2024-2025学年新教材高中物理第3章恒定电流第3节电功与电热课后习题含解析鲁科版必修3

PAGE6-第3节电功与电热1.(多选)用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水须要ts,假如不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么()A.当线路电压为110V时,煮沸一壶水须要2tsB.当线路电压为110V时,煮沸一壶水须要4tsC.当线路电压为55V时,煮沸一壶水须要4tsD.当线路电压为55V时,煮沸一壶水须要16ts解析由公式Q=U2Rt,煮沸一壶水所需的热量为Q=(220V)2Rt。当电压变为原来的12答案BD2.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯,各自由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.一样多解析在三种用电器中,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能,故选项B正确。答案B3.(多选)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AB4.室内有几种用电器,1.5kW的电饭煲、200W的电冰箱、750W的取暖器、250W的电视机和2kW的空调器。假如进线处有13A的保险丝,供电电压为220V,下列状况下不行能同时运用的是()A.电饭煲和电冰箱 B.取暖器和空调器C.电饭煲和空调器 D.电冰箱、电视机和空调器解析电路中允许的最大功率为Pm=UI=2860W。用电器的功率之和大于Pm时,用电器就不行能同时运用,故选项C正确。答案C5.(2024~2025学年安徽合肥六校高二上期末)有一个电风扇,额定电压为U,额定功率为P,电动机线圈的电阻为R,把它接入电压为U的电路中,关于时间t内产生热量,下列计算的方法中正确的是()A.Q=U2Rt B.Q=C.Q=Pt D.Q=Pt-PU解析电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt;由于是非纯电阻电路,故I<UR,故Q≠U2Rt,故A错误;由于I=PU,Q=I2Rt,故Q=PU2答案B6.额定电压为4.0V的直流电动机的线圈电阻为1.0Ω,正常工作时,电动机线圈每秒产生的热量为4.0J,下列计算结果正确的是()A.电动机正常工作时的电流强度为4.0AB.电动机正常工作时的输出功率为8.0WC.电动机每分钟将电能转化成机械能为240.0JD.电动机正常工作时的输入功率为4.0W解析由焦耳定律,Qr=I2rt解得I=2.0A,故电动机正常工作时的电流为2.0A,选项A错误;电动机正常工作时的输入功率P=UI=8.0W,电动机的热功率为Pr=I2r=4.0W,所以电动机正常工作时的输出功率P出=P-Pr=4.0W,选项B、D错误;电动机每分钟将电能转化成机械能E机=P出t=240.0J,故选项C正确。答案C7.一台小型电动机在380V电压下正常工作时,能将30kg的货物在30s内匀速提升30m,通过它的电流是1A。除电动机线圈生热外,其他能量损失不计,求在此过程中:(g取10m/s2)(1)拉力对货物做功的功率。(2)电动机的输出功率。(3)电动机线圈所产生的热量。解析(1)货物匀速上升,故牵引力等于重力,故有F=mg=30×10N=300N,上升的速度为v=1m/s,故牵引力的功率为P=Fv=300×1W=300W。(2)电动机的输出功率为300W。(3)由能量守恒定律可知Q=IUt-mgh=(1×380×30-300×30)J=2400J。答案(1)300W(2)300W(3)2400J8.2024年国庆队伍中的国徽彩车不仅气概磅礴而且还是一辆电动车,充一次电可以走100公里左右。假设这辆电动彩车总质量为6.75×103kg,当它匀速通过天安门前500m的检阅区域时用时250s,驱动电机的输入电流I=10A,电压为300V,电动彩车行驶时所受阻力为车重的0.02。g取10m/s2,不计摩擦,只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量,求:(1)驱动电机的输入功率。(2)电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率。(3)驱动电机的内阻和机械效率。解析(1)驱动电机的输入功率P入=UI=300×10W=3000W。(2)电动彩车通过天安门前的速度v=xt=电动彩车行驶时所受阻力Ff=0.02mg=0.02×6.75×103×10N=1.35×103N电动彩车匀速行驶时F=Ff,故电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率P机=Fv=2700W。(3)设驱动电机的内阻为R,由能量守恒定律得P入t=P机t+I2Rt解得驱动电机的内阻R=3Ω驱动电机的机械效率η=P机P入×答案(1)3000W(2)2700W(3)3Ω90%实力提升1.(2024~2025学年安徽黄山高二上期末质量检测)一台直流电动机,其线圈的电阻值为0.5Ω。当电动机两端所加电压为6V时,电动机正常工作,通过线圈的电流是2A。由此可知()A.电动机消耗的电功率为72WB.电动机输出的机械功率为12WC.电动机线圈的发热功率为2WD.电动机的工作效率为50%解析电动机消耗的电功率为P=IU=12W,A错误;电动机线圈的发热功率为P热=I2R=22×0.5=2W,C正确;电动机输出的机械功率为P出=P-P热=10W,B错误;电动机的工作效率为η=P出P=1012×答案C2.(2024~2025学年辽宁抚顺市六校协作体高二上期末)如图所示的电路中,输入电压U恒为12V,灯泡L上标有“6V,12W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50Ω。若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是()A.通过电动机的电流为12AB.电动机的输入功率为24WC.电动机的输出功率为12WD.电动机的热功率为2.0W解析灯泡与电动机串联,通过的电流相等,则电流I=PLUL=2A,A错误;电动机两端的电压为UM=U-UL=6V,所以电动机的输入功率为P=UMI=12W,B错误;电动机的发热功率为P热=I2RM=2W,电动机的输出功率为P出=P-P答案D3.(多选)如图所示,电阻R1=20Ω,电动机线圈的电阻R2=10Ω。当开关断开时,电流表的示数是0.5A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()A.I=1.5A B.I<1.5AC.P=15W D.P<15W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>I22R2,所以I2<UR2=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+I答案BD4.一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倍解析由于电饭煲是纯电阻元件,所以R1=UI1=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≠UI2,P2=UI2=110W,其在1min内消耗的电能W2=UI2t=6.6×103J,其热功率P热答案C5.(2024~2025学年四川内江高二上期末)如图所示的电路中,电炉电阻R=20Ω,电动机线圈的电阻r=1Ω,电路两端电压U=10V,电流表的示数为2.5A,则:(1)通过电动机的电流为多少?(2)通电1min,电动机做的有用功为多少?解析(1)电炉电阻R=20Ω,电压U=10V,故电流IR=UR=0.通过电动机的电流IM=I-IR=2.5A-0.5A=2A。(2)电动机的总功率P=UIM=10×2W=20W电动机的发热功率P热=IM2r=22×1W故电动机的机械功率是P出=P-P热=20W-4W=16W做的有用功W=P出t=16×60J=960J。答案(1)2A(2)960J6.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同,某种电热式用电器的简化电路图如图所示,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S,问:(1)当开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电,U=