基礎(chǔ)過關(guān)練
題組一 電功和電功率
1.(2021甘肅會寧期中)當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時,一定時間內(nèi)通過該電阻的電荷量為0.3 C,消耗的電能為0.9 J。為在相同時間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻,在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是( )
A.3 V,1.8 J B.3 V,3.6 J
C.6 V,1.8 J D.6 V,3.6 J
2.白熾燈的燈絲由鎢絲制成,當燈絲燒斷后脫落一段,剩余燈絲剛好能搭接上使用。若燈泡功率原來為45 W,搭接起來的燈絲長度大約為原來的34,則現(xiàn)在燈泡的功率為( )
A.30 W B.45 W
C.60 W D.80 W
題組二 焦耳定律
3.(2021江蘇響水中學期中)一個電熱器電阻為R,當通過它的電流為I、通電時間為t時,產(chǎn)生的熱量為Q。若要使它產(chǎn)生的熱量為4Q,下列方法正確的是( )
A.電阻R不變,電流I變?yōu)樵瓉淼?倍,通電時間t不變
B.電阻R減半,電流I變?yōu)樵瓉淼?倍,通電時間t不變
C.電阻R不變,電流I不變,通電時間t變?yōu)樵瓉淼?倍
D.電阻R變?yōu)樵瓉淼?倍,電流I不變,通電時間t不變
4.兩根完全相同的電阻絲,第一次將兩電阻絲串聯(lián),第二次將兩電阻絲并聯(lián),兩次在電路兩端加相同的電壓。若兩次兩電阻絲產(chǎn)生的總熱量均為Q,第一次用時t串,第二次用時t并,則t串∶t并為( )
A.1∶1 B.2∶1
C.4∶1 D.1∶4
題組三 閉合電路中的能量
5.(2021山東臨沂月考)(多選)下列用電器在正常使用時,電流做功W不等于產(chǎn)生的熱量Q的是( )
A.電風扇和電吹風 B.白熾燈和電爐
C.洗衣機和電冰箱 D.電動機和電解槽
6.一臺直流電動機的額定電壓為U=20 V,電動機線圈電阻R=0.5 Ω,當它正常工作時通過的電流I=10 A,在電動機正常運轉(zhuǎn)t=1 s的時間內(nèi),求:
(1)電流所做的功;
(2)線圈上產(chǎn)生的熱量;
(3)電動機輸出的機械能。
能力提升練
題組一 純電阻電路和非純電阻電路
1.(2021江蘇阜寧中學期中)電飯鍋工作時有兩個狀態(tài):一個是鍋內(nèi)的水燒干以前的加熱狀態(tài),另一個是水燒干后的保溫狀態(tài)。如圖所示是電飯鍋電路的簡化圖,R1是一輔助電阻,R2是加熱用的電熱絲,已知R1=2R2。則( )
A.S斷開時處于保溫狀態(tài),加熱功率是保溫功率的9倍
B.S斷開時處于保溫狀態(tài),加熱功率是保溫功率的3倍
C.S閉合時處于保溫狀態(tài),加熱功率是保溫功率的9倍
D.S閉合時處于保溫狀態(tài),加熱功率是保溫功率的3倍
2.(2022廣東普寧華僑中學期中)如圖所示,用輸出電壓為1.4 V、輸出電流為100 mA的充電器對內(nèi)阻為2 Ω的鎳-氫電池充電。下列說法不正確的是( )
A.電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為0.12 W
B.充電器輸出的電功率為0.14 W
C.充電時,電池消耗的熱功率為0.02 W
D.充電時,在1 s的時間內(nèi)有0.14 J的電能轉(zhuǎn)化為化學能
題組二 含電動機電路的分析方法
3.(2021重慶期中)如圖所示,電源電動勢E=6 V,小燈泡L標有“3 V,0.9 W”,
開關(guān)S接1,當滑動變阻器調(diào)到R=4 Ω時,小燈泡L正常發(fā)光;現(xiàn)將開關(guān)S接2,小燈泡L和電動機M均正常工作,則( )
A.電源的內(nèi)阻為10 Ω
B.電動機的內(nèi)阻為4 Ω
C.電動機正常工作的電壓為1.8 V
D.電源的效率為70%
4.(2021湖南長郡中學期中)利用電動機通過如圖所示的電路提升重物,已知電源電動勢E=6 V,電源內(nèi)阻r=1 Ω,電阻R=3 Ω,重物質(zhì)量m=0.20 kg。當將重物固定時,電壓表的示數(shù)為5 V。當重物不固定,且電動機最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,電壓表的示數(shù)為5.5 V。不計摩擦,g取10 m/s2。下列說法正確的是( )
A.電動機內(nèi)部線圈的電阻為1 Ω
B.穩(wěn)定勻速提升重物時,流過電動機的電流為1 A
C.重物勻速上升時的速度為0.75 m/s
D.勻速提升重物時電動機輸出的機械功率是2 W
5.(2021甘肅張掖期中)有一個直流電動機,給它接0.2 V電壓,電動機不轉(zhuǎn),測得流過電動機的電流是0.5 A;若給電動機接2 V 的電壓,電動機正常工作,工作電流是1.0 A。則:
(1)電動機正常工作時的輸出功率為多大?
