电功与电热
(15分钟·30分)
一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)
1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是
( )
A.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=t只适用于纯电阻的电路
B.在非纯电阻电路中,UI>I2R
C.计算焦耳热时,Q=I2Rt适用于任何电路
D.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多
【解析】选D。纯电阻电路中,消耗的电能完全转化为内能,所以W=Q=UIt=I2Rt=·t;而非纯电阻电路中,消耗的电能部分转化成内能,所以W≠Q,电功只能用公式W=UIt计算,产生的焦耳热只能用公式Q=I2Rt计算。W=UIt适用于任何电路,而W=t只适用于纯电阻的电路,故A正确;在非纯电阻电路中,总电功大于电热,故UI>I2R,故B正确;任何电路中求焦耳热都要用Q=I2Rt,故C正确;电功率越大,电流做功越快,但不一定转化的热量越多,故D错误。
2.如表为某电饭锅铭牌上的一部分内容,根据表中的信息,可计算出在额定电压下,使用电饭锅时的电流约为
( )
电器名称
电饭锅
额定电压
220
V
额定功率
800
W
额定容量
4.0
L
A.4.2
A
B.3.6
A
C.3.2
A
D.2.2
A
【解析】选B。电饭锅正常工作时的电流为:I==
A≈3.6
A,故A、C、D错误,B正确。
【加固训练】
一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220
V的交流电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0
A,通过洗衣机电动机的电流是0.50
A,则下列说法中正确的是
( )
A.电饭煲的电阻为44
Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440
Ω
B.电饭煲消耗的电功率为1
555
W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5
W
C.1
min内电饭煲消耗的电能为6.6×104
J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×
103
J
D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
【解析】选C。由于电饭煲是纯电阻元件,所以R1==44
Ω,P1=UI1=1
100
W;其在1
min内消耗的电能W1=UI1t=6.6×104
J;洗衣机为非纯电阻元件,所以R2≠,P2=UI2=110
W,其在1
min内消耗的电能W2=UI2t=6.6×103
J,其热功率P热≠P2,所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍;故C正确,A、B、D错误。
3.如图所示,有一内电阻为5
Ω的电解槽和一盏标有“100
V 40
W”的灯泡串联后接在电压为200
V的直流电路两端,灯泡正常发光,则
( )
A.电路的发热功率为80
W
B.电解槽消耗的电功率为40
W
C.电解槽的发热功率为40
W
D.电路消耗的总功率为40
W
【解析】选B。由于灯泡正常发光,所以电解槽的电压为:U=200
V-100
V=100V,由于电解槽和灯泡串联,它们的电流相等,所以有:I==A=0.4
A,
电解槽消耗的电功率为:P=UI=100×0.4
W=40
W
电解槽的发热功率为:P热=I2r=0.42×5
W=0.8
W
电路的发热功率为:P=P热+P灯=40.8
W,
电路消耗总功率为:P总=EI=200
V×0.4
A=80
W;故A、C、D错误,B正确。
4.如图为某公司发售的扫地机器人。其内置锂电池容量为2
250
mA·h,在一般状况下,充满一次电可供其运行的时间为45
min。已知该扫地机器人额定功率为54
W,则下列说法正确的是
( )
A.扫地机器人正常工作时的电流是2.25
A
B.扫地机器人正常工作时额定电压为18
V
C.扫地机器人工作时的内阻为6
Ω
D.扫地机器人充满电后的电能为4.374×105
J
【解题指南】解答本题需要注意以下三点:
(1)电池容量即电池充电的最大充电量,由q=It即可求出工作电流;
(2)由P=UI即可求出工作电压;
(3)扫地机器人消耗的电能大部分转化为机械能,不能使用欧姆定律求电阻。
【解析】选B。锂电池容量为2
250
mA·h,充满一次电可供其运行的时间为45
min=2
700
s,则工作电流为:I==A=3
A,故A错误;机器人额定功率为54
W,则工作电压为:U==
V=18
V;故B正确。机械人消耗的电能大部分转化为机械能,所以其电阻值R≠=Ω=6
Ω,故C错误;机器人电池充满电之后的电能等于放电过程中消耗的电能,为:W=Pt=54×2
