3.3电功和电热 课时作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
3.3电功和电热
课时作业（解析版）
1．利用如图所示电路研究某小型手持风扇的电动机性能。调节滑动变阻器R0，测得风扇运转时电压表示数为U1，电流表示数为I1；扇叶被卡住停止转动时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，且I2
>
I1.下列说法正确的是（
）
A．电动机线圈电阻
B．扇叶被卡住时，电流增大是因为电动机的线圈电阻变小
C．风扇运转时线圈发热功率P热
D．风扇运转时输出的机械功率P出=
2．一盏电灯直接接在电压恒定的电源上时，其功率为。如果将这盏灯先接上两段很长的导线，再接在这个电源上，这时导线上损耗的电功率为，那么此时电灯实际消耗的电功率（　　）
A．等于
B．小于
C．大于
D．仍为
3．如图所示为某同学设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片可绕P点转动，能同时接触两个触点。触片处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。该电吹风的参数如下表所示。下列判断正确的是（　　）
热风时输入功率
460W
冷风时输入功率
60W
A．当扇形金属触片接触c、d触点时吹冷风
B．当扇形金属触片接触a、b触点时吹热风
C．当扇形金属触片接触b、c触点时吹热风
D．电热丝的热功率是460W
4．在如图所示的电路中，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机的线圈电阻值为1Ω，a、b端加有20V的恒定电压，电压表（不计其电阻对电路的影响）的示数为16V。由此可知（　　）
A．通过电动机的电流强度为5A
B．电动机的发热功率为16W
C．电动机消耗的总功率为16W
D．定值电阻的功率为100W
5．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，下列说法正确的是（　　）
A．安培发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系。
B．牛顿应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”观点
C．卡文迪许用扭称实验测出万有引力恒量，由此称他为第一个“测出地球质量”的人
D．库仑发现了点电荷的相互作用规律；安培通过油滴实验测定了元电荷的数值
6．如图，电阻R和电动机M并联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。经过一段时间，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（　　）
A．W1＝W2，Q1＝Q2
B．W1＞W2，Q1＞Q2
C．W1＜W2，Q1＝Q2
D．W1＞W2，Q1＜Q2
7．2020年12月17日，“嫦娥五号”探测器圆满完成我国首次月球采样返回任务。“嫦娥五号”的电子仪器及各种动作的控制主要靠太阳能电池供电的。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，则每秒照射到单片单晶硅太阳能电池上太阳光的能量大约是（　　）
A．0.48J
B．0.12J
C．0.26J
D．0.52J
8．不切断电源只按下遥控器的待机键，电视机即进入待机模式。家用电视机待机功率约，假设每户家庭使用1台电视机，如果在不使用电视机时及时切断电源，则我国一年因此节省的电能最接近（　　）
A．
B．
C．
D．
9．四个相同的小灯泡按照如图所示的(a)、(b)两种方式接入电压相等的电路中，调节R1、R2使四个小灯泡都正常发光，这时可变电阻R1、R2消耗的电功率P1和P2的关系为　　
A．P1=2P2
B．P1＞2P2
C．P1＜2P2
D．P1=P2
10．一台发电机，输出功率为，输电导线电阻是，当发电机接到电压是的输电线路时，则在输电导线上损失的热功率为（　　）
A．
B．
C．
D．
11．一直流电动起重机工作时的电路如图所示，其中电动机内电阻。电路中另—电阻，直流电压。当重物以1m/s竖直向上匀速上升时，理想电压表示数为54V，重力加速度g取，下列判断正确的是（　　）
A．通过电动机的电流是9A
B．通过电动机的电流是54A
C．电机的输入功率是200W
D．重物的质量是20kg
12．如图所示为某款扫地机器人，其内置锂电池容量为5000mA·h，在一般情况下，充满一次电可供其正常工作的时间为150min。已知该扫地机器人的额定功率为40W，则下列说法正确的是（　　）
