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．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，闭合开关S，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0.50A和2.0V，重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V，电压表、电流表均为理想电表，则这台电动机正常运转时的输出功率为（　　）
A．32W B．44W C．47W D．48W
2．随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活。随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展。截至2017年底，我国自主研发了各类用途的数百款纯电动汽车，保有量以百万计。纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量。下表是某款电动汽车的蓄电池参数，据此下列说法正确的是（　　）
电池只数 100只
电池容量/只
充电参数（电压/电流） 420V，20A
放电时平均电压/只 3.3V
A．电池从完全没电到充满电所需时间为12h
B．电池容量的单位就是能量单位
C．该电池组充电时的功率为8.4×103W
D．该电池组充满电时的能量约为8.4×103J
3．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
4．如图所示，一灯泡L和直流电动机M串联接入电压恒为10V的电路中，此时标有“3V 1.5W”字样的小灯泡L恰好正常发光，已知直流电动机的内阻。下列说法正确的是（　　）
A．电动机的输入功率为1.5W
B．电动机的输出功率为2.5W
C．整个电路消耗的功率为5W
D．电动机的效率约为83.3%
5．某款移动充电宝的部分相关参数如图所示。小张同学通过网络查阅得知，额定容量是由制造商标定的移动电源可输出容量。下面说法错误的是（　　）
产品型号 A5
电池容量 3.7V20000mAh（74Wh）
额定容量 13000mAh（5V=1A）
输入接口 MicroUSB
输出接口 USB-A/MicroUSB
输入 BC5.0V/2.4A（Max）
输出 2DC5.0V/2.4A（3.5AMax）
A．20000mAh指的是充电宝能够储存72000C的电荷量
B．74Wh指的是充电宝能够储存266400J的电能
C．该充电宝理论上可以按最大电流输出约5.71h
D．输入接口的输入功率为12W
6．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
7．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
8．小陶同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如下表所示，则这些电器一天消耗的电能约为（　　）
电器 消耗功率/W 每个工作时间/h 个数
电茶壶 2000 1 1
空调 1200 3 2
电视机 100 2 1
节能灯 16 4 6
路由器 9 24 1
A．1.0×103W B．3.6×105J
C．1.0×106W D．3.6×107J
9．某教室中有一台电风扇，其电动机内电阻是，接上的恒定电压后，电风扇正常工作，消耗的总功率是。下列说法正确的是（　　）
A．通过电风扇电动机的电流为 B．通过电风扇电动机的电流为
C．电风扇输出的机械功率为 D．电风扇输出的机械功率为
10．阻值分别为2 Ω、4 Ω、8 Ω的三个电阻R1、R2和R3如图连接，电路中a、b两点间电压恒定，当R1功率为2 W时，R3的功率为（　　）
A．0.5 W B．1 W C．4 W D．8 W
11．国产某5G手机电池容量为4100mA·h，待机时间为22d（天），用超级快充装置对其充电时的电功率为66W。由此可估算手机电池（　　）
A．待机时的电压 B．待机时的电流
C．快充时的电流 D．快充过程获得的电能
12．2021年11月17日，华为发布新品MateX2典藏版，该手机配备12GB内存，512GB存储，预装HarmonyOS2系统，手机说明书如下（节选）．
手机类型 智能折叠手机、5G
屏幕分辨率 内屏：像紫外屏：
电池容量
标准电压（电动势）
电池类型 不可拆卸电池
待机时间
工作时间
关于MateX2的说法正确的是（　　）A．该电池的容量为
B．该手机工作时的电流为
C．该电池储存的电能
D．该电池通过静电力做功将其他形式的能转化为电能
13．扫地机器人是一种智能家用电器，其主要原理是利用自身携带的小型吸尘部件对地面进行吸尘清扫，某品牌的扫地机器人的电机内阻为r，正常工作时输入电压为U，工作电流为I。以下说法正确的是（　　）
A．扫地机器人工作时，将电能全部转化为机械能
B．t时间内扫地机器人消耗的电能为UIt
C．工作电流
D．扫地机器人电机的输入功率为UI+I2r
14．如图所示的“52℃暖手充电宝”集暖手与移动充电两大功能于一体而受热捧，下表中列出了这种产品的几个主要参数：
产品名称 52℃暖手充电宝 重量 285g
尺寸 74×68.5×33.8（mm） 电池容量 5000
输入 DC5V/2.5A（最大） 输出 DC5V/2A（最大）
发热温度 52℃ 发热功率 2.0W
根据上述信息，下列说法正确的是（　　）A．5000的是能量单位
B．参数“DC5V”中“DC”指交流电
C．以最大电流给手机充电，充电宝最多能连续工作2个小时
D．该产品仅用作暖手，理论上可持续工作12.5小时
15．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
二、填空题
16．手持小风扇因便于携带而深受学生喜欢，某款手持小风扇的直流电动机额定电压，内阻，正常工作时，通过该电动机的电流为，则该电动机正常工作时的输入功率为__________，输出的机械功率为__________。
17．电功率
（1）定义：电流在一段电路中所做的功与通电_______之比。
（2）公式：P＝＝_____。
（3）单位：_____，符号为____。
（4）意义：表示电流做功的______。
18．雷雨天的闪电是雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场强到一定程度，空气被击穿形成的火花放电。若某次闪电，云和大地间的电压高达1亿伏，单位时间内通过云层和大地间空气层的电荷量约为5000C，则此次闪电消耗的功率约为______kW。若一户普通人家每月平均消耗电能100kW·h，则该闪电释放的能量可供这户人家使用______年。
三、解答题
