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
1．一台电动机工作时的功率是，要用它匀速提升的货物，已知，则电动机提升货物的速度的大小为（　　）
A． B．
C． D．
2．重庆市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400W，LED灯功率为180W，若更换4000盏，则一个月（取30天，每天约10h）可节约的电能约为（　　）
A．9×102 kWh B．3×105kWh C．6×108 kWh D．1×1011 kWh
3．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
4．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
5．充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电．充电宝的铭牌通常标注的是“”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量．机场规定：严禁携带额定能量超过的充电宝搭乘飞机．根据以下充电宝铭牌，不能带上飞机的是（　　）
A．“”和“” B．“”和“”
C．“”和“” D．“”和“”
6．在如图所示的电路中，为电阻箱，M为电动机，电动机的铭牌上标有“，”的字样，闭合开关S，调节电阻箱，当时，电动机恰好正常工作。已知电源电动势，电动机线圈的电阻。下列说法正确的是（　　）
A．电路的路段电压为 B．电源的输出功率为
C．电动机输出的机械功率为 D．电源内阻为
7．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
8．扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是（　　）
A．
B．经过时间t，电动机消耗的电能
C．经过时间t，电动机产生的热量
D．电动机输出的机械功率为
9．一台电动机的额定电压是220V，规定电流是5A，线圈电阻为0.5 ，则此电动机正常工作时每秒产生的热量为（　　）
A．25J B．12.5J C．110J D．1100J
10．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
11．2020年10月，某公司宣称其旗舰手机系列计划全面采用石墨烯电池技术。石墨烯电池充电速度极快，额定电压为3.7V、容量为3000mA·h的石墨烯电池能在30分钟内充满。下列说法正确的是（　　）
A．3000mA·h是该电池储存的电能
B．3.7V是该电池的电动势
C．该电池储存的电能为11.1kW·h
D．充电电流为0.2A
12．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
13．如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L标有“2V，0.4W”，开关S接1，当变阻器调到R=4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则下列判断正确的是（　　）
A．电源内阻为10Ω B．电源效率约为93.3%
C．电动机的正常工作电压为1V D．电动机的内阻为4Ω
14．两根相同材料做成的导体，若它们的横截面积之比为2∶1，长度之比为4∶1，则将它们串联起来通以相同的电流，在相同的时间内，它们产生的热量之比为（　　）
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶2 D．1∶4
15．某扫地机器人电池容量5000mA·h，额定工作电压15V，额定功率30W，则下列说法正确的是（　　）
A．扫地机器人的电阻是7.5Ω
B．扫地机器人正常工作时的电流是2A
C．题中mA·h是能量的单位
D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为5h
二、填空题
16．电功：
（1）实质：导体中的恒定电场对自由电荷的_______在做功。
（2）公式：W=_______。
（3）国际单位：_______，符号为_______。
（4）意义：电功是_______转化为其他形式的能的量度，即电功是多少就有多少_______转化为其他形式的能。
17．奇瑞轿车品牌作为芜湖人的骄傲，旗下研发的新能源汽车的组合电芯容量大，充电时间短。已知其中某一型号的电芯电容量为，则该电芯充满电时所带电荷量为___________C；若正常工作时电压为，则一次完全放电释放的电能为___________J。（结果保留两位有效数字）
18．如图所示电路，电阻、、。保持闭合，接通和断开时电源的总功率之比为9：5，则电源的内电阻为______，接通和断开时电流表的示数之比为______。
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．试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系？
21．如图甲所示的手持电风扇，因其小巧便携、可充电等特点深受人们的喜爱。下表为某品牌手持风扇的规格与参数。若该风扇正常工作时的功率为4.44W，根据表格信息
类型 手持风扇
额定功率 4.44W
电池容量 1800mAh
电源输出电压 3.7V
（1）求该风扇正常工作时的电流；
（2）若该风扇电动机的内阻为0.5Ω，求正常工作时电动机的发热功率；