700
J=1.458×105
J。故D错误。
二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
5.如图所示是提升重物用的电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=2
Ω,电路中另一电阻R=20
Ω,直流电压U1=220
V,电压表示数U2=120
V。试求:
(1)通过电动机的电流;
(2)输入电动机的电功率;
(3)若电动机以v=5
m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10
m/s2)
【解析】(1)通过R的电流为:I==5
A,
电动机与R串联,流过它们的电流相等。
(2)电动机的输入功率为:P1=U2I=600
W
(3)电动机内电阻的发热功率为:P2=I2r=50
W
输出的机械功率为:P3=P1-P2=550
W
而P3=mgv
代入解得:m=11
kg
答案:(1)5
A (2)600
W (3)11
kg
【加固训练】
一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数表
规格
后轮驱动直流永磁铁电机
车型
26″电动自行车
额定输出功率
120
W
整车质量
30
kg
额定电压
40
V
最大载重
120
kg
额定电流
3.5
A
质量为M=70
kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶,所受阻力f恒为车和人总重的k倍。k=0.02,g取10
m/s2,求:
(1)此车的电机在额定电压下正常工作的效率。
(2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下,人骑车行驶的最大速度。
(3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下,当车速为v1=1.0
m/s时,人骑车的加速度大小。
【解析】(1)由表可知,电机的额定电压为U0=40
V、额定电流为I0=3.5
A,所以电机正常工作时输入功率为P入=U0I0=140
W
又因电机的输出功率为P出=120
W,
所以电机的效率为η==85.7%。
(2)行驶时所受阻力为f=k(M+m)g,式中m为车的质量。当达到最大速度vmax时,应有P出=fvmax,
所以最大速度vmax==6.0
m/s。
(3)当车速为v1=1.0
m/s时,
牵引力F==120
N。
设此时车的加速度为a,根据牛顿第二定律
F-f=(M+m)a,解得a=1.0
m/s2。
答案:(1)85.7% (2)6.0
m/s (3)1.0
m/s2
(10分钟·20分)
6.
(20分)如图所示为直流电动机提升重物装置,电动机的内阻一定,闭合开关K,当把它接入电压为U1=0.2
V的电路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流是I1=0.4
A;当把电动机接入电压为U2=4.0
V的电路中,电动机正常工作且电动机匀速提升重物时,工作电流是I2=1.0
A,求:
(1)电动机线圈的电阻r;
(2)当U2=4.0
V电动机正常工作时的输出功率及电动机的效率;
(3)如果重物质量m=1.0
kg,当U2=4.0
V时电动机提升重物的速度大小是多少?(g取10
m/s2)
【解析】(1)电动机不转时,此时电动机为纯电阻元件,
则有:r==
Ω=0.5
Ω
(2)电动机正常工作时消耗的功率为:
P=U2I2=4.0×1.0
W=4.0
W
电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为:
P热=r=1.02×0.5
W=0.5
W
电动机正常工作时输出功率为:
P出=P-P热=(4.0-0.5)W=3.5
W
电动机正常工作时效率为:
η=×100%=×100%=87.5%
(3)匀速提升时:F=mg=1×10
N=10
N
由电动机的输出功率P出=Fv可得提升重物的速度为:v==
m/s=0.35
m/s
答案:(1)0.5
Ω (2)3.5
W 87.5% (3)0.35
m/s
【加固训练】
共享电动汽车是一种新型低碳的交通工具,深受市民的喜爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。请回答:
电池容量/kW·h
22
车载充电器输入电压/V
220
车载充电器输入电流/A
16
电能转化为机械能的效率
70%
(1)某次启动后,汽车显示屏上出现了如图所示的输出电压与电流分别是339
V和1
A,求此时电动汽车的输出功率为多少瓦。
(2)根据表中的数据,将已经耗完电能的电池充满,理论上需要多少时间?
(3)充满电后,该车在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米,则行驶时该车受到的阻力为多少牛?
