3.3电功与电热 自主提升过关练（Word版含答案）

3.3电功与电热 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．扫地机器人内部除了传感器等电子部件外，还有若干直流电动机。设其中吸尘电机的额定电压为U，额定电流为I，电动机线圈电阻为r，则下列说法正确的是（　　）
A．直流电机正常工作时，
B．直流电机正常工作时，输出的机械功率为UI
C．直流电机正常工作时，发热功率为
D．直流电机正常工作时的效率为
2．如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10W、10W、2W，则此电路中允许消耗的最大功率为（　　）
A．22W B．12W C．15W D．16W
3．下列计算热量的公式中，哪一个是焦耳定律的普遍适用公式（　　）
A．Q＝UIt B．Q＝I2Rt C． D．上面三个都是
4．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能。对此，以下判断正确的是 （　　）
①通电后，其电功率先增大后减小
②通电后，其电功率先减小后增大
③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变
④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
5．取两根完全相同的电阻丝，第一次将两根电阻丝串联，两端加电压U时，经t1时间产生的热量为Q；第二次将两根电阻丝分别均匀拉长一倍后再并联，两端加相同的电压U，经t2时间产生的热量为2Q。则为（ ）
A．4:1 B．2:1 C．1:2 D．1:4
6．夏天的空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行。若整晚开启额定电压为220V、制冷时工作电流为7.4A的空调，与整晚使用“220V、65W”的电风扇相比，则空调消耗的电能的倍数最接近于下列数值中的（　　）
A．0.04倍 B．2倍 C．20倍 D．30倍
7．某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　）
A．每秒水泵对水做功为75J
B．每秒水泵对水做功为225J
C．水泵输入功率为440W
D．电动机线圈的电阻为10
8．电动自行车越来越受到人们的欢迎，不少人用电动自行车替代了汽车上下班。使用之前，先对自行车车内的蓄电池进行充电。已知某款家庭经济型小汽车每百公里平均油耗为7L，每升汽油6.4元。家庭用电每度（1度＝1kW·h）0.52元。小明家里某款电动自行车的一些主要参数如下表所示，假定电动自行车载人行驶时，受到的阻力是人与车总重力的0.02倍，小明自身质量为60kg。下列说法正确的是（　　）
A．小明骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，电动自行车的输出功率为100W
B．小明骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时的最大速度为15m/s
C．额定电压下，将完全没电的电池充满电需要耗电0.432度
D．骑该电动自行车比开小汽车每行驶10km节省4.26元
9．1866年，德国人西门子制成了发电机，标志着第二次工业革命的开始。电能由于能够便捷运输和使用，直至今日依旧是人们日常生活中最重要的能量来源。如图是某手机充电器的铭牌，额定情况下输出电压5V，输出直流3A。当该充电器给手机充电时，下列说法正确的是（　　）
A．充电时，充电器功率约为15W
B．充电时，每秒约有15个电子穿过电池正极
C．充电时，若电池容量为6000mAh，在电量耗尽后再充电，约四小时可以充满
D．为了缩短充电时间，可以换输出电压更大的充电器对该手机充电
10．一台直流电动机的电阻为R，额定电压为U，额定电流为I，当其正常工作时，下述正确的是（　　）
A．电动机所消耗的电功率I2R
B．t秒内所产生的电热为UIt
C．t秒内所产生的电热为t
D．t秒内输出的机械能为（U－IR）It
11．关于用电器的额定功率和实际功率，下列说法中正确的是（　　）
A．额定功率大的用电器，其实际功率一定大
B．实际功率大的用电器，其额定功率一定大
C．额定功率大的用电器，单位时间内电流做功一定多
D．实际功率大的用电器，单位时间内电流做功一定多
12．如图为某扫地机器人，已知其工作的额定电压为15V，额定功率为30W，充电额定电压为24V，额定电流为0.5A，电池容量为2000mA·h，则下列说法中错误的是（　　）
A．机器人充满电大约需要4h
B．电池容量是指电池储存电能的大小
C．机器人正常工作时的电流为2A
D．机器人充满电后连续工作时间约为1h
13．某家用电热水壶铭牌如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．电热水壶的额定电流为5 A
