【同步练习】苏科版初三物理下册 第15章《电功和电热》专项训练（4）

《第十五章  电功和电热》专项训练

专项一  非纯电阻电路电热计算

1. 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V,线圈的电阻为2 Ω,线圈中通过的电流为10 A.这台电动机工作1 s消耗的电能为W,产生的热量为Q,则 (　　)

A.W=3 800 J,Q=200 J

B.W=3 800 J,Q=3 800 J

C.W=7 200 J,Q=200 J

D.W=7 200 J,Q=3 800 J

2. 小军用玩具电动车的小电动机做趣味实验.他将一个电压恒定不变的3 V直流电源按图所示的电路接在电动机两端,闭合开关后,电动机稳定匀速转动了10 s,此时电流表的示数为0.6 A,关于本实验,以下说法正确的是 (　　)

A.电动机匀速转动过程中的电阻为5 Ω

B.电动机匀速转动过程中的功率为1.8 W

C.电动机匀速转动的10 s内产生18 J的热量

D.电动机匀速转动过程中电能全部转化为机械能

3. 一台标有“5 V　2.5 W”的带有USB接口的小电风扇,线圈电阻为1 Ω,正常工作1 min,产生的热量是　              　　　J.

4. 小明将线圈电阻为4.84 Ω的电动机接入220 V的家庭电路中,关闭其他用电器,只让电动机工作时,观察到他家标有“2 000 imp/(kW·h)”的电能表3 min内闪烁了100次,则电动机在这段时间内消耗的电能为　　　kW·h,电动机线圈产生　　　J的热量.

5. 在计算电动机工作所消耗的电功率时,小杰和小施产生了分歧,小杰利用公式P=UI计算电动机所消耗的电功率,小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率.(已知电动机线圈电阻为2 Ω,电动机工作时两端的电压为220 V,通过电动机的电流为4 A)

(1)请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确,并说明理由.

(2)求这台电动机工作5 min,电动机线圈产生的热量.

6. 如图是一台电动机提升物体的示意图.电源电压为120 V.电动机将一个质量为50 kg的物体1 s内匀速上提0.9 m,电路中的电流为5 A.(g取10 N/kg)

(1)求该电动机工作1 s所产生的电热.

(2)求电动机线圈的阻值.

(3)当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧坏?

专项二　电热器多挡位问题

1. 如图所示,甲是某款电热水龙头,乙是它的电路原理图.R1、R2是电热丝,R1=24 Ω,R2=48 Ω.通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现冷水挡、温水挡、热水挡的切换.当开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是　　　　水.不考虑温度对电热丝阻值的影响,水龙头在热水挡位正常工作时电路的功率是　　　　W.

2. 小明家的电饭锅如图甲所示,简化电路如图乙所示,额定电压为220 V,“煮饭”时额定功率为1 210 W,S1为温控开关,发热电阻R1与R2的阻值不随温度变化,电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1∶16.

(1)正常“煮饭”状态,通过电饭锅的电流为多少安?

(2)电阻R1的阻值为多少欧?

(3)某天傍晚,小明关闭家里其他用电器,只让“保温”状态的电饭锅工作,发现自家电能表(如图丙所示)指示灯每闪烁4次所用的时间为48 s.则R2两端的实际电压为多少伏?

3. 某款电热饮水机具有加热和保温两挡,额定电压为220 V.如图甲是其电路原理图,S0为温控开关,R1、R2为电热丝(阻值不变).某次饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图乙所示.求:

(1)饮水机处于加热挡阶段消耗的电能;

(2)饮水机处于保温挡时,通过R1的电流;

(3)R2的阻值.

专项三  电、力综合计算

1. 塔吊是一种常见的起重设备,图是塔吊的示意图.电动起重机在2 min内将质量为3 t的物体匀速提升30 m高,又用1 min使物体在水平方向平移15 m.(g取10 N/kg)求:

(1)吊物体的钢丝绳3 min内对物体所做的功;

(2)吊物体的钢丝绳3 min内对物体所做功的功率;

(3)若电动起重机提升物体时的效率为90%,平移物体时的功率为2 kW,求电动起重机3 min内消耗的电能.

2. 两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具,倍受年轻人的喜爱(如图所示).下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数.

(1)若骑车人的质量为40 kg,轮胎与地面的总接触面积为0.01 m2,求地面受到的压强.(g取10 N/kg)

(2)小斌吃过晚饭后骑着它用36 min在方塔东街绕了两圈,已知每圈1 500 m,求平均速度为多少?

(3)锂电池充足电后;电动车在平直的公路上匀速行驶,受到的平均阻力为96 N,最多能连续行驶18 km,求电动车工作的效率.

参考答案

专项一  非纯电阻电路电热计算

1.A　电动机消耗的电能W=UIt=380 V×10 A×1 s=3 800 J;产生的热量Q=I2Rt=(10 A)2×2 Ω×1 s=200 J.

