基礎(chǔ)過關(guān)練
題組一 電功和電功率
1.(多選)關(guān)于三個公式P=UI、P=I2R、P=U2R的適用范圍,以下說法正確的是( )
A.第一個公式普遍適用于求電功率,后兩式普遍適用于求電熱功率
B.在純電阻電路中,三個公式既可適用于求電功率,又可適用于求電熱功率
C.在非純電阻電路中,第一個公式可用于求電功率,第二個公式可用于求電熱功率
D.由U=IR可知,三個公式?jīng)]有任何區(qū)別,它們表達(dá)相同的意義,既是電功率,也是電熱功率
2.國家航天局消息,“嫦娥四號”著陸器于 2019 年 7 月 26 日 19 時 12分成功完成喚醒設(shè)置,進(jìn)入第8月晝工作期?！版隙鹚奶枴钡碾娮觾x器及各種動作的控制都是靠太陽能電池供電的。由于光照而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng),在正常照射下,太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)23%。單片單晶硅太陽能電池可產(chǎn)生0.6 V的電動勢,可獲得0.1 A的電流,則每秒照射到單片單晶硅太陽能電池上太陽光的能量大約是( )
J J
J J
3.(2022山東濱州期末)某款手機(jī)部分說明書如下。
關(guān)于該手機(jī)的說法正確的是( )
A.該電池的容量為4.6 C
B.該手機(jī)工作時的電流為0.23 A
C.該電池儲存的電能為8.28×106 J
D.該電池通過靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能
4.(2022山東濱州沾化實驗高級中學(xué)階段練習(xí))北京市國民體質(zhì)監(jiān)測中心曾經(jīng)調(diào)查顯示,由于長時間低頭看書、看手機(jī)時坐姿不正等原因造成我國青少年探頸、駝背比例高達(dá)46.1%。如圖是某矯正器的銘牌信息,已知當(dāng)剩余電池容量為總?cè)萘康?0%時,智能感應(yīng)式矯正器將停止工作。若該智能感應(yīng)式矯正器工作時一直處于額定工作狀態(tài),使用前電池容量為零,則下列說法正確的是( )
A.理論上該矯正器充滿電可以連續(xù)工作約4.6小時
B.第一次充滿電的時間和可正常工作的時間之比約為2546
C.電池容量的單位 mAh是能量單位
D.該矯正器充滿電所儲存的能量約為6.7×103 J
5.(2022重慶西南大學(xué)附屬中學(xué)月考)物理愛好者小張想根據(jù)自己所學(xué)的物理知識估算噴泉廣場上一眼噴泉的電機(jī)輸出功率。通過測量,他得知該噴泉噴口的出水截面積為S=20 cm2,噴口朝向與地面夾角為 60°,噴出的水柱能到達(dá)的最高點距噴口的高度約為h=15 m。已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度取g=10 m/s2。據(jù)此,小張估算此噴泉的電機(jī)輸出功率為( )
A.4 kW B.8 kW
C.12 kW D.16 kW
題組二 電功和電熱
6.(2024重慶育才中學(xué)期中)某學(xué)習(xí)小組在研究微型電動機(jī)的性能時,采用如圖所示的實驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時,理想電流表和理想電壓表的示數(shù)分別為1 A和1 V,重新調(diào)節(jié)R,使電動機(jī)恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時,理想電流表和理想電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和12.0 V。則有關(guān)這臺電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)時的說法正確的是( )
A.電動機(jī)的輸出功率為4 W
B.電動機(jī)的輸出功率為24 W
C.電動機(jī)的內(nèi)電阻為6 Ω
D.電動機(jī)的內(nèi)電阻為1 Ω
7.如圖所示,A為電解槽,N為電爐,恒定電壓U=12 V,電解槽內(nèi)阻r=2 Ω,當(dāng)S1閉合、S2斷開時,電流表的示數(shù)為6 A;當(dāng)S2閉合、S1斷開時,電流表的示數(shù)為4 A(電流表內(nèi)阻不計),求:
(1)電爐的電阻及發(fā)熱功率各多大?
(2)在電解槽工作時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少?
8.如圖所示為電動機(jī)提升重物的裝置,電動機(jī)線圈電阻為r=1 Ω,電動機(jī)兩端電壓為5 V,電路中的電流為1 A,物體A重20 N,不計摩擦力,問:
(1)電動機(jī)線圈電阻上消耗的熱功率是多少?
(2)電動機(jī)的輸入功率和輸出功率各是多少?
(3)10 s內(nèi),可以把重物A勻速提升多高?
(4)這臺電動機(jī)的機(jī)械效率是多少?
