高中物理粤教版选修3-1 作业2.5 电功率 Word版含解析

　电功率
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1.中国是全球最大的家用电器生产和消费国．家用电器拥有量的迅速增长带来了巨大的能源消耗，同时也加重了对环境的污染．因此，我国通过制定和实施能效标准、推广能效标识制度来提高用能产品的能源效率，促进节能减排，减少对环境的污染．
如图是某型号空调的能效标识．其中，能效等级是依据能效比来划分的，目前中国的能效等级根据能效比由高到低依次分为1、2、3三个等级．能效比是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量与输入功率之比．制冷量是指空调制冷时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和．
若空调在额定工作条件下制冷，根据以上资料可以判断，下列说法中正确的是(　　)
A．在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率大
B．在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率小
C．在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大
D．在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比小
C　[由题意能效比是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量与输入功率之比，设能效比为k，制冷量功率为PQ，空调输入功率为P，则PQ＝kP.在制冷量相同的情况下，由PQ＝kP可知，能效比大的空调输入功率小．故A错误；由PQ＝kP可知，在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率大．故B错误；由PQ＝kP可知，在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大．故C正确；由PQ＝kP可知，在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比大．故D错误．]
2．通过电阻R的电流为I时，在时间t内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为，则在时间t内产生的热量为(　　)
A．4Q B．2Q
C．Q D．Q
C　[根据焦耳定律知Q＝I2Rt，Q′＝()2·2Rt，故Q′＝Q，C正确．]
3．有一只电风扇，标有“220 V　50 W”，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，正确的是(　　)
A．Q＝ B．Q＝Pt
C．Q＝()2Rt D．以上三种方法均正确
C　[对纯电阻电路电热的计算可用Q＝UIt＝I2Rt＝，而电风扇工作时不能看成纯电阻电路，故电热计算要用Q＝I2Rt计算，而电流计算I＝用于任何电路，所以C项正确．]
4.粗细均匀的金属环上，A、B、C、D四点把其周长四等分，如图所示，当A、C点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D点接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)(　　)
A． B．
C．P D．3P
A　[设电源的电动势为E，金属环每一等份的电阻为R，则当A、C点接入电路中时总电阻R1＝R.当A、D点接入电路中时总电阻R2＝＝，由功率公式P＝，U＝E，得到P2∶P1＝R1∶R2＝4∶3，又P1＝P，得到P2＝.选项A正确．]
5．灯泡L1、L2分别标有“24 V　12W”、“12V　12 W”的字样，将两个灯泡串联后接入电源电压为U的电路中，若要保证两个灯泡不损坏，则(不考虑灯丝电阻变化)(　　)
A．电源电压U的最大值为30 V
B．两灯泡的实际功率之比为P1∶P2＝1∶4
C．灯泡L2两端电压与电源电压U之比为1∶3
D．电源电压U为36 V时，灯泡L1、L2均能正常发光
A　[由P＝UI可得，两灯泡的额定电流：I1＝ A＝0.5 A，I2＝ A＝1 A；由I＝可得，两灯泡的电阻：R1＝ Ω＝48 Ω，R2＝ Ω＝12 Ω；因要保证两个灯泡不损坏，所以电路中的最大电流I＝I1＝0.5 A；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电源的最大电压U＝I(R1＋R2)＝0.5 A×(48 Ω＋12 Ω)＝30 V，故A正确；当电源电压U为36 V时，灯泡L1、L2不能正常发光，故D错误；因串联电路各处的电流相等，所以由P＝I2R可知，两灯泡的实际功率之比＝＝＝，故B错误；由U＝IR可知，灯泡L2两端电压与电源电压之比：＝＝＝＝，故C错误．故选A.]
