【全程学习方略】高中物理 3.3焦耳定律课件 鲁科选修31

1.关于电功的说法中错误的是（）A.导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功B.电流做功的过程,就是电能转化为其他形式的能的过程C.电流做功消耗的能量,由电源供给D.电功就是电能【解析】选D.根据电功的定义及特点,可以判断A、B、C均正确.电功是电能转化为其他形式的能的量度,功和能是不同的概念,D错,故选D.2.关于电功和焦耳热,下列说法错误的是（）A.在纯电阻电路中,计算电功可用公式W=I2RtB.在非纯电阻电路中,计算电功可用公式W=I2RtC.在非纯电阻电路中,计算焦耳热可以用Q=I2RtD.在纯电阻电路中,计算焦耳热可以用Q=UIt【解析】选B.计算电功时,公式W=UIt适用于任何电路.计算电热时,公式Q=I2Rt适用于任何电路.在纯电阻电路中W=Q,在非纯电阻电路中W>Q,所以A、C、D正确,B错误.3.下列关于电功率P电=UI和电热功率P热=I2R的说法正确的是（）A.P电=UI普遍适用于一切电路求电功率B.P热=I2R普遍适用于一切电路求电热功率C.只有在纯电阻电路中,才能用P热=I2R求电热功率D.非纯电阻电路中,电热功率P热<I2R【解析】选A、B.公式P电=UI、P热=I2R适用于任何电路,故A、B正确,C、D错误.4.关于功率的三三个公式P=UI、P=I2R、P=的适用范围，以下说说法正确的的是（））A.第一个公式式普遍适用用于求电功功率，后两两个公式普普遍适用于于求电热功功率B.在纯电阻电电路中，三三个公式既既可求电功功率，又可可适用于求求电热功率率C.在非纯电阻阻电路中，，第一个公公式可用于于求电功率率，第二个个公式可用用于求电热热功率，第第三个公式式没有意义义D.由U=IR可知，三个个公式没有有任何区别别，它们表表达相同的的意义，既既是电功率率，也是电电热功率【解析】选B、C.公式U=IR适用于纯电电阻电路，，则在纯电电阻电路中中，三个公公式既可求求电功率，，又可适用用于求电热热功率；在在非纯电阻阻电路中，，P=UI用于求电功功率，P=I2R用于求电热热功率，而而公式U=IR不再适用，，故P=没有意义，，故A、D错误，B、C正确.5.有规格格为“220V1000W”的电炉炉，问它在在正常工作作时的电阻阻；如果【解析】由于电炉是纯电阻电路，故P=，则R==Ω=48.4Ω;当电压为200V时，则实际消耗功率P′=

=

W=826.4W.答案：48.4Ω

826.4W【典例1】微型吸尘器器的直流电电动机的内内阻一定，，为1Ω，当加在它它两端的电电压为2.0V时，电流为为0.8A，且能正常常工作.（1）求它的输输入功率；；（2）工作时由由于导线发发热损失的的功率多大大？（3）它的输出出功率多大大？【思路点拨】求解此题应应把握以下下三点：【标准解答】电动机正常常工作时是是非纯电阻阻电路，则则：（1）输入功率率P入=UI=2.0×0.8W=1.6W;（2）由导线发发热损失的的功率P热=I2R=0.82×1W=0.64W;（3）根据能量量的转化与与守恒，电电动机的输输出功率P出=P入-P热=1.6W-0.64W=0.96W.答案：（1）1.6W（2）0.64W（3）0.96W【互动探究】在上题（1）中若接上上电源后，，扇叶被卡卡住，不能能转动，求求电动机的的输入功率率和发热功功率.这种情况会会发生什么么后果？【解析】扇叶被卡住住不能转动动，电动机机相当于纯纯电阻，电电能全部转转化为内能能，此时电电动机的电电流为：I′==A=2.0A，电动机消耗耗的电功率率等于发热热功率：P′=P热=UI′=2×2.0W=4.0W.