高中物理粤教版选修3-1自我检测2.5电功率 Word版含解析

　电功率

1.对于纯电阻用电器,下列说法中正确的是(　　)
A.如果额定功率相同,额定电流大的用电器的电阻大
B.如果额定功率相同,额定电流大的用电器的电阻小
C.如果额定电压相同,额定电流大的用电器的电阻大
D.如果额定电流相同,额定功率大的用电器的电阻小
答案:B
解析:由公式P=I2R、P=U2R、R=UI知,R=PI2、R=U2P,由此确定,选项B正确.
2.标有“220 V　40 W”的电脑、电扇、电烙铁都正常工作5 min,它们产生的热量(　　)
A.一样多　　　　　　　　B.电脑最多
C.电扇最多 D.电烙铁最多
答案:D
解析:三个用电器的电功率相同,5 min内消耗的电能相同,而电烙铁的电能全部转化成了电热,故选D.
3.下列关于电功的说法中,错误的是(　　)
A.电流做功的过程,就是电能转化为其他形式能的过程
B.电流做功消耗的能量由电源供给
C.电功就是电能
D.导体内电场力对自由电荷的定向移动所做的功就是电功
答案:C
解析:由电功的物理意义可以知道,选项A、D的说法正确;电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程,比如,电源给灯泡供电,灯泡发光的能量来源于电池内储存的化学能,选项B的说法正确;电功不是电能,而是通过做功的过程实现能量的转化,选项C错误.
4.白炽灯的灯丝断了后,轻摇灯泡,可以将断了的灯丝搭上,若将这只灯泡再装入原电路中,其亮度(　　)
A.比原来亮些 B.比原来暗些
C.与原来一样亮 D.都有可能
答案:A
解析:白炽灯的灯丝断了以后,如果再接上,灯丝的长度变短,由欧姆定律知,灯丝的电阻变小,在工作电压不变的条件下,由公式P=U2R知,灯泡消耗的电功率变大,故灯泡变亮,选项A正确.
5.功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60 W 的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近(　　)
A.8×108 kW·h B.8×1010 kW·h
C.8×1011 kW·h D.8×1013 kW·h
答案:B
解析:用2只各为10 W的LED灯代替白炽灯,节省功率2(60-10) W=0.1 kW,设白炽灯每天点亮5小时,则一天节省0.1 kW×5 h=0.5 kW·h,一年365天,全国近14亿人口,约4亿个家庭,则这4亿个家庭一年节省4×108×365×0.5 kW·h=7.3×1010 kW·h,最接近B选项.
6.(多选)关于计算电功率的三个公式P=UI,P=I2R,P=U2R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.第一个公式只适用于纯电阻电路,后两个公式普遍适用
D.三个公式的适用范围与电路的连接方式无关
答案:BD
解析:三个计算电功率的公式中,P=UI是普遍适用的,在任何电路中,均可以用该公式计算电功率,而P=I2R和P=U2R只适用于纯电阻电路.另外,电路的连接方式并不影响电路中用电器的性质,选项B、D正确.
7.(多选)把标有“220 V　100 W”的A灯泡和“220 V
200 W”的B灯泡串联后接入220 V的电路中,如果导线电阻忽略不计,不考虑温度对电阻的影响,则有(　　)
A.A、B两灯泡的电阻之比为RA∶RB=1∶2
B.A、B两灯泡在串联电路中的电压之比为UA∶UB=2∶1
C.A、B两灯泡在串联电路中消耗的功率之比为PA∶PB=2∶1
D.A、B两灯泡在串联电路中相同时间内产生的热量之比为QA∶QB=1∶2
答案:BC
解析:由P=U2R得RA=U2PA,RB=U2PB,所以RA∶RB=PB∶PA=200∶100=2∶1,故A错;串联后:UA∶UB=RA∶RB=2∶1,PA∶PB=RA∶RB=2∶1,故B、C对;QA∶QB=RA∶RB=2∶1,所以D错.
