物理必修 第三册第3章 恒定电流第3节 电功与电热达标测试

第3节      电功与电热

一、选择题

1．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一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

2．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接为移动设备充电的储能装置，充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值，一般在0．6～0．7，如图为某一款移动充电宝，其参数见下表，下列说法正确的是（     ）

A．充电宝充电时将电能转化为内能

B．该充电宝最多能储存的能量为3．6×106 J

C．该充电宝电量从零到完全充满所用时间约为2 h

D．用该充满电的充电宝给电量为零、容量为3000 mAh的手机充电，理论上能充满4次

3．关于电功和焦耳热，下列说法不正确的是(　　)

A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt

B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt

C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q＝I2Rt

D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用Q＝UIt

4．关于三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝的适用范围，以下说法正确的是(　　)

①第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率

②在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率

③在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义

④由U＝IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率

A．①③   B．②③

C．①②   D．③④

5.当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J．为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是(　　)．

A．3 V　1.8 J   B．3 V　3.6 J

C．6 V　1.8 J   D．6 V　3.6 J

6．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为“iRobot”扫地机器人，已知其电池容量为2000 mA·h，额定工作电压为15 V，额定功率为30 W，则下列说法正确的是（     ）

A．扫地机器人的电阻是10 Ω

B．题中“mA·h”是能量的单位

C．扫地机器人正常工作时的电流是2 A

D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为4 h

7． A、B两电阻串联后接入电源，改变电源的电压，测得电阻A、B的伏安特性曲线如图，则电阻RA、RB和功率PA、PB的关系是(　　)

①RA>RB

②RA<RB

③PA>PB

④PA<PB

A．①③   B．①④

C．②③   D．②④

8．要使电热器在单位时间内产生的热量减小一半，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

9．有一只灯泡的灯丝断了，通过转动灯泡灯丝接通，再接入电源后，所发生的现象及其原因是(　　)

A．灯丝电阻变小，通过它的电流变大，根据P＝I2R，电灯亮度不变

B．灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据P＝I2R，电灯变暗

C．灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据P＝，电灯变亮

D．灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据P＝，电灯变暗

10．有一台标值为“220 V，50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中正确的是(　　)

A．I＝＝ A，Q＝UIt＝3 000 J

B．Q＝Pt＝3 000 J

C．I＝＝ A，Q＝I2Rt＝1.24 J

D．Q＝t＝×60 J＝7.26×106 J

11．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 V～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/24h

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

12..（多选）锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中．现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是（   ）

    A．电能转化为化学能的功率为UI­I2r

    B．充电器输出的电功率为UI＋I2r

    C．电池产生的热功率为I2r

    D．充电器的充电效率为×100%      

二、非选择题

13．已知一个标有“110 V　10 W”字样的灯泡，问：

(1)灯泡的电阻是多大？

(2)灯泡正常工作时的电流是多大？

(3)如果接在100 V的电路中，它的实际功率是多大？

14.额定电压为220 V的电动机的线圈电阻为0.8  Ω，正常工作时，电动机每秒放出的热量为1 280 J，则电动机正常工作时的电流为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？

15．有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A，若把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A．求：

(1)电动机正常工作时的输出功率；

(2)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？(提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器)

参考答案

一、选择题

1．【解析】“度”是电功的单位，1度＝1 kW·h＝1 000 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，故B正确。

【答案】B

2．【解析】充电宝充电时将电能转化为化学能，故A错误；该充电宝的容量为q＝20000 mAh＝20000×10－3×3600 C＝7．2×104 C，电压为5 V，所以充电宝最多能储存的能量E＝Uq＝5×7．2×104 J＝3．6×105 J，故B错误；以2 A的电流充电，充电宝电量从零到完全充满所用时间t＝＝ s＝3．6×104 s＝10 h，故C错误；由于充电宝的转换率是0．6，所以放电总量为20000 mAh×0．60＝12000 mAh，给电量为零、容量为3000 mAh的手机充电的次数n＝＝4次，故D正确。

【答案】D

3．【解析】.电功的计算式W＝UIt适用于任何形式的电路，焦耳热计算式Q＝I2Rt也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W才等于焦耳热Q.

