焦耳定律经典练习题含答案详解

集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）焦耳定律经典练习题含答案详解电功率和热功率1．一台电动机，额定电压为100V，电阻为1Ω.正常工作时，通过的电流为5A，A．500W B．25WC．1000W D．475W答案B解析电动机的热功率P＝I2r＝52×1W＝25W，B正确，A、C、D错误．电功和电热2．通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为eq\f(I,2)，则在时间t内产生的热量为()A．4QB．2QC.eq\f(Q,2)D.eq\f(Q,4)答案C解析根据Q＝I2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的eq\f(1,2)，时间不变，则热量变为原来的eq\f(1,2).C正确．非纯电阻电路的特点及有关计算图2633．如图263所示是一直流电动机工作时的电路图．电动机内阻r＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，电压表示数UV＝110V．试求：(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)电动机输出的机械功率．答案(1)5A(2)550W(3)530解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50V通过电阻R的电流IR＝eq\f(UR,R)＝eq\f(50,10)A＝5A即通过电动机的电流IM＝IR＝5(2)电动机的分压UM＝UV＝110V输入电动机的功率P入＝IM·UM＝550W.(3)电动机的发热功率P热＝Ieq\o\al(2,M)r＝20W电动机输出的机械功率P出＝P入－P热＝530W(时间：60分钟)题组一电功和电功率1．关于电功，下列说法中正确的有()A．电功的实质是静电力所做的功B．电功是电能转化为其他形式能的量度C．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等答案AB2．关于四个公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝eq\f(U2,R)；④P＝eq\f(W,t)，下列叙述正确的是()A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算B．公式②适用于任何电路的热功率的计算C．公式①②③适用于任何电路电功率的计算D．以上均不正确答案AB解析P＝UI、P＝eq\f(W,t)适用于任何电路的电功率的计算，而P＝I2R、P＝eq\f(U2,R)只适用于纯电阻电路的电功率的计算，故A正确，C错误．P＝I2R适用于任何电路的热功率的计算，P＝UI、P＝eq\f(U2,R)只适用于纯电阻电路的热功率的计算，故B正确．3．两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“100Ω，10W”和“20Ω，40W”，则它们的额定电流之比为()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．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是()A．电风扇最多 B．电烙铁最多C．日光灯最多 D．一样多答案B解析在三种用电器中，只有电烙铁能将电能全部转化为内能，电风扇部分电能转化为机械能，日光灯部分电能转化为光能，故B选项正确．5．额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的灯泡两盏，若接在电压为220V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是()答案C解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有P＝UI＝eq\f(U2,R)，可知RA＜RB.对于A电路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110V，B灯被烧毁，UA＜110V，A灯不能正常发光．对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB＞U并，B灯烧毁．对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光．对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光．比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110V，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110V，所以C电路消耗电功率最小．6．两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压UA>UB，则下列说法正确的是()A．两灯正常发光时，灯泡的电流IA>IBB．两灯电阻RA<RBC．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PA<PBD．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PA′<PB′答案D解析由P＝U2/R可知RA>RB，由P＝UI可知额定电流IA<IB.两灯串联后，由串联电路的功率分配关系可知P∝R，所以PA>PB；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知P∝eq\f(1,R)，所以PA′<PB′.