(2)如果在電動機正常工作時,轉(zhuǎn)子突然被卡住,電動機的發(fā)熱功率是多大?
答案全解全析
基礎(chǔ)過關(guān)練
1.D 由q=It可知,相同時間內(nèi)通過電阻的電荷量為原來的2倍,則電流為原來的2倍,由U=IR可知電阻兩端的電壓為原來的2倍;由W=qU可知原來電阻兩端的電壓為3 V,故現(xiàn)在電阻兩端所加電壓為6 V。由于電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,電荷量也變?yōu)樵瓉淼?倍,由W=qU可知,消耗的電能為原來的4倍,即消耗3.6 J的電能,選項D正確。
2.C 由電阻定律知,燈絲長度減為原來的34,電阻變?yōu)樵瓉淼?4,照明電路中電壓為220 V不變,則由電功率的公式P=U2R知功率變?yōu)樵瓉淼?3倍,現(xiàn)在燈泡的功率為P'=43P=60 W,選項C正確。
3.A 電阻R不變,電流I變?yōu)樵瓉淼?倍,通電時間t不變,則產(chǎn)生的熱量為Q'=(2I)2Rt=4I2Rt=4Q,選項A正確;電阻R減半,電流I變?yōu)樵瓉淼?倍,通電時間t不變,則產(chǎn)生的熱量為Q'=(2I)2R2t=2I2Rt=2Q,選項B錯誤;電阻R不變,電流I不變,通電時間t變?yōu)樵瓉淼?倍,則產(chǎn)生的熱量為Q'=I2R·2t=2I2Rt=2Q,選項C錯誤;電阻R變?yōu)樵瓉淼?倍,電流I不變,通電時間t不變,則產(chǎn)生的熱量為Q'=I2·2R·t=2I2Rt=2Q,選項D錯誤。
4.C 設(shè)一根電阻絲的電阻為R,則R串=2R,R并=R2,由Q=U2Rt得t串∶t并=R串∶R并=4∶1,選項A、B、D錯誤,C正確。
5.ACD 電風扇、電吹風、電動機、電解槽、洗衣機、電冰箱工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能,白熾燈和電爐工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,選項A、C、D正確。
6.答案 (1)200 J (2)50 J (3)150 J
解析 (1)電流所做的功為W=UIt=20×10×1 J=200 J。
(2)線圈上產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=102×0.5×1 J=50 J。
(3)根據(jù)能量守恒定律,電動機輸出的機械能E=W-Q=200 J-50 J=150 J。
能力提升練
1.A 在純電阻電路中,由電功率公式P=U2R可以知道,S閉合時,R1被短路,只有電熱絲R2接入電路,電飯鍋功率最大,處于加熱狀態(tài),加熱的功率為P1=U2R2;S斷開時,R1、R2串聯(lián),電路電阻最大,電熱絲R2上的電壓減小,電功率變小,電飯鍋處于保溫狀態(tài),保溫功率P2=R2R1+R2U2R2=U29R2。選項B、C、D錯誤,A正確。
2.D 電池充電過程中電能轉(zhuǎn)化為化學能和內(nèi)能,根據(jù)能量守恒定律,有UI=I2r+P化學能,解得P化學能=UI-I2r=1.4×0.1 W-0.12×2 W=0.12 W,故A正確;充電器輸出的電功率為P出=UI=1.4×0.1 W=0.14 W,故B正確;充電時,電池消耗的熱功率為P熱=I2r=0.12×2 W=0.02 W,故C正確;電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為0.12 W,故充電時,在1 s的時間內(nèi)有0.12 J的電能轉(zhuǎn)化為化學能,故D錯誤。
易錯警示
求電功、電熱需要注意的幾點:
(1)解答此類問題首先要關(guān)注電路中是否含有非純電阻用電器。
(2)若電路是純電阻電路,如白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵等構(gòu)成的電路,電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱,有W=Q,即IUt=I2Rt,在計算電熱和電功時,可采用公式W=Q=UIt=Pt=U2Rt=I2Rt中任一形式進行計算。
(3)若電路是非純電阻電路,如含有電動機、電解槽、日光燈等的電路,電流做功將除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為機械能、化學能等,此時有W>Q,即IUt>I2Rt,此種情況下,電功只能用公式W=IUt進行計算,電熱Q只能用公式Q=I2Rt計算。
3.D 小燈泡的額定電流為I=PU=0.93 A=0.3 A,電阻為RL=UI=30.3 Ω=10 Ω。當開關(guān)S接1時,由閉合電路歐姆定律可知E=I(RL+R+r),代入數(shù)據(jù)解得r=6 Ω,選項A錯誤;當開關(guān)S接2時燈泡正常發(fā)光,流過燈泡的電流為I=0.3 A,電源內(nèi)阻分得的電壓為U=Ir=0.3×6 V=1.8 V,故電動機分得的電壓為U動=E-UL-U=(6-3-1.8) V=1.2 V,電動機的內(nèi)阻R

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