【創(chuàng)新設(shè)計】2020-2021學(xué)年魯科版物理選修3-1對點練習(xí)：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(jī)，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(jī)因發(fā)熱損失的功率為()A．500WB．25WC．1000WD．475W答案B解析電動機(jī)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(fēng)扇的功率C．計算電烙鐵的功率D．計算洗衣機(jī)的功率答案C解析公式P＝U2/R是依據(jù)功率公式和歐姆定律推導(dǎo)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(dāng)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(nèi)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(nèi)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(yīng)當(dāng)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(guān)計算圖3－3－14．如圖3－3－1所示是始終流電動機(jī)工作時的電路圖．電動機(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)通過電動機(jī)的電流；(2)輸入電動機(jī)的電功率；(3)電動機(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＝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(jī)的電流IM＝IR＝5A.(2)電動機(jī)的分壓UM＝UV＝110V輸入電動機(jī)的功率P入＝IM·UM＝550W.(3)電動機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝Ieq\o\al(2,M)r＝20W電動機(jī)輸出的機(jī)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(guān)于電功，下列說法中正確的有()A．電功的實質(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)的自由電子運動的速率越來越大D．電流通過電動機(jī)時的電功率和熱功率相等答案AB2．關(guān)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(biāo)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(fēng)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(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(qiáng)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(guān)系可知P∝R，所以PA>PB；兩燈并聯(lián)后，由并聯(lián)電路的功率安排關(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6．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(jī)線圈的電阻為R，當(dāng)該電動機(jī)正常工作時，電動機(jī)兩端電壓為U，通過電動機(jī)的電流為I，則()A．電動機(jī)內(nèi)部發(fā)熱功率為I2RB．電動機(jī)的機(jī)械功率為IUC．電動機(jī)的總功率為IUD．電動機(jī)機(jī)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(jī)的繞組的電阻R2＝10Ω.當(dāng)電鍵打開時，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)電鍵合上后，電動機(jī)轉(zhuǎn)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(yīng)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(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錯誤、B正確．電路總功率為P＝U(I1＋I(xiàn)2)＜15W，C錯誤、D正確．題組三綜合應(yīng)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(dāng)．依據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2022年前一般白熾燈應(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·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(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，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(jī)線圈的電阻r＝1Ω，電路兩端電壓U＝100V，電流表的示數(shù)為30A，問通過電動機(jī)的電流為多少？通電一分鐘，電動機(jī)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(jī))．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(qiáng)度只能運用干路和支路中電流強(qiáng)度的關(guān)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(jù)歐姆定律，通過電爐的電流強(qiáng)度為I1＝eq\f(U,R)＝eq\f(100,10)A＝10A.依據(jù)并聯(lián)電路中的干路電流和支路電流的關(guān)系，則通過電動機(jī)的電流為I2＝30A－I1＝20A.電動機(jī)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(jī)的有用功率(機(jī)械功率)為P″＝P－P′＝1.6×103W，電動機(jī)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(zhuǎn)化為機(jī)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(zhuǎn)動，求電動機(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)動后，電動機(jī)所在電路成為純電阻電路，電流做功全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時電動機(jī)中電流為I′＝eq\f(U,R)＝eq\f(220,40)A＝5.5A電動機(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.12．表中是一輛電動自行車說明書上的一些技術(shù)參數(shù)，依據(jù)表中供應(yīng)的信息，探究以下問題：規(guī)格后輪驅(qū)動直流電機(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(1)在額定電壓下工作時，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(yīng)的表可知，電機(jī)的輸出功率為P出＝120W，額定電壓為U0＝4