A．扫地机器人正常工作时的电流是0.2A
B．扫地机器人正常工作时的电压为8V
C．扫地机器人正常工作150min消耗的电能为3.6×105J
D．扫地机器人电动机的内阻为10
13．一额定功率为9
W、额定电压为9
V的小灯泡L（其电阻视为不随温度而变）和一直流电动机并联，与定值电阻R＝4
Ω串联后接在电路中的AB两点间，电流表A为理想电表，电路如图所示，灯泡的电阻不变．当AB间接电压0.49
V时，电动机不转、灯泡不亮，电流表示数为0.1
A；当AB间接电压15
V时，电动机转动起来、灯泡正常发光．则下列说法正确的是
A．电动机线圈电阻为1
Ω
B．灯泡正常发光时电流表示数1
A
C．灯泡正常发光时电动机输出的机械功率4.25
W
D．电路正常工作时电动机突然被卡住时,电流表读数将为1.5A
14．如图是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图，电动机内阻为0.5Ω，R=10Ω，直流电压U=150V，理想电压表示数为100V，g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为5A
B．电动机的输出功率为500W
C．电动机正常工作1h，所产生的热量为4.5×104J
D．正常工作时此电动机能拉动质量为30kg的物体以2m/s的速度匀速上升
15．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W=UIt适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，UI>I2R
D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
16．电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上0.3V电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机没有转动。当加上3V电压时，电流为1A，这时电动机正常工作。求：
（1）电动机的电阻大小；
（2）电动机正常工作时消耗的电功率；
（3）电动机正常工作时的机械功率。
17．一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如表所示。
规格
后轮驱动直流电机
车型
28英寸
额定输出功率
153W
整车质量
30kg
额定电压
60V
最大载量
120kg
额定电流
3.0A
求：
(1)该电动自行车的电机的内阻r；
(2)该电动自行车的电机正常工作时的效率η；
(3)在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率P（不考虑电源的内阻）。
参考答案
1．C
【详解】
A．电动机不转动时，满足欧姆定律，电动机线圈电阻，A错误；
B．电动机的原理是通电线圈在磁场力的作用下产生转动。如果不转动的话电能不能转化为机械能，电能全部转化为热能，根据焦耳定律，电流增大，B错误；
C．风扇转动时，线圈的发热功率
解得
C正确；
D．风扇运转时输出的机械功率
D错误。
故选C。
2．B
【详解】
根据
得，电压一定时，当电阻增大时，功率减小，所以灯泡接上长导线时，电路的电阻增大，电路消耗的功率将小于100W，所以灯泡消耗的功率小于91W。
故选B。
3．B
【详解】
A．当扇形金属触片接触c、d触点时，电路断开，选项A错误；
B．当扇形金属触片接触a、b触点时，小风扇与电热丝都接入电路，吹热风，选项B正确；
C．当扇形金属触片接触b、c触点时，只有小风扇接入电路，吹冷风，选项C错误；
D．热风时输入功率460W，冷风时输入功率60W，所以电热丝的热功率是400W，选项D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．通过电动机的电流等于通过电阻R的电流，即
故A错误，
B．电动机的发热功率
P热=I2r=1W
B错误；
C．电动机消耗的总功率
P=UI=16×1W=16W
故C正确；
D．定值电阻的功率
P1=I2R=12×4W=4W
D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系，故A错误；
B．伽利略应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的观点，故B错误；
C．卡文迪许用扭称实验测出万有引力恒量，由此称他为第一个“测出地球质量”的人，故C正确；
D．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】
