3.3电功与电热 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）必修第三册 3.3 电功与电热 同步练习
一、单选题
1．1866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
2．为了更好适应市场需求，长安公司推出某新能源纯电版汽车，该电动汽车的质量为、其电池每次充满电后的总电能为。某次汽车电池电能耗尽时，采用直流充电桩对汽车进行充电，充电的平均电流为、平均电压为，需要用时才能将电池充满电。当汽车在平直道路上以的额定输出功率行驶，其最大车速为，重力加速度取，假设汽车所受阻力与汽车的速率成正比。根据以上信息，下列说法中正确的是（　　）
A．当汽车电池电能耗尽后，直流充电桩对汽车的充电效率为92%
B．当汽车的输出功率减半，汽车在平直道路上行驶时的最大车速也会减半
C．若汽车以额定输出功率行驶，当车速为时，汽车的加速度约为
D．若汽车以额定输出功率行驶，当车速为时，汽车的加速度为
3．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是（　　）
A．电动机的内电阻为0.5 Ω
B．电动机的内电阻为7.5 Ω
C．电动机的输出功率为30 W
D．电动机的输出功率为22 W
4．电动汽车、电动自行车由于节能环保及良好的操控性能，越来越被大家认可，但其安全性也引起了大家的关注.某电动汽车的电池组是由约8000个锂电池串并联组成，其部分参数如下表：
最大储能 额定输出功率 额定输出电压 电池组内阻
20kW 400V 0.04～0.12Ω
下列相关说法正确的是（　　）A．电池组的额定输出电流为5A
B．该车以额定输出功率持续行驶的时间小于2.5h
C．该电池组充满电所储存的能量约为
D．若电池组输出端短路，则瞬间热功率最大可达到400kW
5．11月4日，大连市突发新冠疫情，全市人民众志成城，同心战“疫”，辽宁省各市、县派出近千人的医护人员驰援大连，大连及全省的战“疫”精神传遍全国。在疫情期间，智能机器人被广泛应用各个领域。下表数据是某配送机器人工作的参数。
参数 额定电压 额定电流 机器人净重 最大承载量
数据 50V 2A 100kg 100kg
配送机器人满载时，匀速行驶的速度为7.2km/h，此时配送机器人以额定功率工作，所受阻力为总重量的0.02倍，g=10m/s2，则配送机器人的内阻为（　　）A．2.5Ω B．5Ω C．10Ω D．15Ω
6．如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为10 A
B．电动机线圈电阻上的发热功率为2 W
C．电源的输出功率为60 W
D．电动机的输出功率为16 W
7．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图所示为某款扫地机器人，已知其电池是容量为3000mA·h的锂电池，额定工作电压为15V，额定功率为30W，则下列说法正确的是（　　）
A．题中“mA·h”是能量的单位
B．扫地机器人正常工作时的电流是2A
C．扫地机器人充满电后可以工作的时间约为2h
D．扫地机器人储存的电能大约是2000J
8．某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220V电压下工作。下列说法正确的是（　　）
额定电压 220V
额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
A．开关、都闭合时电吹风吹冷风
B．吹热风时通过电热丝的电流为4A
C．吹热风时电热丝的功率为990W
D．该电吹风中电动机的内电阻为
9．如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导体a、b，单位体积内的自由电子数相等，横截面积之比，已知流经导体a的电流为0.16A，电子的电荷量e=1.6×10-19C，下列说法正确的是（　　）
A．5s内有个自由电子通过导体a的横截面
B．a、b的电阻之比
C．自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比
D．相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比
10．很多城市推出微公交小型租赁电动车，这为个性化绿色出行又提供了一种方案。某种型号微型电动车为零排放的纯电动汽车，其相关的性能参见表格，已知一次完全充电约需8小时，使用电能的价格约为每度电0.8元。电池内阻和充电电路总电阻均很小，可忽略不计，在计算过程中不考虑各种能量转化的效率，下列说法正确的是（　　）
电池充电电压 220V
电池电动势 12V
电池输出最大机械功率 22kW
电池容量 260A h
充电电压 220V
最大时速 72km/h
充满电后最多行驶路程 80km
A．充电电流为150A
B．充满电后储存的电能为3120J
C．折合每公里的电能成本约为0.03元