由于发热功功率很大，，很容易烧烧坏电动机机线圈.答案：见解析【典例2】如图所示是是一提升重重物用的直直流电动机工工作时的电电路图,电动机内阻阻r=0.8Ω,电路中另一一电阻R=10ΩΩ,直流电压U=160V,电压表示数数UV=110V.(1)求通过电动动机的电流流;(2)求输入电动动机的电功功率;(3)若电动机以以v=1m/s匀速竖直向向上提升重重物,求该重物的的质量.(g取10m/s2)【思路点拨】解答本题应应把握以下下三点：【自主解答】(1)UR=U-UV=160V-110V=50V,IR==A=5A,由R与电动机串串联可得通通过电动机机的电流IM=IR=5A.(2)电动机输入入功率P电=UVIM=550W.(3)电动机输出出功率P′=P电-P热=UVIM-IM2r=530W,由P′′=Fv可得得:P′′=mgv,则m==53kg.答案案:(1)5A(2)550W(3)53kg【变式式训训练练】某直直流流电电动动机机提提升升重重物的装置如图图所示,重物质量m=50kg,电源电压U=110V,当电动机以v=0.8m/s的恒定速度向向上提升重物物时,电路中的电流流I=5A,试问(g取10m/s2):(1)电动机的线圈圈电阻R为多少?(2)若电动机功率率不变,则当重物速度度v′=0.4m/s时,重物加速度为为多大?【解析】(1)由电功功与电热的关关系知,直流流电动机P电=P机+P热,即UI=mgv+I2R,所以R==6Ω.(2)当v′′=0.4m/s时,UI=Fv′+I2R所以F==1000N,a==10m/s2.答案:(1)6ΩΩ(2)10m/s2【典例3】一微型吸尘器器直流电动机机线圈内阻一一定,用手握住转轴轴使其不能转转动,在线圈两端加加电压为0.3V时,电流为0.3A;松开转轴,在线圈两端加加电压为2V时【思路点拨】解答该题应把把握以下三点点：【标准解答】电动机不转动动时,其消耗的电功功全部转化为为内能,故可视为纯电电阻电路,由欧姆定律得得电动机线圈圈内阻:r==ΩΩ=1Ω电动机转动时时,消耗的电能转转化为内能和和机械能,其输入的电功功率为P入=I1U1=0.8×2W=1.6W电动机的机械械功率P机=P入-I122×1W=0.96W所以其效率η=××100%=××100%=60%.答案：见标准解答1.（2010·温州高二检测测）一台正常常工作的电动动机的线圈电电阻与一只电电炉的电阻相相同，通以相相同的电流，，则在相同时时间内（））A.电炉放热与电电动机放热相相等B.电炉两端电压压大于电动机机两端电压C.电炉两端电压压等于电动机机两端电压D.电动机消耗的的功率大于电电炉的功率【解析】选A、D.由Q=I2Rt可知,电炉放热与电电动机放热相相等，故A正确；电炉是是纯电阻电路路，两端电压压等于IR,电炉的功率为为UI，而电动机是是非纯电阻电电路，两端电电压大于IR，电动机消耗耗的功率大于于UI，故B、C错误，D正确.2.（2010·金华高高二检测）理理发用的电吹吹风机中有电电动机和电热热丝，电动机机带动风叶转转动，电热丝丝给空气加（）A.UI>PB.P=I2(R1+R2)C.UI=PD.P>I2(R1+R2)【解析】选C、D.电吹风机两端端电压为U，电流为I，消耗的电功功率为P，则P=UI,故A错误，，C正确；；电吹吹风机机是非非纯电电阻电电路，，则P>I2(R1+R2)，故B错误，，D正确.3.(2010·宁波高高二检检测)在如图图所示示的电电路中中，定定值电电阻的的阻值值为10ΩA.通过电动机的电流为12AB.电动机消耗的功率为48WC.