电功与电热—鲁科版高中物理必修三作业

物理新鲁科版必修三第3章作业003
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3．6×106J
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 ＝I 2
Rt B ．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt C ．在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q ＝I 2
Rt 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 ＝I 2
R 、P ＝U 2
R
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R A、R B和功率P A、P B的关系是( )
①R A>R B
②R A<R B
③P A>P B
④P A<P B
A．①③B．①④
C．②③D．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2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 ＝I 2R ，电灯亮度不变
B ．灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据P ＝I 2R ，电灯变暗
C ．灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据P ＝U 2
R ，电灯变亮
D ．灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据P ＝U 2
R
，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 ＝P U ＝5
22 A ，Q ＝UIt ＝3 000 J
B ．Q ＝Pt ＝3 000 J
C ．I ＝P U ＝5
22 A ，Q ＝I 2Rt ＝1.24 J
D ．Q ＝U 2R t ＝2202
0.4
×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UI ­I 2r
B ．充电器输出的电功率为UI ＋I 2r
C ．电池产生的热功率为I 2r
D ．充电器的充电效率为Ir
U ×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 ＝q I ＝7.2×104
2
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 mA h ，给电量为零、容量为3000 mAh 的手机充电的次数n ＝12000
3000＝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 ＝I 2
Rt 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 ＝I 2
R 表示热功率．因此，在纯电阻电路中，UI ＝I 2
R ，消耗的电能全部转化为热能；而在非纯电阻电路中，UI >I 2
R ，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U 1和U 2，通电的时间都为t .由公式W 1＝U 1q 1和W 1＝U 21R t 可得：U 1＝3 V ，t R ＝0.1.再由W 2＝U 2q 2和W 2＝U 22
R t 可求出：U 2＝6 V ，W 2＝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 ＝P
U ＝2 A ，C 正确；扫地机器人充满电后一次工作
时间t ＝q
I ＝1 h ，D 错误。

【答案】 C
7．解析：.由图象知R A <R B ，故②正确，①错误．当A 、B 两电阻串联时，流过两电阻的电流I A ＝I B .由于P A ＝I 2
A R A ，P
B ＝I 2
B R B ，所以P A <P B ，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 ＝U 2R
＝I 2
R ，故R 一定时，电压U 减半，或
电流I 减半，则P 变为原来的14，故AC 错误，当U 不变R 增大一倍则P 变为原来1
2，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 ＝ρl
S ，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＋I 2rt ，充电器输出的电功率为UI ，电池产生的热功率为I 2r ，据此可知，电能转化为化学能的功率为UI －I 2r ，充电器的充电效率为U －Ir U ×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 ＝U 2额
P 额＝1102
10
Ω＝1210 Ω.
(2)灯泡正常工作时的电流为I 额＝
P 额U 额＝10
110
A ＝0.09 A. (3)因为灯泡的电阻是一定的，根据P ＝U 2R ，可知P 实P 额＝U 2实
U 2额
，
解得P 实＝U 2实
U 2额P 额＝1002
110
2×10 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 ＝I 2
Rt 得I ＝Q
Rt
， 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＝I 2
R ＝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′＝U 2R ＝
22
0.5
W ＝8 W. 答案：(1)1.5 W (2)8 W。