6.如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　)
A．电解槽消耗的电功率为120 W
B．电解槽的发热功率为60 W
C．电解槽消耗的电功率为60 W
D．电路消耗的总功率为60 W
C　[灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝＝A，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝IU＝60 W，C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R内＝1.3 W，B错误；整个电路消耗的总功率P总＝220× W＝120 W，D错误．]
二、非选择题(14分)
7.如图所示的电路中，电源电动势E＝6.0 V，内阻r＝0.6 Ω，电阻R2＝0.5 Ω.当开关S断开时，电流表的示数为1.5 A，电压表的示数为3.0 V，试求：
(1)电阻R1和R3的阻值；
(2)当S闭合后，电压表的示数以及R2上消耗的电功率．
[解析]　(1)R3＝＝ Ω＝2.0 Ω
由E＝I3(R1＋R3＋r)
代入数据有6.0＝1.5(R1＋2.0＋0.6)
解得R1＝1.4 Ω
(2)S闭合后，
R总＝R1＋r＋＝2.4 Ω
电压表的示数U＝×
＝×0.4 V＝1.0 V
R2上消耗的功率P2＝＝ W＝2.0 W.
[答案]　(1)1.4 Ω　2.0 Ω　(2)1.0 V　2.0 W
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分)
1．如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为标识不清的小灯泡L1的U-I图线，将L1与该电源组成闭合电路时，L1恰好能正常发光．若将相同材料制成的标有“3 V，20 W”的灯泡L2与该电源组成闭合电路，下列说法中正确的是(　　)
A．电源的内阻 Ω
B．把灯泡L1换成L2，L2可能正常发光
C．把灯泡L1换成L2，电源的输出功率可能相等
D．把灯泡L1换成L2，电源的输出功率一定变小
C　[由图读出电源的电动势为E＝4 V，图线A的斜率大小表示电源的内阻，则r＝ Ω＝0.5 Ω，故A错误；灯泡与电源连接时，A、B两图线的交点表示灯泡的工作状态，则知其电压U＝3 V，I＝2 A，则灯泡L1的额定电压为3 V，功率为P1＝UI＝6 W．把灯泡L1换成“3 V，20 W”的灯泡L2，不能正常发光，而由P＝知：灯泡L2的正常工作时的电阻为R2＝＝＝0.45 Ω，灯泡L1的电阻为R1＝＝ Ω＝1.5 Ω，则知正常发光时灯泡L2的电阻更接近电源的内阻，但是这里灯泡并没有达到正常发光，此时L2的电阻是不确定的；电源的输出功率可能变大，可能相等，也有可能变小，故B、D错误，C正确．]
2．如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 Ω，电流表和电压表均为理想电表．只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V；再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为9 A，则(　　)
A．蓄电池的电动势为12 V
B．此时通过电动机的电流是34 A
C．此时通过电动机的电流是25 A
D．此时电动机的输入功率为500 W
C　[只接通S1时，由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir＝12＋10×0.05＝12.5 V，故A错误．车灯的电阻为R灯＝＝ Ω＝1.2 Ω，再接通S2后，流过电动机的电流为I电动机＝－I′＝ A－9 A＝25 A，故B错误，C正确．此时电动机的输入功率为PM＝U′·I电动机＝I′R灯·I电动机＝9×1.2×25＝270 W，故D错误．]
3．如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．电流表的读数一定减小
B．R0的功率一定增大
C．电源的输出功率可能先减小后增大
D．电压表与电流表读数的比值一定先减小后增大