【答案】B

4． 【解析】.首先要明确，欧姆定律U＝IR只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同．其次，P＝UI表示电功率，而P＝I2R表示热功率．因此，在纯电阻电路中，UI＝I2R，消耗的电能全部转化为热能；而在非纯电阻电路中，UI>I2R，即消耗的电能只有部分转化为热能．故选B.

【答案】B

5.【解析】设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2，通电的时间都为t.由公式W1＝U1q1和W1＝t可得：U1＝3 V，＝0.1.再由W2＝U2q2和W2＝t可求出：U2＝6 V，W2＝3.6 J，故选项D正确．

【答案】D

6．【解析】扫地机器人不是纯电阻元件，不能根据P＝UI和U＝IR联立求扫地机器人的电阻，由题给条件不能求出扫地机器人的电阻，A错误；题中“mA·h”是电池储存的电荷量的单位，不是能量的单位，B错误；扫地机器人正常工作时的电流I＝＝2 A，C正确；扫地机器人充满电后一次工作时间t＝＝1 h，D错误。

【答案】C

7．【解析】由图象知RA<RB，故②正确，①错误．当A、B两电阻串联时，流过两电阻的电流IA＝IB.由于PA＝IRA，PB＝IRB，所以PA<PB，故③错误，④正确，故选D.

【答案】C

8．【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AC错误，当U不变R增大一倍则P变为原来，故B正确，D错误．

【答案】B

9．【解析】转动灯泡灯丝重新搭接后，l变短，由R＝ρ，R减小，而灯泡两端电压不变，故C正确。

【答案】C

10．【解析】电风扇是一种在消耗电能过程中既产生机械能，又产生内能的用电器，对这样的用电器，应注意区分电功与电热，对每分钟产生热量的计算只能根据Q＝I2Rt求解。

【答案】C

11．【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，空调机的功率为P＝UI＝1 364 W，因此，功率最大的是空调机，选项D正确。

【答案】D

12..【解析】充电器将电能转化为锂电池的化学能和内能，即UIt＝E化＋I2rt，充电器输出的电功率为UI，电池产生的热功率为I2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为UI－I2r，充电器的充电效率为×100%，所以选项A、C正确．

【答案】AC  

二、非选择题

13.【解析】无论用电器是否在额定电压下工作，用电器的电阻通常认为是恒定不变的．

(1)灯泡的电阻为R＝＝ Ω＝1210 Ω.

(2)灯泡正常工作时的电流为I额＝＝ A＝0.09 A.

(3)因为灯泡的电阻是一定的，根据P＝，可知＝，

解得P实＝P额＝×10 W＝8.3 W.

【答案】(1)1210 Ω　(2)0.09 A　(3)8.3 W

14.【解析】正常工作时，通过线圈的电流即为正常工作电流。

由焦耳定律Q＝I2Rt得I＝，

代入数据得：I＝40 A

由能量转化和守恒得W＝Q＋W机，

其中W＝UIt＝220×40×1 J＝8 800 J

所以W机＝W－Q＝(8 800－1 280)J＝7 520 J

【答案】40 A　7 520 J

15．【解析】(1)电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能完全转化为热能，此时电动机可看做纯电阻，则R＝U/I＝0.5 Ω.

当加电压为2 V、电流为1 A时，电动机正常工作时，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和热能之和．

转化的热功率为P热＝I2R＝0.5 W

总功率P总＝UI＝2 W，

则输出功率P出＝P总－P热＝1.5 W.

(2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输出，看做纯电阻电路，此时的电热功率为：P热′＝＝ W＝8 W.

【答案】(1)1.5 W　(2)8 W