电动机线圈在1分钟内产生的热量为480JD.电动机输出的功率为8W【解析】选B、C.通过电电动机机的电电流与与通过过定值值电阻阻的电电流相同同为I==A=2A，故A错误；；电动动机消消耗的的功率分钟内产生的热量Q=I2rt=22×2×60J=480J,故C正确；电动机的热功率P热=I2r=22×2W=8W,电动机的输出功率P出=P-P热=48W-8W=40W，故D错误.4.（2010··嘉兴高二检检测）加在在某台电动动机上的电电压是U，电动机消消耗的电功功率为P，电动机线线圈的电阻阻为r，则电动机机线圈上消消耗的电热热功率为（（））A.PB.C.D.【解析】选C.电热功率P热=I2r，因为P=UI,则I=，所以P热=，故正确答答案为C.5.（2010··锦州高二检检测）灯泡泡L1和L2串联在电路路中，L1的电阻比L2大，在相等等的时间里里，下列说说法正确的的是（））A.L1灯做的功多多B.L2灯做的功多多C.两灯一样多多D.无法确定【解析】选A.两灯串联，，通过两灯灯的电流相相同，时间间也相等，，由W=UIt和U=IR得W=I2Rt，可知电功功与电阻成成正比，而而L1的电阻大于于L2的电阻，所所以L1做功多，本本题应选A.1.（5分）现在某某电动机厂厂家因生产产的电动机机不合格，，在进行生生产线的调调整.其研究小组组在研究电电动机的性性能时，测测得某电动动机内阻为为R，在两端加加的电压为为U，流过的电电流为I，通电时间间为t，则产生的的电热()A.可用求求电功功和电热B.不能用I2Rt求电热C.不能用UIt求电热D.不能用UIt求电功【解析】选C.电功的计算算公式为W=UIt，电热的计计算公式为Q=I2Rt，在这两个个公式的基基础上，结结合部分电电路欧姆定律I=可以推导出出很多公式式，因为I=只适用于纯纯电阻电路，所所以推导出出的公式也也只适用于于纯电阻电电路.电动机电路是非非纯电阻电电路，所以以不不能求电功功或电热，，只能用I2Rt求电热，用用UIt求电功，综综上所述C正确.2.（5分）一白炽炽灯泡的额额定功率与与额定电压压分别为36W与36V.若把此灯泡泡接到输出出电压为18V的电源两端端，则灯泡泡消耗的电电功率()A.等于36WB.小于36W，大于9WC.等于9WD.小于9W【解析】选B.当灯泡两端端加36V的电压时，，灯泡能够够正常工作，消消耗的电功功率为36W，此时灯泡泡的电阻为为36Ω.当灯泡两端端加上18V的电压时，，灯泡不能能正常工作作，消耗的电功率率必然小于于36W，而此时灯灯丝的温度度要比加36V时的低，则则工作时的的电阻必然然小于36Ω，则由公式式P=可以得出此此时消耗的的电功率要要大于9W，故B选项正确.3.（5分）如图为为甲、乙两两灯泡的I-U图象.根据图象，，计算甲、、乙两灯泡泡并联在电电压为220V的电路中，，实际发光光的功率约约为()A.15W、30WB.30W、40WC.40W、60WD.60W、100W【解析】选C.从图象的横横坐标(U)为220V的刻度可找找出对应的的纵坐标（（I）的值分别别为I甲=0.18A,I乙=0.28A.则P甲=U×I甲≈40W,P乙=U×I乙≈62W,即C项正确.4.（5测得两个端点a、b之间的电阻为R，若在a、b之间加上电压U，测得通过电路的电流为I，则该未知电路的电功率一定为()A.I2RB.C.UID.UI-I2R【解析】选C.不管电路路是否为为纯电阻阻电路，，电路的的电功率一定为为P=UI，选项C正确；只只有电路路为纯电电阻电路路时，才有P=UI=I2R=，故A、B错误；而而UI-I2R为电路转转化为其他形式式能量的的功率，，故D错误.5.