2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章恒定電流第3節(jié)電功與電熱課后習(xí)題含解析魯科版必修3

PAGE6-第3節(jié)電功與電熱1.(多選)用一個額定電壓為220V的電熱水器煮沸一壺水須要ts,假如不考慮電熱水器的電熱損失和電熱絲電阻受溫度的影響,那么()A.當(dāng)線路電壓為110V時,煮沸一壺水須要2tsB.當(dāng)線路電壓為110V時,煮沸一壺水須要4tsC.當(dāng)線路電壓為55V時,煮沸一壺水須要4tsD.當(dāng)線路電壓為55V時,煮沸一壺水須要16ts解析由公式Q=U2Rt,煮沸一壺水所需的熱量為Q=(220V)2Rt。當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?2答案BD2.額定電壓、額定功率均相同的電風(fēng)扇、電烙鐵和日光燈,各自由額定電壓下正常工作了相同的時間。比較它們產(chǎn)生的熱量,結(jié)果是()A.電風(fēng)扇最多 B.電烙鐵最多C.日光燈最多 D.一樣多解析在三種用電器中,只有電烙鐵是純電阻用電器,將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故選項(xiàng)B正確。答案B3.(多選)關(guān)于電功,下列說法中正確的有()A.電功的實(shí)質(zhì)是靜電力所做的功B.電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度C.靜電力做功使金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電子運(yùn)動的速率越來越大D.電流通過電動機(jī)時的電功率和熱功率相等答案AB4.室內(nèi)有幾種用電器,1.5kW的電飯煲、200W的電冰箱、750W的取暖器、250W的電視機(jī)和2kW的空調(diào)器。假如進(jìn)線處有13A的保險絲,供電電壓為220V,下列狀況下不行能同時運(yùn)用的是()A.電飯煲和電冰箱 B.取暖器和空調(diào)器C.電飯煲和空調(diào)器 D.電冰箱、電視機(jī)和空調(diào)器解析電路中允許的最大功率為Pm=UI=2860W。用電器的功率之和大于Pm時,用電器就不行能同時運(yùn)用,故選項(xiàng)C正確。答案C5.(2024~2025學(xué)年安徽合肥六校高二上期末)有一個電風(fēng)扇,額定電壓為U,額定功率為P,電動機(jī)線圈的電阻為R,把它接入電壓為U的電路中,關(guān)于時間t內(nèi)產(chǎn)生熱量,下列計算的方法中正確的是()A.Q=U2Rt B.Q=C.Q=Pt D.Q=Pt-PU解析電風(fēng)扇正常工作時產(chǎn)生的熱量是由于內(nèi)阻發(fā)熱產(chǎn)生的,所以t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt;由于是非純電阻電路,故I<UR,故Q≠U2Rt,故A錯誤;由于I=PU,Q=I2Rt,故Q=PU2答案B6.額定電壓為4.0V的直流電動機(jī)的線圈電阻為1.0Ω,正常工作時,電動機(jī)線圈每秒產(chǎn)生的熱量為4.0J,下列計算結(jié)果正確的是()A.電動機(jī)正常工作時的電流強(qiáng)度為4.0AB.電動機(jī)正常工作時的輸出功率為8.0WC.電動機(jī)每分鐘將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能為240.0JD.電動機(jī)正常工作時的輸入功率為4.0W解析由焦耳定律,Qr=I2rt解得I=2.0A,故電動機(jī)正常工作時的電流為2.0A,選項(xiàng)A錯誤;電動機(jī)正常工作時的輸入功率P=UI=8.0W,電動機(jī)的熱功率為Pr=I2r=4.0W,所以電動機(jī)正常工作時的輸出功率P出=P-Pr=4.0W,選項(xiàng)B、D錯誤;電動機(jī)每分鐘將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能E機(jī)=P出t=240.0J,故選項(xiàng)C正確。答案C7.一臺小型電動機(jī)在380V電壓下正常工作時,能將30kg的貨物在30s內(nèi)勻速提升30m,通過它的電流是1A。除電動機(jī)線圈生熱外,其他能量損失不計,求在此過程中:(g取10m/s2)(1)拉力對貨物做功的功率。(2)電動機(jī)的輸出功率。(3)電動機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量。解析(1)貨物勻速上升,故牽引力等于重力,故有F=mg=30×10N=300N,上升的速度為v=1m/s,故牽引力的功率為P=Fv=300×1W=300W。(2)電動機(jī)的輸出功率為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年國慶隊伍中的國徽彩車不僅氣概磅礴而且還是一輛電動車,充一次電可以走100公里左右。假設(shè)這輛電動彩車總質(zhì)量為6.75×103kg,當(dāng)它勻速通過天安門前500m的檢閱區(qū)域時用時250s,驅(qū)動電機(jī)的輸入電流I=10A,電壓為300V,電動彩車行駛時所受阻力為車重的0.02。g取10m/s2,不計摩擦,只考慮驅(qū)動電機(jī)的內(nèi)阻發(fā)熱損耗能量,求:(1)驅(qū)動電機(jī)的輸入功率。(2)電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率。(3)驅(qū)動電機(jī)的內(nèi)阻和機(jī)械效率。解析(1)驅(qū)動電機(jī)的輸入功率P入=UI=300×10W=3000W。