高中鲁科版 (2019)第3节 电功与电热同步训练题

电功与电热

(15分钟　30分)

一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分)

1.如图所示的用电器中，主要利用电流热效应工作的是 (　　)

【解析】选C。电流通过导体做功要发热(电能转化为内能)，这叫作电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子。计算器在使用时主要将电能转化为光能，不是利用电流的热效应来工作的，故A错误。电风扇消耗的电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应来工作的，故B错误。电暖气是利用电流的热效应制成的加热设备，是利用电流的热效应来工作的，故C正确。电视机在使用时主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应来工作的，故D错误。

2.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>I2R

C.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一定越多

【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=I2Rt=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要用Q=I2Rt，故C正确。电功率越大，电流做功越快，但不一定转化的热量多，故D错误。本题选错误的，故选：D。

3.如表为某电饭锅铭牌上的一部分内容，根据表中的信息，可计算出在额定电压下，使用电饭锅时的电流约为              (　　)

A.4.2 A   B.3.6 A   C.3.2 A  D.2.2 A

【解析】选B。电饭锅正常工作时的电流为：I== A≈3.6 A，故A、C、D错误，B正确。故选：B。

【补偿训练】

　　如图为共享电动单车，与普通电动车不同的是，摩拜共享电动自行车采用“共享充电宝+自行车的方式”，其电池与普通充电宝类似，只有20 000 mAh，输入、输出电压均为10 V，输入电流为8 A，输出电流为15 A，可以支持驱动人和单车行驶10公里左右。已知成人在平路上骑自行车所受阻力约为20 N，

则 (　　)

A.该单车电池最多储存电能7.2×104 J

B.该单车电池充电时，从零电量充至满电量大约需要5 h

C.该单车电池电能的有效利用率约为27.8%

D.成人在平路上骑自行车时，每秒钟平均消耗的电能约为20 J

【解析】选C。此自行车最大存储电能为：E=UIt=Uq=10 V×20 000 mA·h=

10 V×20×3 600 C=7.2×105 J，故A错误。此自行车充电时间：t==

==2.5 h，故B错误。此自行车行驶的过程中受到的阻力为20 N，则消耗的电能：W=fs=20×10×103 J=2.0×105 J，自行车电池电能的有效利用率约为：η=×100%=×100%≈27.8%，故C正确。由题意可知，输出电压为10 V，输出电流为15 A，则成人在平路上骑自行车时，P=UI=10×15 W=

150 W，每秒平均消耗电能约为150 J。故D错误。故选：C。

4.一阻值为4 Ω的定值电阻，通有0.5 A的恒定电流，1 min内产生的热量

为 (　　)

A.2.5 J   B.30 J   C.60 J   D.120 J

【解析】选C。根据焦耳定律知，1 min内产生的热量为：Q=I2Rt=0.52×4×60 J

=60 J。故A、B、D错误，C正确。故选C。

二、非选择题(本题共1小题，共10分)

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=2 Ω，电路中另一电阻R=20 Ω，直流电压U1=220 V，电压表示数U2=120 V。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=5 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？(g取10 m/s2)

【解析】(1)通过R的电流为：I==5 A，

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=600 W

(3)电动机内电阻的发热功率为：P2=I2r=50 W

输出的机械功率为：P3=P1-P2=550 W

而P3=mgv，代入解得：m=11 kg

答案：(1)5 A　(2)600 W　(3)11 kg

【补偿训练】

　　如图所示为直流电动机提升重物的装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为U1=0.2 V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I1=0.4 A；当把电动机接入电压为U2=4.0 V的电路中时，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是I2=1.0 A，求：

(1)电动机线圈的电阻r；

(2)当U2=4.0 V电动机正常工作时的输出功率及电动机的效率；

(3)如果重物质量m=1.0 kg，当U2=4.0 V时，电动机提升重物的速度大小是多少？(g取10 m/s2)

【解析】(1)电动机不转，此时电动机为纯电阻，则有：

r== Ω=0.5 Ω

(2)电动机正常工作时消耗的功率为：

P=U2I2=4.0×1.0 W=4.0 W

电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为：

P热=r=1.02×0.5 W=0.5 W

电动机正常工作时输出功率为：

P出=P-P热=(4.0-0.5) W=3.5 W

电动机正常工作时效率为：

η=×100%=×100%=87.5%

(3)匀速提升时：F=mg=1×10 N=10 N

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=0.35 m/s

答案：(1)0.5 Ω　(2)3.5 W　87.5%　(3)0.35 m/s

(10分钟　20分)

6.(5分)当电阻两端加上某一稳定电压时，在一段时间内，通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J，为了使相同时间内通过该电阻的电荷量变为

0.6 C，在该电阻两端需加的电压和消耗的电能分别是 (　　)

A.6 V，1.8 J   B.6 V，3.6 J

C.3 V，1.8 J   D.3 V，3.6 J

【解析】选B。因为电阻在通过0.3 C的电量时，消耗的电能是0.9 J，所以此时电压为：U′== V=3 V

当在相同的时间内通过电阻的电量是0.6 C时，

根据I=可知，I=2I′。

根据U=IR可知，电阻不变，

此时电阻两端电压：U=2U′=6 V，

电阻在这段时间内消耗的电能：

W=UIt=UQ=6 V×0.6 C=3.6 J。故选B。

7.(5分)一台正1.5匹变频空调预设为16 ℃时平均功率为1 100 W，预设26 ℃时平均功率为600 W。学校寝室每晚有200台该型号的空调工作，设定温度都由原来的16 ℃改为26 ℃，则一个月内学校夜间节约的电能最接近下列哪个数

据 (　　)

A.20 kW·h    B.3×102 kW·h

C.2×104 kW·h   D.3×106 kW·h

【解析】选C。由题意知200台该型号的空调在1 h节约的电能为E0=0.5×

200 kW·h=100 kW·h。一个月内学校夜间使用空调时间大约为t=7×30 h=210 h。所以一个月内学校夜间节约的电能：E=E0·t=100×210 kW·h=2.1×104 kW·h，与C答案的数据接近。故A、B、D错误，C正确。故选C。

8.(10分)随着人民生活水平的提高，低碳、环保、经济的电动自行车进入千家万户。一辆电动自行车的铭牌上给出了如下技术参数表。请根据表计算

(1)此车电机正常工作时的功率。

(2)此车电机的内阻。

(3)在额定电压下，电机由于某种故障突然卡死，此时电动机的功率。

【解析】(1)由表格可读出

此车电机的额定电压U=40 V、额定电流I=5 A，

则此车电机正常工作时的功率

P总=IU=5×40 W=200 W

(2)内部发热功率 P热=P总-P出

又P热=I2r

解得r=1.6 Ω

(3)电机突然卡死时，电机电路是纯电阻电路，

则P=。

解得：P=1 000 W

答案：(1)200 W　(2)1.6 Ω　(3)1 000 W