【解析】(1)由图可知,输出电压U=339
V,电流I=1
A,
则此时电动汽车的输出功率:
P=UI=339
V×1
A=339
W
(2)电池容量W电=22
kW·h=7.92×107
J
由W=UIt得,将已经耗完电能的电池充满,理论上需要的时间:t==
s=2.25×104
s
(3)由η=×100%得,
汽车行驶时牵引力做的功:
W机械=ηW电=70%×7.92×107
J=5.544×107
J
汽车行驶距离s=140
km=1.4×105
m,
F==N=396
N,
因为汽车在水平地面上匀速行驶,根据二力平衡条件可知,该车行驶时受到的阻力f=F=396
N。
答案:(1)339
W (2)2.25×104
s
(3)396
N
PAGE电功与电热
(15分钟·30分)
一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)
1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是
( )
A.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=t只适用于纯电阻的电路
B.在非纯电阻电路中,UI>I2R
C.计算焦耳热时,Q=I2Rt适用于任何电路
D.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多
2.如表为某电饭锅铭牌上的一部分内容,根据表中的信息,可计算出在额定电压下,使用电饭锅时的电流约为
( )
电器名称
电饭锅
额定电压
220
V
额定功率
800
W
额定容量
4.0
L
A.4.2
A
B.3.6
A
C.3.2
A
D.2.2
A
【加固训练】
一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220
V的交流电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0
A,通过洗衣机电动机的电流是0.50
A,则下列说法中正确的是
( )
A.电饭煲的电阻为44
Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440
Ω
B.电饭煲消耗的电功率为1
555
W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5
W
C.1
min内电饭煲消耗的电能为6.6×104
J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×
103
J
D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
3.如图所示,有一内电阻为5
Ω的电解槽和一盏标有“100
V 40
W”的灯泡串联后接在电压为200
V的直流电路两端,灯泡正常发光,则
( )
A.电路的发热功率为80
W
B.电解槽消耗的电功率为40
W
C.电解槽的发热功率为40
W
D.电路消耗的总功率为40
W
4.如图为某公司发售的扫地机器人。其内置锂电池容量为2
250
mA·h,在一般状况下,充满一次电可供其运行的时间为45
min。已知该扫地机器人额定功率为54
W,则下列说法正确的是
( )
A.扫地机器人正常工作时的电流是2.25
A
B.扫地机器人正常工作时额定电压为18
V
C.扫地机器人工作时的内阻为6
Ω
D.扫地机器人充满电后的电能为4.374×105
J
二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
5.如图所示是提升重物用的电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=2
Ω,电路中另一电阻R=20
Ω,直流电压U1=220
V,电压表示数U2=120
V。试求:
(1)通过电动机的电流;
(2)输入电动机的电功率;
(3)若电动机以v=5
m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10
m/s2)
【加固训练】
一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数表
规格
后轮驱动直流永磁铁电机
车型
26″电动自行车
额定输出功率
120
W
整车质量
30
kg
额定电压
40
V
最大载重
120
kg
额定电流
3.5
A
质量为M=70
kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶,所受阻力f恒为车和人总重的k倍。k=0.02,g取10
m/s2,求:
(1)此车的电机在额定电压下正常工作的效率。
(2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下,人骑车行驶的最大速度。
(3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下,当车速为v1=1.0
m/s时,人骑车的加速度大小。
(10分钟·20分)
6.
(20分)如图所示为直流电动机提升重物装置,电动机的内阻一定,闭合开关K,当把它接入电压为U1=0.2
V的电路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流是I1=0.4
A;当把电动机接入电压为U2=4.0
V的电路中,电动机正常工作且电动机匀速提升重物时,工作电流是I2=1.0
A,求:
(1)电动机线圈的电阻r;
(2)当U2=4.0
V电动机正常工作时的输出功率及电动机的效率;
(3)如果重物质量m=1.0
kg,当U2=4.0
V时电动机提升重物的速度大小是多少?(g取10
m/s2)
【加固训练】
共享电动汽车是一种新型低碳的交通工具,深受市民的喜爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。请回答:
电池容量/kW·h
22
车载充电器输入电压/V
220
车载充电器输入电流/A
16
电能转化为机械能的效率
70%
(1)某次启动后,汽车显示屏上出现了如图所示的输出电压与电流分别是339
V和1
A,求此时电动汽车的输出功率为多少瓦。
(2)根据表中的数据,将已经耗完电能的电池充满,理论上需要多少时间?
(3)充满电后,该车在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米,则行驶时该车受到的阻力为多少牛?
PAGE