（8分）某商商场安装装了一台台倾角为为30°的自动扶扶梯，该该扶梯在在电压为为380V的电动机机带动下下以0.4m/s的恒定速速率向斜斜上方移移动，电电动机的的最大输输出功率率为4.9kW.不载人【解析】电梯空载载时，电电压为380V，电流为为5A，由于电流很小小（电动动机线圈圈的内阻阻很小）），电动动机的输输入功率与电动动机的空空载消耗耗功率可可视为一一致.当载人时时，则电电动机的最最大输出出功率为为4.9kW，减去电电动机空空载时消消耗功率则为为载人功功率，即即P=4.9kW-(5×380)W=3000W,设乘载的最最多人数数为n，则P=Fv=nmgvsinαα所以n==人=25人.答案：256.（5分）如图图所示,一幢居民民楼里住住着生活水水平各不不相同的的24户居民,所以整幢居民民楼里有有各种不不同的电电器,例如:电炉、电视机机、微波炉、、电脑等.停电时,用欧姆表测得得A、B间的电阻为R;供电后,各家用电器同同时使用,测得A、B间的电压为U,进线电流为I,则计算该幢居居民楼用电的的总功率可以以用的公式是是（））A.P=I2RB.P=C.P=UID.P=【解析】选C.题中给出的已已知量为R、I、U，可以看出D不正确;又因为居民楼楼内只有电炉炉、灯泡等为为纯电阻,其余电器为非非纯电阻,所以计算总功功率只能用P=IU,故C正确，A、B错误.7.（8分）夏天空调调器正常工作作时，制冷状状态与送风状状态交替运行行.一空调器在不不同工作状态态下电功率随随时间变化的的关系如图，，求：（1）此空调器运运行1小时用多少度度电？（2）其平均功率率为多少？【解析】（1）1小时时内消耗的电电能为E=P1t1+P2t2=(0.5××+2×)kW·h=1.5kW·h（2）平均功率.答案：（1）1.5度度（2）1.5kW8.（9分）如图所示示，2009年国庆群众游游行队伍中的的国徽彩车不不仅气势磅礴礴而且还是一一辆电动车，，充一次电可可以走100公里左右.假设这辆电动动彩车总质量量为6.75×103kg(1)驱动电机的输输入功率；(2)电动彩车通过过天安门前时时牵引汽车前前进的机械功功率；(3)驱动电机的内内阻和机械效效率.【解析】(1)驱动电机的输输入功率P入=UI=300×10W=3000W.(2)电动彩车通过过天安门前的的速度v==2m/s电动彩车行驶驶时所受阻力力为f=0.02mg=0.02×6.75×103×10N=1.35××103N电动彩车匀速速行驶时F=f，故电动彩车车通过天安门门前时牵引汽汽车前进的机机械功率P机=Fv=1.35×103×2W=2700W.(3)设驱动动电机机的内内阻为为R，由能能量守守恒定定律得得：P入t=P机t＋I2Rt解得驱驱动电电机的的内阻阻R=3ΩΩ驱动电电机的的机械械效率率η=××100%=90%.答案：：(1)3000W(2)2700W(3)3ΩΩ90%1.一盏电电灯直直接接接在电电压恒恒定的的电源源上,其功率率为100W,若将这这盏灯灯先接接上一一段很很长的的导线线后,再接在在同一一电源源上,在导线线上损损失的的电功功率是是9W,那么此此时电电灯实实际消消耗的的电功功率将将（））A.等于91WB.小于91WC.大于91WD.条件不不足,无法确确定【解析】选B.设电灯灯电阻阻为R,电源电电压为为U,则P1==100W,若接上上一段段很长长的导导线,导线电电阻设设为R′,则P2=,故此时时外电电路的的总功功率小小于100W,电灯实实际消消耗的电电功率率小于于91W,B正确.2.2008年北京京奥运运会时时，环环保汽汽车为为场馆馆提供供服务务.某辆以以蓄电电池为为驱动动能源源的环环保汽汽车,其质量量m=3×103kg.