学业分层测评(十一)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于电功的说法中错误的是( )
A．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功
B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程
C．电流做功消耗的能量，由电源供给
D．电功就是电能
【解析】 根据电功的定义及特点，可以判断A、B、C均正确．电功是电能转化为其他形式的能的量度，功和能是不同的概念，D错误，故选D.
【答案】 D
2．(多选)关于计算电功率的三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝的适用范围，以下说法中正确的是( )
A．这三个公式的适用范围相同
B．第一个公式普遍适用，后两个公式只适用于纯电阻电路
C．第一个公式适用于无电阻的电路，后两个公式适用于有电阻的电路
D．三个公式的适用范围与电路串、并联的方式无关
【答案】 BD
3．有一只电风扇，标有“220 V 50 W”字样，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中，正确的是( )
A．Q＝U2·t/R B．Q＝Pt
C．Q＝(P/U)2·Rt D．以上三种方法均正确
【解析】 由于电风扇是非纯电阻电路，故A、B错误；由P＝UI得I＝，再由Q＝I2Rt知C正确．故选C.
【答案】 C
4．下列说法正确的是( )
A．家庭生活中，常说的“1度”电，指的是电功率的单位
B．功率是1千瓦的空调正常工作1个小时所消耗的电功是1度
C．1度等于1 000焦耳
D．1度等于3.6×106瓦
【解析】 “度”是电功单位，1度＝1 kW·h＝1×103 W×3 600 s＝3.6×106 J，故A、C、D错误；功率为1千瓦的空调正常工作1个小时消耗的电功为W＝Pt＝1 kW·h＝1度，B正确．
【答案】 B
5．图3-3-3中虚线框内是一未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U，测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是( )
图3-3-3
A．I2R B.
C．UI D．UI－I2R
【解析】 选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，而功率P＝UI总是适用的，C选项正确．
【答案】 C
6．要使电热器在单位时间内产生的热量减少一半，可以( )
A．R不变，使通过电热丝的I减小一半
B．U不变，使电热丝的R增大一倍
C．R不变，使电热丝两端的U减小一半
D．U不变，使电热丝的R增大为原来的倍
【解析】 电热器是纯电阻电路，电功率可表示为P＝UI＝＝I2R，故R一定时，电压U减半或电流I减半，则P变为原来的，故A、C错误；当U不变，R增大一倍时，P变为原来的，故B正确；当U不变，R增大到原来的倍时，P变为原来的，D错误．
【答案】 B
7．改革开放以来，我国人民生活水平和生活质量有了较大的改善，电冰箱、空调机、电视机等家用电器得到了普遍使用．下面列出了不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目，试判断正常工作时，其中功率最大的是( )
A．54 cm彩色电视接收机，工作电压170～240 V，工作频率50 Hz，额定功率85 W
B．BC-65B电冰箱，额定电压220 V，工作频率50 Hz，额定功率70 W，耗电量0.50 kW·h/24 h
C．FS-69电风扇，规格400 mm，额定电压220 V，工作频率50 Hz，额定功率65 W
D．KFR-33GW空调机，额定电压220 V，工作频率50 Hz，制冷/制热电流6.2 A/6.2 A
【解析】 显然正常工作时电视机的功率为85 W，电冰箱的功率为70 W，电风扇的功率为65 W，空调机的功率P＝UI＝1 364 W，因此，功率最大的是空调机，选项D正确．
【答案】 D
8．一根电阻丝，在通过2 C的电荷量时电功为8 J，若在相同的时间内通过4 C的电荷量，求电阻丝上的电流做的功和所加的电压分别是多少？
【解析】 设电阻丝的电阻为R，据W＝UIt＝Uq得U1＝4 V
在相同时间内通过的电荷量变为原来的2倍，
据I＝q/t知：I2＝2I1
又由欧姆定律I＝U/R得U2＝2U1＝8 V
电流的功W2＝U2I2t＝4W1＝32 J.
