型低碳的交通工具,深受市民的寵愛。某品牌電動汽車的部分參數(shù)如表所示。請回答:電池容量/kW·h22車載充電器輸入電壓/V220車載充電器輸入電流/A16電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率70%(1)某次啟動后,汽車顯示屏上出現(xiàn)了如圖所示的輸出電壓與電流分別是339V和1A,求此時電動汽車的輸出功率為多少瓦。(2)依據(jù)表中的數(shù)據(jù),將已經(jīng)耗完電能的電池充溢,理論上須要多少時間?(3)充溢電后,該車在水平地面上勻速行駛的最大距離為140千米,則行駛時該車受到的阻力為多少牛?【解析】(1)由圖可知,輸出電壓U=339V,電流I=1A,則此時電動汽車的輸出功率:P=UI=339V×1A=339W(2)電池容量W電=22kW·h=7.92×107J由W=UIt得,將已經(jīng)耗完電能的電池充溢,理論上須