2.B　由于电动机转动时为非纯电阻电路,将电能转化为内能和机械能,不能运用欧姆定律计算电阻,故A错误.电动机匀速转动过程中消耗的电功率P=UI=3 V×0.6 A=1.8 W,故B正确.电动机匀速转动时消耗电能W=Pt=1.8 W×10 s=18 J,由于电动机工作时,将电能转化为内能和机械能,所以匀速转动10 s内产生的热量小于18 J,故C、D错误.故选B.

3.【答案】　15

【解析】　电路中通过线圈的电流为I==0.5 A;线圈产生的热量为Q=I2Rt=(0.5 A)2×1 Ω×60 s=15 J.

4.【答案】　0.05　1.8×104

【解析】　电动机在3 min内消耗的电能W= kW·h=0.05 kW·h=1.8×105 J;由W=UIt可计算出电路电流I= A,故电动机线圈产生的热量Q=I2Rt=( A)2×4.84 Ω×3×60 s=1.8×104 J.

5.解:(1)小杰正确,小施不正确.

因为P=I2R只是线圈的发热功率,而电动机正常工作时将大部分电能转化为机械能,小部分电能转化为内能,所以利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率是错误的.

(2)这台电动机工作t=5 min=300 s,电动机线圈产生的热量Q=I2Rt=(4 A)2×2 Ω×300 s=9 600 J.

6.解:(1)Q=W总-W机=UIt-mgh=120 V×5 A×1 s-50 kg×10 N/kg×0.9 m=150 J.

(2)由Q=I2Rt得R==6 Ω.

(3)电动机的转子被卡住时,通过电动机的电流过大(或电能全部转化为内能),使电动机温度过高,所以容易烧坏.

专项二　电热器多挡位问题

1.【答案】　温　3 025

【解析】　当开关S接触2、3触点时,只有电阻R1接入电路,电路的电阻最大,由P=可知,此时电路的电功率最小,但不为零,水龙头放出的是温水;当开关S接触3、4触点时,电阻R1和R2并联,电路的总电阻最小,总功率最大,水龙头处于热水挡,此时电路中的总电阻R==16 Ω,水龙头在热水挡位正常工作时电路的功率P==3 025 W.

2.解:(1)正常“煮饭”状态,开关S、S1闭合,电路中只有R2工作,功率最大,为“煮饭”时的额定功率P1=1 210 W.由P=UI得,I1==5.5 A.

(2)电阻R2在“煮饭”状态时,由P=得,R2==40 Ω,闭合开关S,断开开关S1时,电路为R1、R2串联,电路中的功率最小,为“保温”状态,

由题意得,,其中I1=5.5 A,解得I2=1.375 A,

R1=-R2=-40 Ω=120 Ω.

(3)由电能表的参数可知,电路中每消耗1 kW·h的电能,指示灯闪烁1 200次,当指示灯闪烁4次时,消耗的电能为

W=4××3.6×106 J=12 000 J,

电饭锅“保温”状态时的功率P==250 W,

根据P=可知,实际电源电压为

U'==200 V,

由U1+U2=200 V,,解得U2=50 V.

3.解:(1)由图乙可知,饮水机处于加热挡时的功率P加热=484 W,加热时间t=5 min=5×60 s=300 s,

饮水机处于加热挡阶段消耗的电能W加热=P加热t=484 W×300 s=1.452×105 J.

(2)由图甲可知,只闭合S时,只有R1工作,饮水机处于保温挡,

由图乙可知,饮水机处于保温挡时的功率P保温=44 W,

由P=UI,可知通过R1的电流I1==0.2 A.

(3)由图甲可知,S、S0均闭合时,R1、R2并联,饮水机处于加热挡,则P加热=P保温+P2,

R2的电功率P2=P加热-P保温=484 W-44 W=440 W,

由P=,可得R2==110 Ω.

专项三  电、力综合计算

1.解:(1)由做功的两个必要因素可知,物体在水平方向平移15 m,钢丝绳拉力对物体不做功,

物体的重力G=mg=3 000 kg×10 N/kg=3×104 N,

提升物体过程中,起重机钢丝绳拉力所做的功

W=Gh=3×104 N×30 m=9×105 J;

(2)钢丝绳对物体所做功的功率

P==5 000 W;

(3)电动起重机提升物体时消耗的电能

W电==1×106 J,

平移物体时消耗的电能W电'=P't=2 000 W×60 s=1.2×105 J,

电动起重机3 min内消耗的电能W总=W电+W电'=1×106 J+1.2×105 J=1.12×106 J.

2.解:(1)电动车对水平地面的压力F=G总=(m车+m人)g=(20 kg+40 kg)×10 N/kg=600 N,

地面受到的压强p==6×104 Pa;

(2)小斌骑自平衡电动车的路程s=1 500 m×2=3 000 m=3 km,骑行的时间t=36 min=0.6 h,

则平均速度v==5 km/h;

(3)锂电池充足一次电储存的电能W电=UIt=48 V×12 A×3 600 s=2.0736×106 J,因电动车在平直的公路上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,

则牵引力F=f=96 N,

牵引力做的功W=Fs=96 N×18×103 m=1.728×106 J,

电动车工作的效率η=×100%=×100%≈83.3%.