19．为规范电动自行车管理，保障全市道路交通安全有序，芜湖市正开展电动车集中登记上牌工作。下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械能损耗。若该车在额定状态下行驶，求：
自重 40kg 额定电压 48V
载重 75kg 额定电流 12A
最大行驶速度 20km/h 额定输出功率 350W
（1）电动机在额定状态下工作时的电功率；
（2）电动机的内电阻。
20．一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过电动机的电流是0.2A，在30s内可将该物体匀速提升3m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，则电动机的输入功率和线圈的电阻大小
21．功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。一直流电动机，线圈电阻R＝2.0Ω，当它两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I＝0.50A。求此工作状态下，这台电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（保留三位有效数字）
22．在电阻两端加上稳定电压时，一段时间内通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J。若在相同时间内通过该电阻的电荷量为0.6C，则在其两端需加的电压和消耗的电能分别是多大？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
电动机停止转动时，电能完全装化为电热，电动机为一电阻，根据欧姆定律得
正常运转后，其输出功率为
故选A。
2．C
【详解】
A．电池从完全没电到充满电所需时间为
故A错误；
B．电池容量的单位是电量的单位，故B错误；
C．该电池组充电时的功率为
故C正确；
D．该电池组充满电时的能量为
故D错误。
故选C。
3．C
【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。
4．C
【详解】
A．小灯泡L恰好正常发光，其电压为额定电压3V，则电动机的电压为
小灯泡的额定电流是电动机的电流，有
则电动机的输入功率为
故A错误；
B．对电动机由能量守恒有
解得电动机的输出功率为
故B错误；
C．整个电路消耗的功率为
故C正确；
D．电动机的效率约为
故D错误；
故选C。
5．D
【详解】
A．20000mAh指的是能储存的电荷量为
故A正确；
B．74Wh指的是充电宝能够储存的电能为
故B正确；
D．该充电宝理论上可以按最大电流输出的时间为
故C正确；
D．输入口的最大电流为2.4A，电压为5.0V，故最大输入功率
输入功率可以小于12W，故D错误。
本题选错误项，故选D。
6．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。
7．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。
8．D
【详解】
根据W=Pt可得每天消耗的电能
(2000+1200×2×3+100×2+16×4×6+9×24）×3600J=3.6×107J
故选D。
9．B
【详解】
AB．正常工作时通过电动机的电流大小为
A错误，B正确；
CD．已知电动机正常时总功率为
电动机正常工作时热功率为
电动机正常工作时机械功率为
CD错误。
故选B。
10．A
【详解】
设a、b两点间电压为U，对R1有
解得
U=2V
则R3的功率为
故选A。
11．B
【详解】
AB．根据手机电池容量为4100mA·h以及待机时间为22d，根据
可求解待机时的电流，但是无法求解待机时的电压，选项A错误，B正确；
CD．根据题中条件无法求解快充时的电流，也不能求解快充过程获得的电能，选项CD错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．电池容量是指电池的存储电量，或电池能输出的总电荷量的多少；根据电荷量与电流关系
A错误；
B．该手机工作时的电流为
B正确；
C．电池储存的电能
C错误；
D．该电池是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能，D错误。
故选B。
13．B
【详解】
A．扫地机器人工作时，电动机内阻上会发热，故电能转化为机械能和内能，A错误；
B．据电功的定义可知，t时间内扫地机器人消耗的电能为UIt，B正确；
C．由于电动机为非纯电阻电路，故工作电流
C错误；
D．扫地机器人电机的输入功率为UI，D错误。
故选B。
14．D
【详解】
A．是电荷量的单位，故A错误；
B．参数“DC 5V”中“DC”指直流电的意思，故B错误；
C．由图示信息可知，充电宝的最大输出电流为2A，根据可知，以最大电流给手机充电，充电宝持续工作时间为
故C错误；
D．该充电宝储存的电能为
由图示信息可知仅用作暖手时的功率为2W，根据W＝Pt可得持续时间
故D正确。
故选D。
15．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。
16． 3 2.82
【详解】
[1]该电动机正常工作时的输入功率为
[2]该电动机正常工作时的发热功率为
该电动机正常工作时输出的机械功率为
17． 时间 UI 瓦特 W 快慢
【详解】
略
18． 5×108 115.7
【详解】
[1]P=UI==1×108V×5000C=5×108 kW
[2]此次闪电释放的电能为
W=Pt=5×1011J
一户普通人家一个月消耗的电能为
W1=100kW·h=3.6×108J
设该闪电释放的能量可供这户人家使用n年，则
解得
n=115.7
19．（1）576W；（2）1.57Ω
【详解】
（1）根据
代入数据得
（2）根据
代入数据得
20．0.6W，5Ω
【详解】
电动机的输入功率
电动机提升重物的速度
电动机提升重物的机械功率
则热功率为
解得
21．95.8%
【详解】
线圈电阻R＝2.0Ω，两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，通过线圈的电流I＝0.50A。
由热功率表达式
得线圈的热功率
而电动机的总功率为
则电动机的机械功率为
因此电动机将电能转化为机械能的效率是
22．6V，3.6J
【详解】
因通过电荷量0.3C时消耗的电能为0.9J，可得此时电压为
在相同的时间内通过该电阻的电荷量为0.6C，即此时电流为原来的2倍，即
据可知，电阻不变，此时电压为原来的2倍，即
消耗的电能为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页