C　[由图可得电流表测量总电流，电压表测量路端电压；滑动变阻器的滑片P左右两侧的电阻并联后与R0串联；滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，并联电路的电阻先增大后减小，故并联电路和R0串联后的总电阻先增大后减小，由欧姆定律可得：电压表与电流表读数的比值一定先增大后减小，故D错误；并联电路和R0串联后的总电阻先增大后减小，即电路总电阻先增大后减小，那么，总电流I先减小后增大，故电流表的读数I先减小后增大，R0的功率I2R0先减小后增大，故A、B错误；设外电路的电阻为R，那么R先增大后减小；故电源的输出功率P＝I2R＝R＝E2＝E2；由R先增大后减小可得：若R>r，则R＋先增大后减小，故P先减小后增大，故C正确．]
4．如图所示是某品牌电动平衡车，其部分参数如表所示，其中标准里程是满电时在平坦路面以舒适速度行驶测试所得，则该电动平衡车(　　)
最大速度
20 km/h
充电器输出电压
63 V
舒适速度
15 km/h
充电器输出电流
1 100 mA
标准里程
22 km
电池组总容量
3.75 A·h
A．充电器的输出功率为700 W
B．充满电后以舒适速度能行驶3 h
C．以舒适速度行驶时百公里耗电能约1.1 kW·h
D．电池从完全没电到充满电所需的时间约2 h
C　[1 100 mA＝1.1 A；充电器的输出功率P＝UI＝63×1.1＝69.3 W．故A错误；满电时在平坦路面以舒适速度行驶的标准里程为22 km，舒适速度为15 km/h，则满电后以舒适速度能行驶t＝ h≈1.5 h，故B错误；由表格内的数据可知，电池的容量是3.75 A·h，充电的电压为63 V，则充电消耗的电能E0＝qU＝3.75 A·h×63 V＝236.25 W·h，满电时在平坦路面以舒适速度行驶的标准里程为22 km，所以以舒适速度行驶时百公里耗电能约×236.25≈1 100 W·h＝1.1 kW·h，故C正确；由表格内的数据可知，电池的容量是3.75 A·h，即q＝3.75 A·3 600 s＝13 500 C，充电器输出电流为I充＝1 100 mA＝1.1 A，所以充电的时间为t＝＝＝12 273 s≈3.4 h，故D错误．]
二、非选择题(26分)
5．(12分)如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω，“10 V　20 W”的灯泡L与直流电动机M并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为RM＝1 Ω，求：
(1)流过内阻的电流为多少？
(2)电动机的输出功率为多少？
(3)电源的效率为多少？
[解析]　(1)设流过灯泡的电流为IL，则
IL＝＝＝2 A
内阻r的电压Ur＝E－UL＝12 V－10 V＝2 V
流过内阻的电流为I＝＝＝4 A.
(2)设流过电动机的电流为IM，IM＝I－IL＝(4－2) A＝2 A
电动机的输入功率为PM总＝IMU＝2×10 W＝20 W
电动机线圈的热功率为PQ＝IRM＝22×1 W＝4 W
电动机输出功率为：PM出＝PM总－PQ＝(20－4) W＝16 W.
(3)电源的效率为η＝×100%＝×100%＝83%.
[答案]　(1)4 A　(2)16 W　(3)83%
6．(14分)5月20日是“中国学生营养日”，学生的膳食结构越来越受到学校家庭和社会的重视．妈妈为了改善小红的早餐营养，买了一台全自动豆浆机．如图甲是豆浆机的工作原理图，其中电动机是用来带动刀头将原料进行粉碎打浆的，额定功率是200 W．R是加热电阻，额定功率是1 100 W．图乙、丙是此豆浆机做一次豆浆时的工作信息．小红妈妈向豆浆机中加入黄豆和清水共1.5 kg，求：
(1)豆浆机的加热电阻是多少？
(2)豆浆机正常工作时的最大电流是多少？
(3)从第6 min至第9 min，豆浆吸收的热量是多少？[c豆浆＝4.0×103 J/(kg·℃)]
(4)豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？
[解析]　(1)由P＝可得，加热电阻：
R＝＝ Ω＝44 Ω.
(2)由P＝UI得：
I＝＝ A＝5 A.
(3)由图丙可知第6 min至第9 min豆浆的温度从70 ℃加热到100 ℃，则豆浆吸收的热量：
Q吸＝c豆浆m(t－t0)＝4.0×103×1.5×(100－70) J＝1.8×105 J.
(4)由图乙可知电动机的功率PM＝200 W
由图丙可知，加热时间tR＝11 min＝660 s，电动机工作的时间tM＝2 min＝120 s
豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能：
W＝PRtR＋PMtM
＝1100×660＋200×120
＝7.5×105 J.
[答案]　(1)44 Ω　(2)5 A　(3)1.8×105 J
(4)7.5×105 J