焦耳定律经典练习题(含答案详解)
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电功率和热功率
1．一台电动机，额定电压为100 V ，电阻为 1 Ω.正常工作时，通过的电流为 5 A，则电动机因发热损失的功率为( )
A．500 W B．25 W
C．1 000 W D．475 W
答案 B
2
2× 1 W＝25 W ，B 正确，A、C、D 错误．解析
电动机的热功率P＝ I
r＝5
电功和电热
2．通过电阻R的电流为I 时，在t 时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为I
，则在时间t 2
内产生的热量为( )
Q A．4Q B．2Q C.
2 D. Q 4
答案 C
解析根据Q＝I2Rt 得，电阻变为原来的 2 倍，电流变为原来的 1
，时间不变，则热量变为原来
2
1
的
2.C 正确．
非纯电阻电路的特点及有关计算
图263
3．如图263 所示是一直流电动机工作时的电路图．电动机内阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V ，电压表示数U V ＝110 V ．试求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入电动机的电功率；
(3)电动机输出的机械功率．
答案(1)5 A (2)550 W (3)530 W
解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R 的分压U R＝U－U V＝(160－110) V ＝50 V
通过电阻R 的电流I R＝U R
＝
R
50
10
A ＝5 A
即通过电动机的电流I M＝I R＝5 A.
(2)电动机的分压U M ＝U V＝110 V
.
输入电动机的功率 P (3)电动机的发热功率
P
电动机输出
(时间： 60 分钟)
题组一
电功和电功率
1．关于电功，下列说法中正确的有 (
)
A ．电功的实质是静电力所做的功
B
．电功是电能转化为其他形式度 C ．静电力做功
使
金
属导体
内的
自由电子运
动
的大 D ．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 答案 AB 2．关于四个公式① P ＝UI ；② P ＝I 2 U W 2
R ；③ P ＝ ；④ P ＝ ，下列叙述正确的是 ( ) R t A ．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B ．公式②适用于任何电路的热功率的计算 C ．公式①②③适用于任何电路电功率的计算 D ．以上均不正确 答案 AB 解析 P ＝ UI 、 P ＝ W t 适用于任何电路的电功率的计算，而
P ＝I 2R 、P ＝
2
的电功R 适用于任何电路的热功率的计算， P ＝ UI 、P ＝ 只适用于纯电阻电路的热功率的计B 正确． 3．两个精制阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻标有“ 100 Ω，10 W ”和“ 20 Ω， 40 W ”，则它们的额定比为 ( ) A. 5∶ 5 B. 10∶ 20 C. 5∶ 10 D ．1∶ 2 000 答案 C 解析 由公式 P ＝ I 2R 得： I ＝ P R ，所以 I 1∶ I 2＝ 5∶ 10. 4．额定电压、额定功率均相同的电的时间．比较它们产生 ( ) A ．电风扇最多 B ．电烙铁最多 C ．日光灯最多 D ．一样多 答案 B 解析 在三种用电器中，只有电烙铁能将电能全部转化为内能，电风扇部分电能转化为机械 能，日光灯部.
5．额定是 110 V ，额定功率 P
A
＝1
00 W ，P B ＝40 W 灯泡两盏，220 V 的 电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是 ( ) 答案 C 解析 判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯 泡有 P ＝ UI ＝ 2 U
，可知 R A ＜R B . R
对于A 电路，由于R A ＜R B ，所以 U B ＞U A ，且有 U B ＞110 V ，B 灯被烧毁， U A ＜110 V ， A 灯不 能正常发光． B 电路R B ＞R A ，A 灯又并联变阻器，并联R B ，所以 U B ＞U 并
，B 灯烧 毁． C 电路， B 灯与变阻器并联电阻于 R A ，所以可能 U A ＝ U B ＝110 V ，两灯可以正常发 光． D 电路，若变阻器的有效于 A 、B 的并联电阻，则 U A ＝ U B ＝110 V ，两灯可以正常 发光． C 、D 两个电路C 电路中变阻
器(
I A －I B )× 110 V ，而 D 电＋I B )×110 V ，所以 C 电路消耗电功率最小． 6．两盏额定功率相同的灯泡 A 和 B ，其额定电压 U A >U B ，则下列说法正确的是 ( )
A ．两灯正常发光时，灯泡的电流 I A >I
B B ．两灯电阻 R A C ．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率 P A D ．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率 P A ′ R B ，由 P ＝UI 可知额定电流 I A P B ； 1 两 灯 并联后，由并联电路的功率分可知 P ∝ ，所以 P A ′ 二 非纯电阻电路定律 7．有一4.4 Ω的电解槽和有“11 流电路两端，灯泡正常发光，则 ( ) A ．电解槽消耗的电120 W . B．电解槽消耗的电功率为60 W C．电解槽的发热功率为60 W D．电路消耗的总功率为60 W 答案 B 解析灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压，且流过电解槽的电流I＝I 灯＝ 60 110 A＝ 6 11 A，则电解槽消耗的电功率P＝IU＝ P 灯＝60 W，A 选项错误， B 选项正确；电解槽 的发热功率P 热＝I2r ＝1.3 W ，C 选项错误；电路消耗的总功率P 总＝ IU 6 ×220 W ＝120 W ， 总＝ 11 D 选项错误． 