（3）如图乙，商家海报上标注该风扇的使用时长为“3-8hours”，即使用时间最短为3小时，请通过计算说明该商家标注的此条信息是否合理？
22．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
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
要用它匀速提升的货物，则绳子的拉力为
根据
代入数据解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．B
【详解】
一个月可节约的电能为
故选B。
3．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。
4．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。
5．C
【详解】
A．额定能量为
故A不符合题意；
B．额定能量为
故B不符合题意；
C．额定能量为
故C符合题意；
D．额定能量为
故D不符合题意；
故选C。
6．C
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律，有
由于电动机恰好正常工作，代入数据，解得
则可得电路的路段电压为
A错误 ；
B．根据功率公式可得，电源的输出功率为
B错误；
C．根据电动机的功率关系
代入数据，可得
C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据，解得
又
解得
D错误。
故选C。
7．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。
8．D
【详解】
A.电动机是非纯电阻，欧姆定律不适应， 故A错误；
B．经过时间t，电动机消耗的电能 ，故B错误；
C．经过时间t，电动机产生的热量 ，故C错误；
D．电动机输出的机械功率为
故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
电动机正常工作时线圈电阻生热
所以每秒产生的热量为，ACD错误，B正确。
故选B。
10．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。
11．B
【详解】
A．该电池储存的电荷量
Q＝It＝3×3600C＝10800C
选项A错误；
B．3.7V为该电池的电动势，选项B正确；
C．该电池储存的电能
W＝Pt＝UIt=3.7×3×10－3kW·h＝1.11×10－2kW·h
选项C错误；
D．设充电电流为I，由
It＝Q
可知
I＝6A
选项D错误。
故选B。
12．D
【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。
13．B
【详解】
小灯泡的额定电流为
电阻为
A．当接1时
代入数据解得电源的内阻
r=1Ω
A错误；
B．电源的效率为
B正确；
CD．当接2时灯泡正常发光，流过的电流为
I=0.2A
电源内阻分的电压为
U=Ir=0.2×1V=0.2V
故电动机分的电压为
U动=E-UL-U=(3-2-0.2)V=0.8V
则电动机的内阻为
C、D错误。
故选B。
14．A
【详解】
两根相同材料做成的导体，若它们的横截面积之比为2∶1，长度之比为4∶1，根据
则
根据
则产生的热量之比为2∶1
故选A。
15．B
【详解】
A. 根据题中条件不能确定扫地机器人的电阻，A错误；
B. 扫地机器人正常工作时的电流是
B正确；
C. 题中mA·h是电量的单位，C错误；
D. 扫地机器人充满电后一次工作时间约为
D错误。
故选B。
16． 静电力 UIt 焦耳 J 电能 电能
【详解】
(1)[1]实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。
(2)[2]公式：W= UIt。
(3)[3][4]国际单位：焦耳，符号为J。
(4)[5][6]意义：电功是电能转化为其他形式的能的量度，即电功是多少就有多少电能转化为其他形式的能。
17．
【详解】
[1]根据
电芯充满电时所带电荷量为。
[2]完全放电释放的电能为
w
18． 0.3 9：4
【详解】
[1]保持S1闭合，S2接通时，外电路总电阻为
S2断开时，外电路总电阻为
由电源的总功率公式
总功率之比为9：5，得
代入解得
[2]根据电源的总功率公式P=I2(R+r)得
S2接通和断开时电流表的示数之比
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．见解析
【详解】
(1)串联电路中电流处处相等，即
根据电功率公式可得
，
则串联电路中
即串联电路中各导体消耗的电功率与它们的电阻成正比。
(2)并联电路中电压处处相等，即
根据电功率公式可得
，
则并联电路中
即并联电路中各导体消耗的电功率与它们的电阻成反比。
21．（1）I=1.2A；（2）P热=0.72W；（3）不合理
【详解】
（1）根据电功率公式得
P额=UI
得
I=1.2A
（2）根据热功率公式得
得
P热=0.72W
（3）由表知：q=1800mAh，由（1）知正常工作时电流为I=1.2A，设最短使用时间为t，则
q=It
得
故该商家标注的此条信息不合理。
22．（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%
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页