D．最大速度行驶时的受到阻力约为306N
11．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
12．如图，便携式小风扇用可充电直流电源连接电动机驱动，电源电动势为E、内阻为r，电动机内部电阻为，电动机正常工作时，回路电流为I，则（　　）
A．t秒内电源的总功为
B．电动机的额定电压为
C．电动机将机械能转化为电能
D．通过电动机电流做功功率大小为
13．某型号玩具小车的电动机额定工作电压为5V，工作电流为200mA，车上装有的太阳能电板，可用太阳能电板为该模型的电池供电。已知太阳辐射的总功率约为，太阳到地球的距离为，假设太阳光传播到达地面约有40%的能量损耗，小车的太阳能电板的光电转化效率为16%，若垂直电板光照6h，则该玩具小车可工作时间约为（　　）
A．4h B．6h C．8h D．10h
14．如图，为一直流电动机，电动机的线圈绕组的电阻为，电阻为，电源的电动势为电源的内阻忽略不计。当电动机正常运转时，直流电动机两端的电压为，此时通过电动机的电流为（　　）
A． B． C． D．
15．下列家用电器中，正常工作时电流最大的是（　　）
A． 电热蚊香器 B． 电风扇
C． 台灯 D． 电热水壶
二、填空题
16．某段陡峭的河床，上、下游水面高度差为2.0m，上游河水水速为2.0m/s，水面宽为4.0m，平均水深为1.0m，若将该段河水的机械能全部转化为电能，发电功率可达______kW。发电时若发电机输出功率仅为上述功率的一半，一昼夜发电机输出电能约为______kW h。（取两位有效数字）
17．2020年10月20日，世界上第一个公里级别的商用超导电缆在上海市徐汇区正式启用。已知该电缆总长1.2公里，输送的电流和电压分别为2000A和35kV。于是该电缆输电的功率为______W。在超导状态下，整根电缆的总电阻不超过10-12Ω。可知用这根电缆输电时，其损耗功率的上限为______W。
18．热功率
（1）定义：______内的发热量称为热功率。
（2）公式：P热＝I2R。
三、解答题
19．电动机是将电能转换成机械能的一种装置，在生产生活中有着广泛的应用。如图所示电路中，电动机的内阻，电源电动势、内阻，小灯泡规格为“”。闭合开关S，电路稳定后，小灯泡恰好正常发光。求：
（1）电源的输出功率；
（2）电动机的效率。
20．如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G＝500 N，电源电动势E＝90 V，电源内阻r＝2 Ω，不计各处摩擦，当电动机以v＝0.6 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，求：
（1）电动机消耗的总功率；
（2）电动机线圈的电阻；
（3）电动机的效率。
21．如图甲所示为“风光互补路灯”的外形图，图乙所示是该路灯系统的简化电路原理图，光控开关S白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上与触点b接触，给路灯供电。太阳能电池板在晴天时每天可接收太阳能6kW·h，能使“24V；15W”的路灯正常工作6天（路灯平均每天工作8h）。则：
（1）该路灯正常工作时的电流是多少
（2）该路灯正常工作一天消耗的电能是多少千瓦时
（3）太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率
22．你认为家庭电路中用户的总功率（所有用电器）确定后，干路和各用电器支路的输电线应该如何选择？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【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。
2．C
【详解】
A．当汽车电池电能耗尽后，直流充电桩对汽车的充电效率为
故A错误；
B．由题意，汽车以最大速率行驶时所受的阻力大小为
汽车以最大速率行驶时的输出功率为
当汽车的输出功率减半时，汽车在平直道路上行驶时的最大车速会变为原来的，故B错误；
CD．若汽车以额定输出功率行驶，当车速为时，汽车的加速度大小为
故C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
AB．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V，根据欧姆定律
可得电动机的内阻为
故AB错误；
CD．重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V，电动机的输出功率为
故C错误D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A. 根据
故A错误；
B．根据
故B正确；
C．该电池组充满电所储存的能量约为
故C错误；
D．若电池组输出端短路，则瞬间热功率最大可达到
故D错误。
故选B。
5．B
【详解】
由
得