B．电热水壶的额定电流为2 A
C．电热水壶工作十分钟消耗的电能为6.6×105 J
D．电热水壶工作十分钟消耗的电能为1.1×104 J
14．—直流电动机所加电压为U．电流为I．线圈内阻为R。当它工作时，下列说法中错误的是（ ）
A．电动机的输出功率为 B．电动机的发热功率为
C．电动机的输出功率为 D．电动机的功率为
15．机动车的尾气含有铅等大量有害物质，并且也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等特点，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下表，已知蓄电池储存的电能等于其容量与输出电压的乘积，则下列说法正确的是（　　）
规格 后轮驱动直流电动机
车型：电动汽车 电动机额定输出功率：1675W
整车质量：2150kg 额定转速：600r/min
蓄电池（容量：800A·h，输出电压：U≥36V） 额定工作电压/电流：36V/50A
A．电动机正常工作时消耗的电功率为1675W
B．电动机的内阻为0.05Ω
C．蓄电池充满电后储存的电能不小于2.88×108J
D．蓄电池充满电后在额定功率下连续行驶的时间不小于16h
二、解答题
16．有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：
（1）电动机正常工作时的输出功率；
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
17．一提升重物用的直流电动机工作时的电路如图所示。电动机线圈电阻，电路中另一电阻，直流电压，电压表示数。求：
（1）通过电动机的电流大小；
（2）内线圈上产生的热能；
（3）内电动机转化的机械能；
（4）若电动机以匀速竖直向上提升重物，不计空气阻力，求该重物的质量。（重力加速度）
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
AC．电动机为非纯电阻，则直流电机正常工作时不能由欧姆定律求电流，
，
故AC错误；
B．直流电机正常工作时，电功率为
即电动机的电功率为UI，故B错误；
D．对电动机由能量守恒有
则直流电机正常工作时的效率为
故D正确；
故选D。
2．B
【解析】
【详解】
由题意知R1=R2=R3=R，P1=10W，P2=10W，P3=2W。由图知，R2与R3并联，则两端电压相等，根据
可知R2与R3所消耗的功率一样，因R2与R3本身允许的最大功率分别是10W和2W，则R2、R3在电路中允许最大功率只能都是2W，否者会超过R3的允许功率。又把R2与R3看成一个并联电阻R'，则电路就是R1与R′串联，故电流相等，根据
可知R1与R'所消耗功率之比为。由题知，三个电阻R1，R2，R3的阻值相同，R2与R3的并联值，所以，所以R1上消耗的功率是并联电阻R'上的两倍。若R2、R3的功率都为2W，则R'的功率即为
2W+2W=4W
则R1的功率为
2×4W=8W<10W
所以总功率最大为
2W+2W+8W=12W
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
根据焦耳定律的内容知Q＝I2Rt，只有在纯电阻电路中，欧姆定律才适用，热量的公式才可以变形为Q＝UIt，，所以最普遍适用的公式为Q=I2Rt．故C正确，ABD错误；
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
通电后半导体材料的温度逐渐升高，由图像可知，半导体的电阻率先变小，后变大，由电阻定律可知，半导体材料的电阻R先变小后变大，电源电压U不变，由电功率公式
知半导体材料的电功率先增大后减小，故①正确，②错误；
由图像可知，在0~t1这区间里电阻R随温度升高而减小；在t1~t2这区间里电阻R随温度的升高而增大；在t2之后区间里电阻R随温度的升高而减小．在家庭电路中电压不变，电热器的电功率
可知电阻器的发热功率与电阻成反比．在温度升到t1前，电阻R随温度的升高而减小，功率增大，温度升高更快；温度一旦超过t1，电阻R随温度的升高而增大，功率减小，放出热量减小，温度升高变慢，当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2间的某一值不变，保持稳定，故③错误，④正确；
所以①②③④中，只有①④是正确的。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
设两根完全相同的电阻丝电阻为R，则第一次将两根电阻丝串联，两端加电压U时，经t1时间产生的热量为
第二次将两根电阻丝分别均匀拉长一倍后电阻丝电阻为，因为长度变为原来的二倍，由于体积不变，故横截面积变为原来的一半，则
之后再并联，两端加相同的电压U，经t2时间产生的热量为