根据题意可知，电阻R两端的电压为U，通过的电流为I1，根据欧姆定律可知
已知电阻R与电动机M的内阻相等，电动机两端的电压为U，但是电动机不是纯电阻电路，线圈电阻两端电压远小于U，即
故
I1＞I2
根据电功公式可知
W=UIt
因
I1＞I2
则
W1＞W2
电阻产生的焦耳热
Q=I2Rt
已知I1＞I2，则
Q1＞Q2
故选B。
7．C
【详解】
太阳能电池每秒产生的电能为
则每秒照射到单片单晶硅太阳能电池上太阳光的能量大约是
故选C。
8．C
【详解】
电视机待机状态时的功率为
一年用电器待机时间为
一台电视机待机一年消耗的电能为
全国大约有3亿个家庭，则我国一年因此节省的电能为
所以C正确；ABD错误；
故选C。
9．B
【详解】
灯泡规格相同且正常发光，甲图灯泡并联，电流为
乙图灯泡串联，电流为
电阻的电压为
消耗的功率为
电阻的电压为
消耗的功率为
所以有
故A、CD错误，B正确；
故选B。
10．B
【详解】
发电机，输出功率为1.0×106W，输出电压为5.0×103V，故电流
输电导线电阻是10Ω，则在输电导线上损失的热功率为
故选B。
11．D
【详解】
AB．通过R的电流为
电动机和电阻串联，所以通过电动机的电流为4A，AB错误；
C．电机的输入功率
C错误；
D．电动机内电阻的发热功率为
输出的机械功率为
根据
解得
D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．扫地机器人正常工作时的电流是
选项A错误；
B．扫地机器人正常工作时的电压为
选项B错误；
C．扫地机器人正常工作150min消耗的电能为
选项C正确；
D．由于扫地机器人电动机不是纯电阻，其内阻
选项D错误；
故选C。
13．AC
【详解】
A．根据可知灯泡电阻
当AB间接电压0.49V时，电动机不转、为纯电阻电路，根据欧姆定律可知R两端电压：
UR=IR=0.1×4V=0.4V
灯泡两端电压
U1=U-UR=0.49V-0.4V=0.09V
通过灯泡的电流
通过电动机的电流：
I2=0.1A-0.01A=0.09A
根据并联电路特点可知电动机线圈电阻
故A正确；
BC．当AB间接电压15V时，灯泡正常发光，灯泡两端电压为UL=9V、通过灯泡的电流为IL=1A，则电动机两端电压为UM=9V，R两端电压为UR=6V，干路电流
电流表示数为1.5A，通过电动机的电流为IM=I-IL=0.5A，则此时电动机输出的机械功率：
P=UMIM-IM2r=4.25W
故B错误，C正确。
D．由以上分析可知，电路正常工作时电动机突然被卡住时，电流表读数将大于1.5A，选项D错误。
14．AC
【解析】
【分析】
计算通过电动机的电流，也就是计算流过电阻R的电流即可；根据P=U电I求出电动机的总功率，根据P消＝I2r求出电动机消耗的功率，再根据P出=P-P消即可求解电动机的输出功率；根据Q=P消 t求解电动机正常工作1h，所产生的热量；物体匀速运动时，拉力等于重力，根据P出=Fv求解速度；
【详解】
A、电动机跟电阻串联，所以电流相等，电阻R两端的电压为，电动机的电流为，故A正确；
B、电动机的输入电功率为：，电动机内阻消耗的功率，所以电动机的输出功率为，故B错误；
C、电动机正常工作1h，所产生的热量，故C正确；
D、物体匀速运动时，拉力等于重力，即电动机的牵引力，而，解得：，故D错误；
故选AC。
【点睛】
对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的。
15．BCD
【详解】
A．电功率公式
表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有
焦耳热
可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错；
B．电功的定义式
适用于任何电路，而
只适用于纯电阻电路，即
只适用于纯电阻电路，B正确；
C．在非纯电阻电路中，电流做的功等于焦耳热和其他形式的能之和，所以
即
C正确；
D．焦耳热的定义式
适用于任何电路，D正确。
故选BCD。
16．（1）
（2）
（3）
【详解】
（1）当电动机没有转动时电动机的电阻：
（2）电动机正常工作时的电功率：
（3）电动机正常工作时的机械功率：
答：(1)电动机的电阻大小为；
(2)电动机正常工作时消耗的电功率为；
(3)电动机正常工作时的机械功率为。
17．(1)3Ω；(2)85%；(3)1200W
【详解】
(1)该电动自行车的电机的总功率为
P0=UI
其中
U=60V，I=3.0A
由能量守恒定律有
I2r=P0-P出
其中
P出=153W
解得
r=3Ω
(2)经分析可知
解得
η=85%
(3)经分析可知
解得
P=1200W