能力提升
8.(多选)如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线;直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线.将这个电阻分别接到a、b两电源上,那么(　　)
A.R接到b电源上时电源的效率高
B.R接到b电源上时电源的输出功率较大
C.R接到a电源上时电源的输出功率较大,但电源效率较低
D.R接到a电源上时电阻的发热功率较大,电源效率也较高
答案:AC
解析:由图象可知,电源a给电阻R供电时,R两端的电压大,通过R的电流大.由 P出=IU外知,R接到a电源上,电源的输出功率大.因为电源的效率η=IU外IE=RR+r,由于η=11+rR,而ra>rb,所以电源a的效率低,选项A、C正确.
9.(多选)如图所示,电阻R=20 Ω,电动机的线圈电阻R'=10 Ω.当开关断开时,电流表的示数是I,电路消耗的电功率为P,当开关闭合后,电动机正常工作.若保持电路两端的电压U不变,电流表的示数I'和电路消耗的电功率P'应是(　　)
A.I'=3I　　B.I'<3I C.P'=3P　　D.P'<3P
答案:BD
解析:设电动机正常工作时电流为I0,由于UI0>I02R',则U>I0R',变形为I0<UR'=2I,则电路中总电流I'=I+I0<3I,电路消耗电功率P'=UI'<3UI=3P.
10.如图所示,电源的电动势为50 V,电源内阻为1.0 Ω,定值电阻R=14 Ω,M为直流电动机,电枢电阻R'=2 Ω,闭合开关,电动机正常运转时,电压表示数为35 V,求在100 s时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少?
答案:5.0×103 J　3.3×103 J
解析:由题设条件知,电源内阻r和定值电阻R上的电压之和为E-U,所以电路中的电流
I=E-UR+r=50-3515+10 A=1.0 A
在100 s内电源做的功为
W=EIt=50×1×100 J=5.0×103 J
在100 s内电动机消耗的电能为
E1=UIt=35×1×100 J=3.5×103 J
在100 s内电动机电枢上产生的内能为
Q=I2R't=12×2×100 J=200 J
在100 s内电动机上转化为机械能的部分
ΔE=E1-Q=3.5×103 J-200 J=3.3×103 J.
11.如图所示,R1=8 Ω,电源的电动势E=8 V,内阻r=2 Ω.R2为变阻器,问:
(1)要使变阻器获得的电功率最大,则R2的值应是多大?这时R2的功率多大?
(2)要使R1得到最大的电功率,R2的取值多大?R1的最大功率多大?这时电源的效率是多少?
答案:(1)10 Ω　1.6 W
(2)0　5.12 W　80%
解析:(1)把R1看成是电源内阻的一部分,这样内阻就是R1+r,利用电源输出功率最大的条件,可以求出.
当R2=R1+r=8 Ω+2 Ω=10 Ω时,R2有最大的功率P2=E24(R1+r)=E24R2=824×10 W=1.6 W.
(2)因为R1是定值电阻,所以流过R1的电流越大,R1的功率就越大,
因为R1与R2是串联,当R2=0时,电路中有最大电流I=ER1+r=88+2 A=0.8 A
所以R1有最大功率
P1=I2R1=0.82×8 W=5.12 W
这时电源的效率为
η=R1R1+r×100%=88+2×100%=80%.
12.如图所示,电解槽A与电炉丝R并联后接到电源上,电源电动势E=120 V,内阻r=1 Ω,电炉丝电阻R=19 Ω,电解槽电阻r'=0.5 Ω.已知S1、S2都闭合时电炉消耗的功率为475 W(电炉电阻可看作不变).试求:
(1)此时流过电解槽的电流大小;
(2)此时电解槽中电能转化成化学能的功率.
答案:(1)20 A　(2)1 700 W
解析:(1)电炉中电流IR=PR=47519 A=5 A
路端电压为U=IRR=5×19 V=95 V
干路电流为I=E-Ur=120-951 A=25 A
通过电解槽的电流为IA=I-IR=20 A.
(2)电解槽消耗的电功率
PA=IAU=20×95 W=1 900 W
电解槽内阻损耗热功率
P热=IA2r=202×0.5 W=200 W
电解槽转化成化学能的功率
P化=PA-P热=1 700 W.