答案與分層梯度式解析
第3章 恒定電流
第3節(jié) 電功與電熱
基礎(chǔ)過關(guān)練
1.BC 首先要明確,歐姆定律只適用于純電阻電路,因此三個公式在純電阻電路中是等效的,但在非純電阻電路中它們互不相同。其次,P=UI表示電功率,而P=I2R表示電熱功率。因此,在純電阻電路中,UIt=I2Rt,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;而在非純電阻電路中,UIt>I2Rt,即消耗的電能只有部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故選項B、C正確。
2.C 太陽能電池每秒產(chǎn)生的電能為W=UIt=0.6×0.1×1 J=0.06 J,則每秒照射到單片單晶硅太陽能電池上太陽光的能量大約是W'=Wη=0.06J23%≈0.26 J,故選C。
3.B 電池容量是指電池的存儲電荷量,或電池能輸出的總電荷量的多少,根據(jù)電荷量與電流關(guān)系得q=4 600×10-3×3 600 C=1.656×104 C,A錯誤;該手機(jī)工作時的電流為I=qt=1.656×10420×3600 A=0.23 A,B正確;電池儲存的電能W=UIt=5×4 600×10-3×3 600 J=8.28×104 J,C錯誤;該電池是通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,D錯誤。故選B。
4.D 該矯正器正常工作狀態(tài)時的電流為I=PU=0.43.7 A=437 A,理論上該矯正器充滿電可以連續(xù)工作的時間為t=ΔQI=0.8×500×10?3437 h=3.7 h,A錯誤;第一次充滿電的時間t'=QI'=500×10?30.2 h=2.5 h,則第一次充滿電的時間和可正常工作的時間之比約為t't=2537,B錯誤;電池容量的單位mAh是電荷量單位,C錯誤;該矯正器充滿電所儲存的能量約為E=UIt=3.7×500×10-3×3 600 J≈6.7×103 J,D正確。故選D。
5.B 由斜拋運動知識可知(v0 sin 60°)2=2gh,解得v0=20 m/s;設(shè)在Δt時間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為Δm,則Δm=Sv0Δtρ,則此噴泉的電機(jī)輸出功率為P=12Δmv02Δt =12Sρv03,代入數(shù)據(jù)解得P=8 kW,故選B。
6.D 當(dāng)電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時,可將電動機(jī)視為純電阻元件,根據(jù)題意,結(jié)合歐姆定律可得,電動機(jī)的內(nèi)電阻為r=U1I1=1V1A=1 Ω,故C錯誤,D正確;當(dāng)電動機(jī)正常工作時,其總功率為P=U2I2=12×2 W=24 W,電動機(jī)的輸出功率為P輸出=P-I22r=24 W-22×1 W=20 W,故A、B錯誤。故選D。
導(dǎo)師點睛 電動機(jī)正常工作時,其總功率等于輸出功率與內(nèi)電阻消耗功率之和,當(dāng)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時,其相當(dāng)于純電阻元件。
7.答案 (1)2 Ω 72 W (2)16 W
解析 (1)電爐為純電阻用電器,由歐姆定律I=UR,得R=UI1=126 Ω=2 Ω,其發(fā)熱功率為PR=UI1=12×6 W=72 W。
(2)電解槽為非純電阻用電器,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和化學(xué)能,其中P熱=I22r=42×2 W=32 W,P總=UI2=12×4 W=48 W,P化=P總-P熱=16 W。
8.答案 (1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80%
解析 (1)根據(jù)焦耳定律,熱功率為:P熱=I2r=12×1 W=1 W
(2)輸入功率為:P入=IU=1×5 W=5 W
輸出功率為:P出=P入-P熱=5 W-1 W=4 W
(3)電動機(jī)的輸出功率用來提升重物,在10 s內(nèi),有
P出t=Gh
h=P出tG=4×1020 m=2 m
(4)機(jī)械效率為:η=P出P入×100%=45×100%=80%。手機(jī)類型
智能折疊手機(jī)、5G
屏幕分辨率
2 480×2 200
電池容量
4 600 mAh
標(biāo)準(zhǔn)電壓(電動勢)
5 V
電池類型
不可拆卸電池
待機(jī)時間
24 d
工作時間
20 h
商品名稱
智能感應(yīng)式矯正器
內(nèi)置電池
500 mAh/3.7 V
充電輸入
DC 5V/0.2 A
工作電壓
DC 3.7 V
額定功率
0.4 W
充電接口
USB
整機(jī)凈重
85 g
1.BC
2.C
3.B
4.D
5.B
6.D

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第3節(jié) 電功與電熱

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