(2)電動彩車通過天安門前的速度v=xt=電動彩車行駛時所受阻力Ff=0.02mg=0.02×6.75×103×10N=1.35×103N電動彩車勻速行駛時F=Ff,故電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)=Fv=2700W。(3)設(shè)驅(qū)動電機(jī)的內(nèi)阻為R,由能量守恒定律得P入t=P機(jī)t+I2Rt解得驅(qū)動電機(jī)的內(nèi)阻R=3Ω驅(qū)動電機(jī)的機(jī)械效率η=P機(jī)P入×答案(1)3000W(2)2700W(3)3Ω90%實(shí)力提升1.(2024~2025學(xué)年安徽黃山高二上期末質(zhì)量檢測)一臺直流電動機(jī),其線圈的電阻值為0.5Ω。當(dāng)電動機(jī)兩端所加電壓為6V時,電動機(jī)正常工作,通過線圈的電流是2A。由此可知()A.電動機(jī)消耗的電功率為72WB.電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為12WC.電動機(jī)線圈的發(fā)熱功率為2WD.電動機(jī)的工作效率為50%解析電動機(jī)消耗的電功率為P=IU=12W,A錯誤;電動機(jī)線圈的發(fā)熱功率為P熱=I2R=22×0.5=2W,C正確;電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為P出=P-P熱=10W,B錯誤;電動機(jī)的工作效率為η=P出P=1012×答案C2.(2024~2025學(xué)年遼寧撫順市六校協(xié)作體高二上期末)如圖所示的電路中,輸入電壓U恒為12V,燈泡L上標(biāo)有“6V,12W”字樣,電動機(jī)線圈的電阻RM=0.50Ω。若燈泡恰能正常發(fā)光,以下說法中正確的是()A.通過電動機(jī)的電流為12AB.電動機(jī)的輸入功率為24WC.電動機(jī)的輸出功率為12WD.電動機(jī)的熱功率為2.0W解析燈泡與電動機(jī)串聯(lián),通過的電流相等,則電流I=PLUL=2A,A錯誤;電動機(jī)兩端的電壓為UM=U-UL=6V,所以電動機(jī)的輸入功率為P=UMI=12W,B錯誤;電動機(jī)的發(fā)熱功率為P熱=I2RM=2W,電動機(jī)的輸出功率為P出=P-P答案D3.(多選)如圖所示,電阻R1=20Ω,電動機(jī)線圈的電阻R2=10Ω。當(dāng)開關(guān)斷開時,電流表的示數(shù)是0.5A,當(dāng)開關(guān)閉合后,電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來,電路兩端的電壓不變,電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是()A.I=1.5A B.I<1.5AC.P=15W D.P<15W解析電路兩端的電壓為U=I1R1=0.5A×20Ω=10V。電動機(jī)是非純電阻用電器,UI2>I22R2,所以I2<UR2=1A。電流表的示數(shù)I=I1+I2<1.5A,A錯誤,B正確。電路總功率為P=U(I1+I答案BD4.一只電飯煲和一臺洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220V的溝通電源上(其內(nèi)電阻可忽視不計),均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A,通過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流是0.50A,則下列說法中正確的是()A.電飯煲的電阻為44Ω,洗衣機(jī)電動機(jī)線圈的電阻為440ΩB.電飯煲消耗的電功率為1555W,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電功率為155.5WC.1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電能為6.6×103JD.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍解析由于電飯煲是純電阻元件,所以R1=UI1=44Ω,P1=UI1=1100W,其在1min內(nèi)消耗的電能W1=UI1t=6.6×104J,洗衣機(jī)為非純電阻元件,所以R2≠UI2,P2=UI2=110W,其在1min內(nèi)消耗的電能W2=UI2t=6.6×103J,其熱功率P熱答案C5.(2024~2025學(xué)年四川內(nèi)江高二上期末)如圖所示的電路中,電爐電阻R=20Ω,電動機(jī)線圈的電阻r=1Ω,電路兩端電壓U=10V,電流表的示數(shù)為2.5A,則:(1)通過電動機(jī)的電流為多少?(2)通電1min,電動機(jī)做的有用功為多少?解析(1)電爐電阻R=20Ω,電壓U=10V,故電流IR=UR=0.通過電動機(jī)的電流IM=I-IR=2.5A-0.5A=2A。(2)電動機(jī)的總功率P=UIM=10×2W=20W電動機(jī)的發(fā)熱功率P熱=IM2r=22×1W故電動機(jī)的機(jī)械功率是P出=P-P熱=20W-4W=16W做的有用功W=P出t=16×60J=960J。答案(1)2A(2)960J6.電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器,它們一般具有加熱和保溫功能,其工作原理大致相同,某種電熱式用電器的簡化電路圖如圖所示,主要元件有電阻絲R1、R2和自動開關(guān)S,問:(1)當(dāng)開關(guān)S閉合和斷開時,用電器分別處于什么狀態(tài)?(2)用電器由照明電路供電,U=