题组二非纯电阻电路及焦耳定律7．有一内阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A．电解槽消耗的电功率为120WB．电解槽消耗的电功率为60WC．电解槽的发热功率为60WD．电路消耗的总功率为60W答案B解析灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且流过电解槽的电流I＝I灯＝eq\f(60,110)A＝eq\f(6,11)A，则电解槽消耗的电功率P＝IU＝P灯＝60W，A选项错误，B选项正确；电解槽的发热功率P热＝I2r＝1.3W，C选项错误；电路消耗的总功率P总＝IU总＝eq\f(6,11)×220W＝120W，D选项错误．图2648．如图264所示，直流电动机线圈的电阻为R，当该电动机正常工作时，电动机两端电压为U，通过电动机的电流为I，则()A．电动机内部发热功率为I2RB．电动机的机械功率为IUC．电动机的总功率为IUD．电动机机械功率为IU－I2R答案ACD9．下面列出了不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目，试判断(1)正常工作时，其中功率最大的是()A．54cm彩色电视接收机：工作电压170V～240V；工作频率50Hz；额定功率85B．BC－65B电冰箱：额定电压220V；工作频率50Hz；额定功率70W；耗电量：0.5kW·h/24hC．FS－69电风扇：规格400mm；额定电压220V；工作频率50Hz；额定功率65D．KFR－33GW空调机：额定电压220V；工作频率50Hz；制冷/制热电流6.2(2)根据上题铭牌上提供的信息，判断在12h内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能的情况是()A．电冰箱比电风扇多B．电风扇比电冰箱多C．电风扇与电冰箱一样多D．电冰箱比电风扇可能多，也可能少答案(1)D(2)B解析(1)根据题意得：正常工作时电视机的功率为85W，电冰箱的功率为70W，电风扇的功率为65W，空调机的功率为P＝UI＝1364W，因此，功率最大的是空调机．(2)依据电冰箱铭牌可知，电冰箱在12h内消耗电能为0.25kW·h，而电风扇在12h内消耗电能为W＝Pt＝0.78kW·h，故B选项正确．图26510．如图265所示，电阻R1＝20Ω，电动机的绕组的电阻R2＝10Ω.当电键打开时，电流表的示数是0.5A，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数IA．I＝1.5A B．I＜1.5AC．P＝15W D．P＜15W答案BD解析电路两端的电压为：U＝I1R1＝0.5A×20Ω＝10V．电动机是非纯电阻用电器，UI2＞Ieq\o\al(2,2)R2，所以I2＜eq\f(U,R2)＝1A．电流表的示数I＝I1＋I2＜1.5A，A错误、B正确．电路总功率为P＝U(I1＋I2)＜15W，C错误、D正确．题组三综合题组11．用稳压电源和三根电阻丝R1、R2、R3来加热一桶水，三根电阻丝采用如图所示的几种连接方式，则供热最快的是()答案C解析A选项总电阻为R3，B选项总电阻为R1＋R2＋R3，C选项的总电阻小于R1、R2、R3三个电阻的任何一个电阻，D选项的总电阻大于R3，E选项的总电阻大于R1，可知C选项的总电阻最小，根据P＝eq\f(U2,R)知，功率最大，供热最快．故C正确．12．功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近()A．8×108kW·h B．8×1010kW·hC．8×1011kW·h D．8×1013kW·h答案B解析按每户一天亮灯5小时计算，每户一年节省的电能为(2×60－2×10)×10－3×5×365kW·h＝182.5kW·h，假设全国共有4亿户家庭，则全国一年节省的电能为182.5×4×108kW·h＝7.3×1010kW·h，最接近B选项，故选项B正确，选项A、C、D错误．13．规格为“220V36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：(1)接上220V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上(1)中电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．答案(1)35W1W(2)1210W1210W解析(1)排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(36,220)A＝0.16A发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40W＝1W转化为机械能的功率为P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I′＝eq\f(U,R)＝eq\f(220,40)A＝5.5A电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5W＝1210W.14．表中是一辆电动自行车说明书上的一些技术参数，根据表中提供的信息，探究以下问题：规格后轮驱动直流电机车型26″电动自行车额定输出功率120W整车质量30额定电压40V最大载重120额定电流3.5(1)在额定电压下工作时，该电机的内阻是多少？其效率为多大？(2)假设行驶过程中所受阻力是车和人总重的0.02倍，在最大载重量的情况下，人骑车行驶的最大速度为多大？(g取10m/s答案(1)1.63Ω85.7%(2)4解析(1)由题目提供的