2024-2025学年新教材高中物理第3章恒定电流3电功与电热课时练习含解析鲁科版必修3VIP

PAGE7-电功与电热(15分钟·30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是 ()A.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=t只适用于纯电阻的电路B.在非纯电阻电路中,UI>I2RC.计算焦耳热时,Q=I2Rt适用于任何电路D.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热肯定越多【解析】选D。纯电阻电路中,消耗的电能完全转化为内能,所以W=Q=UIt=I2Rt=·t;而非纯电阻电路中,消耗的电能部分转化成内能,所以W≠Q,电功只能用公式W=UIt计算,产生的焦耳热只能用公式Q=I2Rt计算。W=UIt适用于任何电路,而W=t只适用于纯电阻的电路,故A正确;在非纯电阻电路中,总电功大于电热,故UI>I2R,故B正确;任何电路中求焦耳热都要用Q=I2Rt,故C正确;电功率越大,电流做功越快,但不肯定转化的热量越多,故D错误。2.如表为某电饭锅铭牌上的一部分内容,依据表中的信息,可计算出在额定电压下,运用电饭锅时的电流约为 ()电器名称电饭锅额定电压220V额定功率800W额定容量4.0LA.4.2A B.3.6A C.3.2A 【解析】选B。电饭锅正常工作时的电流为:I==A≈3.6A,故A、C、D错误,B正确。【加固训练】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的沟通电源上(其内电阻可忽视不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A,通过洗衣机电动机的电流是0.50A,则下列说法中正确的是 ()A.电饭煲的电阻为44Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB.电饭煲消耗的电功率为1555W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC.1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍【解析】选C。由于电饭煲是纯电阻元件,所以R1==44Ω,P1=UI1=1100W;其在1min内消耗的电能W1=UI1t=6.6×104J;洗衣机为非纯电阻元件,所以R2≠,P2=UI2=110W,其在1min内消耗的电能W2=UI2t=6.6×103J,其热功率P热≠P2,所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍;故C正确,A、B、D错误。3.如图所示,有一内电阻为5Ω的电解槽和一盏标有“100V40W”的灯泡串联后接在电压为200V的直流电路两端,灯泡正常发光,则 ()A.电路的发热功率为80WB.电解槽消耗的电功率为40WC.电解槽的发热功率为40WD.电路消耗的总功率为40W【解析】选B。由于灯泡正常发光,所以电解槽的电压为:U=200V-100V=100V,由于电解槽和灯泡串联,它们的电流相等,所以有:I==A=0.4A,电解槽消耗的电功率为:P=UI=100×0.4W=40W电解槽的发热功率为:P热=I2r=0.42×5W=0.8W电路的发热功率为:P=P热+P灯=40.8W,电路消耗总功率为:P总=EI=200V×0.4A=80W;故A、C、D错误,B正确。4.如图为某公司发售的扫地机器人。其内置锂电池容量为2250mA·h,在一般状况下,充溢一次电可供其运行的时间为45min。已知该扫地机器人额定功率为54W,则下列说法正确的是 ()A.扫地机器人正常工作时的电流是2.25AB.扫地机器人正常工作时额定电压为18VC.扫地机器人工作时的内阻为6ΩD.扫地机器人充溢电后的电能为4.374×105J【解题指南】解答本题须要留意以下三点:(1)电池容量即电池充电的最大充电量,由q=It即可求出工作电流;(2)由P=UI即可求出工作电压;(3)扫地机器人消耗的电能大部分转化为机械能,不能运用欧姆定律求电阻。【解析】选B。锂电池容量为2250mA·h,充溢一次电可供其运行的时间为45min=2700s,则工作电流为:I==A=3A,故A错误;机器人额定功率为54W,则工作电压为:U==V=18V;故B正确。机械人消耗的电能大部分转化为机械能,所以其电阻值R≠=Ω=6Ω,故C错误;机器人电池充溢电之后的电能等于放电过程中消耗的电能,为:W=Pt=54×2700J=1.458×105J。故D错误。二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)5.如图所示是提升重物用的电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=2Ω,电路中另一电阻R=20Ω,直流电压U1=220V,电压表示数U2=120V。试求:(1)通过电动机的电流;(2)输入电动机的电功率;(3)若电动机以v=5m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10m/s2)【解析】(1)通过R的电流为:I==5A,电动机与R串联,流过它们的电流相等。(2)电动机的输入功率为:P1=U2I=600W(3)电动机内电阻的发热功率为:P2=I2r=50W输出的机械功率为:P3=P1-P2=550W而P3=mgv代入解得:m=11kg答案:(1)5A(2)600W(3)11kg【加固训练】一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数表规格后轮驱动直流永磁铁电机车型26″电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流3.5A质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直马路行驶,所受阻力f恒为车和人总重的k倍。k=0.02,g取10m/s2,求:(1)此车的电机在额定电压下正常工作的效率。(2)仅在电机以额定功率供应动力的状况下,人骑车行驶的最大速度。(3)仅在电机以额定功率供应动力的状况下,当车速为v1=1.0m/s时,人骑车的加速度大小。【解析】(1)由表可知,电机的额定电压为U0=40V、额定电流为I0=3.5A,所以电机正常工作时输入功率为P入=U0I0=140W又因电机的输出功率为P出=120W,所以电机的效率为η==85.7%。(2)行驶时所受阻力为f=k(M+m)g,式中m为车的质量。当达到最大速度vmax时,应有P出=fvmax,所以最大速度vmax==6.0m/s。(3)当车速为v1=1.0m/s时,牵引力F==120N。设此时车的加速度为a,依据牛顿其次定律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分钟·20分)6.(20分)如图所示为直流电动机提升重物装置,电动机的内阻肯定,闭合开关K,当把它接入电压为U1=0.2V的电路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流是I1=0.4A;当把电动机接入电压为U2=4.0V的电路中,电动机正常工作且电动机匀速提升重物时,工作电流是I2=1.0A,求:(1)电动机线圈的电阻r;(2)当U2=4.0V电动机正常工作时的输出功率及电动机的效率;(3)假如重物质量m=1.0kg,当U2=4.0V时电动机提升重物的速度大小是多少?(g取10m/s2)【解析】(1)电动机不转时,此时电动机为纯电阻元件,则有:r==Ω=0.5Ω(2)电动机正常工作时消耗的功率为:P=U2I2=4.0×1.0W=4.0W电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为:P热=r=1.02×0.5W=0.5W电动机正常工作时输出功率为:P出=P-P热=(4.0-0.5)W=3.5W电动机正常工作时效率为:η=×100%=×100%=87.5%(3)匀速提升时:F=mg=1×10N=10N由电动机的输出功率P出=Fv可得提升重物的速度为:v==m/s=0.35m/s答案:(1)0.5Ω(2)3.5W87.5%(3)0.35m/s【加固训练】共享电动汽车是一种新型低碳的交通工具,深受市民的宠爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。请回答:电池容量/kW·h22车载充电器输入电压/V220车载充电器输入电流/A16电能转化为机械能的效率70%(1)某次启动后,汽车显示屏上出现了如图所示的输出电压与电流分别是339V和1A,求此时电动汽车的输出功率为多少瓦。(2)依据表中的数据,将已经耗完电能的电池充溢,理论上须要多少时间?(3)充溢电后,该车在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米,则行驶时该车受到的阻力为多少牛?【解析】(1)由图可知,输出电压U=339V,电流I=1A,则此时电动汽车的输出功率:P=UI=339V×1A=339W(2)电池容量W电=22kW·h=7.92×107J由W=UIt得,将已经耗完电能的电池充溢,理论上须