解得
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
按照每晚空调持续制冷计算，空调消耗的电能为
同样时间电风扇消耗的电能为
空调消耗的电能是电风扇消耗电能的倍数为
根据题意，夏天的空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行，平均功率略小于制冷功率，消耗的电能略小于持续制冷消耗的电能，所以最接近的为C选项20倍，故C正确；ABD错误。
故选C。
7．D
【解析】
【详解】
AB．每秒喷出水的质量为,抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功为
故AB错误；
C．水泵的输出能量转化为水的机械能，则
而水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，则
故C错误；
D．电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为
而电动机的电功率为
由能量守恒可知
联立解得
故D正确；
故选D。
8．C
【解析】
【详解】
A．匀速行驶时，有
则电动自行车的输出功率为
故A错误；
B．匀速行驶时的最大速度为
故B错误；
C．额定电压下，将完全没电的电池充满电需要耗电
故C正确；
D．电动自行车每行驶10km，需要的钱数为
小汽车每行驶10km，需要的钱数为
骑该电动自行车比开小汽车每行驶10km节省
故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
A．充电时，充电器功率约为
A正确；
B．充电时，每秒穿过电池正极的电子个数为
B错误；
C．充电时，若电池容量为6000mAh，在电量耗尽后再充电，充电时间为
C错误；
D．换输出电压更大的充电器对该手机充电，可能损坏手机，D错误。
故选A。
10．D
【解析】
【详解】
A．电动机所消耗的电功率为
故A错误；
BC．根据焦耳定律得t秒内所产生的电热为
故BC错误；
D．t秒内消耗的电功为
则t秒内输出的机械能为
故D正确。
故选D。
11．D
【解析】
【详解】
A．额定功率大的用电器，其实际功率不一定大，选项A错误；
B．实际功率大的用电器，其额定功率不一定大，选项B错误；
C．额定功率大的用电器实际功率不一定大，则单位时间内电流做功不一定多，选项C错误；
D．实际功率大的用电器，单位时间内电流做功一定多，选项D正确。
故选D。
12．B
【解析】
【详解】
A．机器人充满电大约需要
故A正确；
B．电池容量是指电池储存电荷量的大小，故B错误；
C．机器人正常工作时的电流为
故C正确；
D．机器人充满电后连续工作时间约为
故D正确。
本题选错误的，故选B。
13．AC
【解析】
【详解】
AB．电热水壶的额定电流
故A正确，B错误；
CD．电热水壶工作十分钟消耗的电能
故C正确，D错误。
故选AC。
14．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．电动机的总功率为
P=UI
由于是非纯电阻电路，故
所以电动机的输出功率为
故A符合题意；
B．电动机的发热功率，根据焦耳定律
P热=I2R
故B不符合题意；
C．电动机的输出功率
P出=P-P热=UI-I2R
故C不符合题意；
D．电动机的总功率为
P=UI
不为
故D符合题意。
故选AD。
15．BD
【解析】
【详解】
A．电动机正常工作时消耗的功率
故A错误；
B．电动机内阻上的发热功率
电动机的内阻
故B正确；
C．蓄电池充满电后储存的电能
故C错误；
D．充满电后在额定功率下连续行驶的时间
故D正确；
故选BD。
【点睛】
此题考查了速度，功和功率的计算及能量转化，关键是规律和公式的灵活运用，并注意能量守恒定律的运用，计算过程注意单位的换算；此题同时考查学生从图表中获取信息的基本能力。
16．（1）1.5W；（2）8W
【解析】
【详解】
（1）电动机不转时可视为纯电阻元件，则其线圈电阻为
若把电动机接入2V电压的电路中，则
（2）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，则
17．（1）20A；（2）200J；（3）2000J；（4）100kg
【解析】
【详解】
(1)由电路中的电压关系可得电阻R上电压
UR=U－UV＝(160－110)V=50V
流过电阻R的电流
即通过电动机的电流
IM=IR=20A
(2) 1s内线圈上产生的热能
Q==200J
(3) 电动机电压
UM=UV=110V
内输入电动机的电能
W电=IMUMt=2200J
则内电动机输出的机械能
E机=W电-Q
带入可得
E机=2000J
(4)又因
P出=mgv
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