当它在在水平平路面面上以以v=36km/h的速度度匀速速行驶驶时,驱动电电机的的输入入电流流I=50A,电压U=300V.在此行行驶状状态下下：(1)求驱动动电机机的输输入功功率P电；(2)若驱动动电机机能够够将输输入功功率的的90%转化为为用于于牵引引汽车车前进进的机机械功功率P机,求汽车车所受受阻力力与车车重的的比值值(g取10m/s2)；(3)设想改改用太太阳能能电池池给该该车供供电,其他条条件不不变,求所需需太阳阳能电电池板板的最最小面面积.结合计计算结结果,简述你你对该该设想想的思思考.（已知知太阳阳辐射射的总总功率率P0=4××1026W,太阳到到地球球的距距离r=1.5×1011m,太阳光光传播播到达达地面面的过过程中中大约约有30%的能量量损耗耗,该车所所用太太阳能能电池池的能能量转转化效效率约约为15%.）【解析】(1)驱动电电机的的输入入功率率P电=UI=1.5×104W.(2)在匀速速行驶驶时P机=0.9P电=Fv=fv，则f=，得汽汽车所所受阻阻力与与车重重之比比=0.045.(3)当阳阳光光垂垂直直电电池池板板入入射射时时,所需需电电池池板板面面积积最最小小,设最最小小面面积积为为S.距太太阳阳中中心心为为r的球球面面面面积积S0=4ππr2,若没没有有能能量量损损耗耗,太阳阳能能电电池池板板接接收收到到的的太太阳阳能能功功率率为为P′′,.设太太阳阳能能电电池池板板实实际际接接收收到到的的太太阳阳能能功功率率为为P,P=(1-30%)P′′,由于于P电=15%P,所以以电电池池板板的的最最小小面面积积分析析可可行行性性并并提提出出合合理理的的改改进进建建议议如如下下：：由于于所所需需太太阳阳能能电电池池板板面面积积过过大大（（101m2），，远远超超过过一一般般汽汽车车的的面面积积，，因因此此只只有有大大幅幅度度提提高高电电池池板板的的效效率率，，才才可可以以投投入入实实际际应应用用.答案案:（1）1.5××104W（2）0.045（3）101m2分析析见见解解析析3.一台台国国产产XQB30-13型全全自自动动洗洗衣衣机机说说明明书书中中所所列列的的主主要要技技术术数数据据如如下下表表，，试试根根据据表表中中提提供供的的数数据据计计算算：：（1）这这台台洗洗衣衣机机在在额额定定电电压压下下脱脱水水时时，，通通过过洗洗衣衣机机的的电电流流是是多多少少？？（2）如如洗洗衣衣、、脱脱水水累累计计时时间间为为40min，则则洗洗衣衣机机耗耗电电多多少少度度？？【解析析】（1）已已知知工工作作时时功功率率为为360W，额额定定电电压压为为220V，则则工工作作电电流流I==A=1.64A.（2）若若工工作作时时间间为为40min，则则W=Pt=360××10-3×度=0.24度.答案案：：（1）1.64A（2）0.24度4.某个个家家庭庭有有““220V40W””的电电烙烙铁铁一一把把,““220V100W””的白白炽炽灯灯一一只只,““220V25W””的白白炽炽灯灯两两只只,“220V300W”的电熨斗斗一只,若当地的的电源电电压为210V,每个用电电器平均均每天使使用2h,每度电的的价格是是0.5元,则该家庭庭一个月月(按30天计算)该交纳多多少电费费?【解析】全部用电电器的额额定功率率之和:P额=(40+100+25×2+300)W=490W,额定电压压下的总总电阻：：R==ΩΩ,实际电压210V低于额定定电压,认为电阻阻不变,则实际功功率:P==××490W≈446W=0.446kW.实际消耗耗电能W=Pt=0.446×2××30kW··h=26.76kW·h.所以一个