图264 8．如图264 所示，直流电动机线圈的电阻为R，当该电动机正常工作时，电动机两端电压为U，通过电动机的电流为I，则( ) A．电动机内部发热功率为I 2R B．电动机的机械功率为IU C．电动机的总功率为IU 2 D．电动机机械功率为IU －I R 答案ACD 9．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 (1)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：0.5 kW ·h/24 h 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 (2)根据上题铭牌上提供的信息，判断在12 h 内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能 的情况是( ) A．电冰箱比电风扇多 B．电风扇比电冰箱多 C．电风扇与电冰箱一样多 D．电冰箱比电风扇可能多，也可能少 答案(1)D (2)B 解析(1)根据题意得：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． . (2)依据电冰箱铭牌可知，电冰箱在12 h 内消耗电能为0.25 kW ·h，而电风扇在12 h 内消耗电能 为W＝Pt＝0.78 kW·h，故 B 选项正确． 图265 10．如图265 所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的绕组的电阻R2＝10 Ω.当电键打开时，电流表的示 数是0.5 A，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消 耗的电功率应是( ) A．I＝1.5 A B．I＜1.5 A C．P＝15 W D．P＜15 W 答案BD 2 解析电路两端的电压为：U＝I1R1＝0.5 A ×20 Ω＝10 V．电动机是非纯电阻用电器，UI 2＞I 2 R2，所以I2＜U ＝1 A．电流表的示数I＝I1＋I2＜1.5 A ，A 错误、B 正确．电路总功率为P＝U (I1 R2 ＋I2)＜15 W，C 错误、D 正确． 题组三综合题组 11．用稳压电源和三根电阻丝R1、R2、R3 来加热一桶水，三根电阻丝采用如图所示的几种连接 方式，则供热最快的是( ) 答案 C 解析 A 选项总电阻为R3，B 选项总电阻为R1＋R2＋R3，C 选项的总电阻小于R1、R2、R3 三个 电阻的任何一个电阻， D 选项的总电阻大于R3，E 选项的总电阻大于R1，可知 C 选项的总电阻2 U 最小，根据P＝知，功率最大，供热最快．故 C 正确． R 12．功率为10 W 的发光二极管(LED 灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当．根据国家节能战 略，2016 年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有 2 只60 W 的白炽灯，均用10 W 的LED 灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( ) 8 A．8×10 10 kW·h B．8×10 kW·h 11 C．8×10 13 kW·h D．8×10 kW·h 答案 B 解析按每户一天亮灯 5 小时计算，每户一年节省的电能为(2×60－2×10)×10 － 3×5×365 kW·h＝182.5 kW·h，假设全国共有 4 亿户家庭，则全国一年节省的电能为182.5×4×10 8 kW· h ＝7.3×1010 kW·h，最接近 B 选项，故选项 B 正确，选项A、C、D 错误． . 13．规格为“220 V 36 W ”的排气扇，线圈电阻为 40 Ω，求： (1)接上 220 V 的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上 (1)中电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． 答案 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W 解析 (1)排气扇在 220 V 的电压下正常工作时的电流为 P 36 I ＝ ＝ 220 A ＝0.16 A U 发热功率为 P 2 热 ＝I R ＝(0.16) 2×40 W ＝1 W 转化为机械能的功率为 P 机 ＝P －P 热 ＝(36－1) W ＝35 W. ( 2 ) 扇 叶 被 卡住不能转 动 后 ， 电动机所在电路成为纯电阻电路部转化为热时 U R 电动机中电流为 I ′＝ ＝ 220 40 A ＝5.5 A 电动机消耗的功率即电功率等于发热功率： P 电 ′＝P 热 ′＝ U I ′＝220×5.5 W ＝ 1 210 W. 14．表中是一辆电动自行车说明书上的一些技术参数，根据 表 中提供究题： 规格 后轮流电机 26″电动自行车 额定输出功率 120 W 量 30 kg 额定电压 40 V 最大载重 120 kg 额定电流 3.5 A ( 1)在额定电压下工作时，该电机的内阻是多效率为多大？ (2)假设行驶过程中所受阻力是车重的 0.02 倍，在最大载重量的情况下，人骑车行驶的最 大速度为多大？ (g 取 10 m/s 2) 答案 (1)1.63 Ω 85.7% (2)4 m/s 解析 (1)由题目提供的表可知，电机的输出功率为 P 出＝120 W ，额定电压为 U 0＝40 V ，额定电 流为 I 0＝ 3.5 A 电机正常工作时输入功率为 P 入 ＝U 0I 0＝40×3.5 W ＝140 W 所以电机的效率为 η＝ P 120 出 ×100%＝ ×100%≈ 85.7% P 140 入 设电机的内阻为 r ，则由欧姆定律知 P 入 － P 2 出 ＝I 0r 解得 r ＝1.63 Ω (2)设量为 m ，由题意知，行驶时所受阻力为 F 阻 ＝k(M ＋m)g 当达到最大速度 v m a x 出＝F 解得 v max ＝ 4 m/s. . .