【答案】 32 J 8 V
[能力提升]
9．(多选)如图3-3-4所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V,12 W”的字样，电动机线圈的电阻RM＝0.50 Ω，若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是( )
图3-3-4
A．电动机的输入功率为12 W
B．电动机的输出功率为12 W
C．电动机的热功率为2.0 W
D．整个电路消耗的电功率为22 W
【解析】 由于灯泡正常发光，IL＝＝2 A，P总＝UI＝UIL＝24 W，故选项D错误；电动机的输入功率P入＝P总－P灯＝24 W－12 W＝12 W，故选项A正确；由P＝I2R知电动机的热功率为P热＝IRM＝2.0 W，故选项C正确；电动机的输出功率为P出＝P入－P热＝12 W－2 W＝10 W，故选项B错误．
【答案】 AC
10．一只灯泡标有“220 V,100 W”字样，将其接到110 V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有( )
A．灯泡的实际功率为50 W
B．灯泡的实际功率为25 W
C．通过灯泡的电流为额定工作电流的
D．通过灯泡的电流为额定工作电流的
【解析】 灯泡电阻为R＝＝ Ω＝484 Ω.
则灯泡的实际功率和通过的电流分别为
P′＝＝ W＝25 W，I′＝＝ A＝ A，是原来 A电流的，只有B正确．
【答案】 B
11．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图3-3-5所示．
图3-3-5
(1)此空调器运行1小时用去多少电能？
(2)其平均功率为多少？
【解析】 (1)1小时内消耗的电能为
E＝P1t1＋P2t2＝ kW·h＝1.5 kW·h.
(2)平均功率
P＝＝＝ W＝1.5 kW.
【答案】 (1)1.5 kW·h (2)1.5 kW
12．如图3-3-6所示，为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r＝1 Ω，电动机的输入电压为U＝5 V，电路中的电流为I＝1 A，物体A重20 N，不计摩擦力，求：
图3-3-6
(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
(3)10 s内，可以把重物A匀速提升多高？
(4)这台电动机的机械效率是多少？
【解析】 (1)根据焦耳定律，热功率为：
PQ＝I2r＝12×1 W＝1 W.
(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积
P入＝IU＝1×5 W＝5 W
输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率
P出＝P入－PQ＝5 W－1 W＝4 W.
(3)电动机输出的功率用来提升重物转化为机械功率，在10 s内P出t＝mgh，解得h＝P出t/mg＝ m＝2 m.
(4)机械效率η＝P出/P入＝80%.
【答案】 (1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80%
课时分层作业(十一) 焦耳定律
(15分钟 50分)
一、选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)
1．关于电功，下列说法中正确的有( )
A．电功的实质是电场力所做的功
B．电功是其他形式的能转化为电能的量度
C．电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大
D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
A [电场力移动电荷时对电荷所做的功叫电功，是电能转化为其他形式能的量度，A对，B、C、D错．]
2．(多选)关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是( )
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，而电功计算式W＝I2Rt＝t适用于纯电阻电路
C．非纯电阻电路中，UI＞I2R
D．Q＝I2Rt适用于任何电路
BCD [电功率越大，电流做功越快，但电路中产生的焦耳热不一定越多，故A错误；W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝只适用于纯电阻电路，由此推导出的公式W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路，B正确；在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以C正确；Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中焦耳热的计算，D正确．]
3．为使电热器在单位时间内产生的热量减少一半，下列措施可能的是( )
A．R不变，使通过电热丝的I减小一半
B．U不变，使电热丝的R增大一倍
C．R不变，使电热丝两端的U减小一半
D．U不变，使电热丝的R增大为原来的倍
B [电热器是纯电阻用电器，电功率可表示为P＝UI＝＝I2R，故R一定时，电压U减半或电流I减半，P将变为原来的，A、C错误；当U不变，R增大一倍时，P将变为原来的，B正确；当U不变，R增大到原来的倍时，P将变为原来的，D错误．]