机器人内阻满足
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律有
解得
A错误；
B．电热机的热功率
B错误；
CD．电动机的输入功率
电动机的输出功率
C错误D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．题中“mA·h”是电荷量的单位，故A错误；
B．扫地机器人正常工作时的电流
I＝＝2A
故B正确；
C．扫地机器人充满电后可以工作的时间
t＝＝＝1.5A
故C错误；
D．扫地机器人额定功率30W，根据
E＝W＝Pt＝30×5400J＝162000J
故D项错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．开关、都闭合时，电热丝工作，电吹风吹热风，故A错误；
BC．吹热风时电热丝的功率为
通过电热丝的电流为
故B正确，C错误；
D．若电动机是纯电阻，电阻为
但电动机是非纯电阻，所以内阻不等于440Ω，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
A．5s内通过导体a的横截面的自由电子数为
故A正确；
B．根据电阻定律可得a、b的电阻之比为
故B错误；
C．根据电流的微观表达式
可得自由电子在导体a和b中的定向移动速率之比为
故C错误；
D．根据焦耳定律可得相同时间内导体a和b产生的焦耳热之比为
故D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．根据题意可知，电池的充电功率为
电池内阻不计，则充电电流为
故A错误；
B．充满电后储存的电能为
故B错误；
C．根据题意可知，一次充电消耗的电能为
折合每公里的电能成本约为
故C正确；
D．最大速度行驶时，机械功率最大，且阻力等于牵引力，根据公式
解得
则最大速度行驶时的受到阻力约为，故D错误。
故选C。
11．D
【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。
12．A
【详解】
A．t秒内电源的总功
A正确；
B．电动机为非纯电阻用电器，不适用欧姆定律，电动机的额定电压不等于，选项B错误；
C．电动机消耗的电能转化为机械能和内能，C错误；
D．通过电动机电流做功功率即为电功率大于热功率，D错误。
故选A。
13．C
【详解】
由于太阳辐射为球面状，则单位面积上接收的功率
P = ，S = 4π × (1.5 × 1011)2m2
垂直电板光照6h，玩具小车吸收太阳能后转化成的电能为
E = P × 60% × 16% × 0.01 × 6 × 3600
玩具小车的电动机消耗的功率为
P0 = UI = 5 × 0.2W = 1W
则玩具小车最长可工作时间约为
t = = 3.84 × 1025s = 8h
故选C。
14．B
【详解】
根据闭合电路欧姆定律可知
所以电阻上的电压为
根据欧姆定律得电路中的电流为
即通过电动机的电流为 ，ACD错误，B正确。
故选B。
15．D
【详解】
题中电热水壶的电功率最大，根据
家庭用电的电压相同，可知电热水壶的电流最大，故Ｄ正确，ABC错误。
故选D。
16． 172.8 2.1×103
【详解】
[1]取时间t=1s，河水流过的距离
水的质量为
则发电功率为
[2]发电机输出功率为
所以一昼夜发电机输出电能为
17． 7×107 4×10-6
【详解】
[1]该电缆输电的功率为
[2]损耗功率的上限为
18．单位时间
【详解】
略
19．（1）3.5W；（2）90%
【详解】
（1）根据小灯泡恰好正常发光，可得电路中电流
电源外压
电源的输出功率
解得
（2）电动机的电压
电动机的电功率
电动机的热功率
电动机的效率
解得
20．（1）400 W；（2）4 Ω；（3）75%
【详解】
（1）由题意知此时电路中的电流
I＝5 A
则电源的总功率
P＝EI＝90×5 W＝450 W
电源的内功率为
则电动机消耗的总功率为
（2）由题意知，电动机的输出功率为
所以电动机热功率为
解得
（3）电动机的效率为
21．（1）0.625A；（2）0.12kW·h；（3）12%
【详解】
（1）由
P=UI
可得，路灯正常工作时的电流
I==A=0.625A
（2）路灯正常工作时的功率
P=15W=0.015kW
该路灯正常工作一天消耗的电能
W=Pt=0.015kW×8h=0.12kW·h
（3）路灯正常工作6天消耗的电能是
W电=nW=6×0.12kW·h=0.72kW·h
太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率
η=×100%=×100%=12%
22．干路的输电线应该大于各用电器支路的输电线
【详解】
家庭电路中用户的总功率确定后，由于干路的电流大于各用电器支路的电流，所以干路的输电线应该大于各用电器支路的输电线。
答案第1页，共2页
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