4．一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如表所示．根据表中所提供的数据．计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，10 s内产生的热量为( )
额定容量
54 L
最高水温
75 ℃
额定功率
1 500 W
额定压力
0.7 MPa
额定电压
220 V
电器类别
Ⅰ类
A.1.5×104 J B．1.5×103 J
C．2.2×104 J D．2.2×103 J
A [电热水器为纯电阻电路，由Q＝W＝Pt得Q＝1.5×104 J．]
5．一根电阻丝，通过2 C电荷量所消耗的电能是8 J．若在相同的时间内通过4 C的电荷量，则该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )
A．4 V,16 J B．8 V,16 J
C．4 V,32 J D．8 V,32 J
D [设电阻丝的电阻为R，开始时所加电压为U1，则W1＝q1U1，即8 J＝2 C×U1，解得U1＝4 V．设后来所加电压为U2，消耗的电能为W2，则
I2＝＝
又I1＝＝
由此得I2＝2I1
所以U2＝2U1＝8 V，W2＝q2U2＝4×8 J＝32 J．]
6．如图3-3-4所示为一未知电路，现测得两个端点a、b之间的电阻为R，若在a、b之间加上电压U，测得通过电路的电流为I，则该未知电路的电功率一定为( )
图3-3-4
A．UI B．
C．I2R D．UI－I2R
A [该未知电路两端的电压是U，通过的电流是I，该未知电路的电功率一定是UI，选项A正确，选项D错误；未知电路可能不是纯电阻电路，则选项B、C错误．]
7．若不考虑温度对电阻的影响，关于一个标有“220 V 40 W”字样的灯泡，下列说法中错误的是( )
A．接在110 V的线路上，灯泡的功率为20 W
B．接在110 V的线路上，灯泡的功率为10 W
C．接在220 V的线路上，灯泡的功率为40 W
D．接在55 V的线路上，灯泡的功率为2.5 W
A [由P＝得R＝＝ Ω＝1 210 Ω.当U实＝110 V时，P实＝＝ W＝10 W，A错误，B正确；当U实′＝55 V时，P′实＝＝ W＝2.5 W，D正确；当U″实＝U额＝220 V时，P″实＝P额＝40 W，C正确．]
8．(多选)如图3-3-5所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的内阻R2＝10 Ω.当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，关于电流表的示数I和电路消耗的电功率P的式子正确的是( )
图3-3-5
A．I＝1.5 A B．I＜1.5 A
C．P＝15 W D．P＜15 W
BD [电路两端的电压为U＝I1R1＝0.5 A×20 Ω＝10 V．电动机是非纯电阻用电器，UI2＞IR2，所以I2＜＝1 A．电流表的示数I＝I1＋I2＜1.5 A，A错误，B正确；电路消耗的电功率为P＝U(I1＋I2)＜15 W，C错误，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共18分)
9．(8分)规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：
(1)接上220 V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；
(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．
[解析] (1)排气扇在220 V电压下正常工作电流I＝＝ A＝0.16 A，
发热功率P热＝I2R＝0.162×40 W＝1 W，
转化为机械能的功率P机＝P－P热＝(36－1) W＝35 W.
(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机相当于纯电阻，电能全部转化为内能，此时通过排气扇的电流I′＝＝ A＝5.5 A；电动机消耗的功率等于发热功率P′＝P热＝I′U＝5.5×220 W＝1 210 W.
由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈．
[答案] (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W
10．(10分)如图3-3-6所示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r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V.
图3-3-6
(1)求通过电动机的电流；
(2)求输入电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s的速度竖直向上匀速提升重物，求该重物的质量．(g取10 m/s2)
[解析] (1)UR＝U－UV＝160 V－110 V＝50 V
IR＝＝ A＝5 A
由R与电动机串联可得通过电动机的电流IM＝IR＝5 A.
(2)电动机的输入功率为P＝UVIM＝550 W.
(3)电动机的输出功率为P′＝P－Ir＝530 W
由P′＝Fv＝mgv得m＝＝53 kg.
[答案] (1)5 A (2)550 W (3)53 kg
