高中物理 第2章 电路 第5节 电功率学业分层测评 粤教版选修31

电功率
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．对于接入电路的灯泡来说，亮度大的灯泡一定是( ) A ．流过的电流大的 B ．电阻大的 C ．消耗功率大的
D ．加在两端电压高的
【解析】 连入电路的不同灯泡，灯泡的亮度指的是灯泡消耗的功率的大小，亮度大的灯泡指的是消耗的功率大，所以C 正确．
【答案】 C
2．(多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是( ) 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 ＝UIt D ．在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用Q ＝UIt
【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】 AD
3．夏天，空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行，一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系图2­5­7所示，此空调器运转1 h 用电( )
图2­5­7
A ．1.0度
B ．1.5度
C ．2.0度
D ．2.5度
【解析】 W ＝P 1t 1×4＋P 2t 2×4＝4×(2.0×10
60＋
0．5×5
60)kW·h＝1.5 kW·h.
【答案】 B
4．有一只电风扇，标有“220 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V 的电路中，以下几种计算时间t 内产生热量的方法，正确的是( )
A ．Q ＝U 2t R
B ．Q ＝Pt
C ．Q ＝(P U
)2
Rt
D ．以上三种方法均正确
【解析】 对纯电阻电路电热的计算可用Q ＝UIt ＝I 2
Rt ＝U 2t
R
，而电风扇工作时不能看
成纯电阻电路，故电热计算要用Q ＝I 2
Rt 计算，而电流计算I ＝P U
用于任何电路，所以C 项正确．
【答案】 C
5．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是( )
A ．电风扇最多
B ．电烙铁最多
C ．日光灯最多
D ．一样多
【解析】 在三种用电器中，只有电烙铁是纯电阻用电器，将电能全部转化为内能，故B 选项正确．
【答案】 B
6．(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同的时间内( )
A ．电炉放热大于电动机放热
B ．电炉两端电压小于电动机两端电压
C ．电炉两端电压等于电动机两端电压
D ．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
【解析】 由焦耳定律Q ＝I 2
Rt 知A 错，电动机为非纯电阻电路两端电压U >IR ，电炉为纯电阻电路，两端电压U ＝IR .故B 对，C 错，由P ＝UI 得D 对．
【答案】 BD
7．(多选)日常生活用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风可将头发吹干．设电动机线圈的电阻为R 1，它与电热丝的电阻R 2相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U ，通过的电流为I ，消耗的电功率为P ，则以下选项正确的是( )
A ．IU >P
B ．IU ＝P
C ．P >I 2
(R 1＋R 2)
D ．P ＝I 2
(R 1＋R 2)
【解析】 P ＝UI 为定义式，对任何电路都适应，而电吹风内部是一电动机，I 2
(R 1＋R 2)为整个电路的热功率，所以有P >I 2
(R 1＋R 2)．
【答案】 BC
8.如图2­5­8所示电路中，灯泡L 1和L 3上标有“220 V 100 W”，灯泡L 2和L 4标有“220 V 40 W”，设灯泡电阻不变，当电路接上220 V 电压后，实际功率最大和最小的灯泡分别是( )
图2­5­8
A ．L 1和L 3
B ．L 1和L 2
C ．L 2和L 4
D ．L 3和L 4
【解析】 R 1＝R 3<R 2＝R 4，功率最大的是L 2，又因P 1>P 3，而P 3>P 4，知功率最小为L 4. 【答案】 C
[能力提升]
9．(多选)在如图2­5­9所示的电路中，定值电阻的阻值为10 Ω，电动机M 的线圈电阻值为2 Ω，a 、b 两端加有44 V 的恒定电压，理想电压表的示数为24 V ，由此可知( )
图2­5­9
A ．通过电动机的电流为12 A
B ．电动机消耗的功率为48 W
C ．电动机线圈在1分钟内产生的热量为480 J
D ．电动机输出的功率为8 W
【解析】 通过电动机的电流与通过定值电阻的电流相同为I ＝
U －U 1R ＝44－24
10
A ＝2 A ，故A 错误；电动机消耗的功率为P ＝U 1I ＝24×2 W＝48 W ，故
B 正确；电动机线圈在1分钟内产生的热量Q ＝I 2
rt ＝22
×2×60 J＝480 J ，故C 正确；电动机的热功率P 热＝I 2
r ＝22
×2 W ＝8 W ，电动机的输出功率P 出＝P －
P 热＝48 W －8 W ＝40 W ，故D 错误．
【答案】 BC
10．在如图2­5­10甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V ，内阻不计，L 1、L 2、L 3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列判断错误的是( )
甲 乙
图2­5­10
A ．灯泡L 1的电阻为12 Ω
B ．通过灯泡L 1的电流为通过灯泡L 2电流的2倍
C ．灯泡L 1消耗的电功率为0.75 W
D ．灯泡L 2消耗的电功率为0.30 W
【解析】 由于电源电动势为3.0 V ，内阻不计，所以当开关闭合后，达到稳定状态时，加在小灯泡L 1两端的电压应为3.0 V ，由小灯泡的伏安特性曲线可以看出当电压为3.0 V 时，流过小灯泡L 1的电流为I 1＝0.25 A ，由此求得，灯泡L 1的电阻为12 Ω，所以A 选项正确．由
P ＝UI 可以求得灯泡L 1消耗的电功率为0.75 W ，所以C 选项正确．L 2与L 3串联，L 2两端的
电压为1.5 V ，由I ­U 图象可知，I 2＝0.2 A ，则L 2消耗的电功率P 2＝U 2I 2＝0.3 W ，故D 正确，由以上分析可知I 1<2I 2.故B 错．
【答案】 B
11.如图2­5­11所示的电路中，电源电动势E ＝6.0 V ，内阻r ＝0.6 Ω，电阻R 2＝0.5 Ω，当开关S 断开时；电流表的示数为1.5 A ，电压表的示数为3.0 V ，试求：(1)电阻R 1和R 3的阻值；
图2­5­11
(2)当S 闭合后，电压表的示数以及R 2上消耗的电功率. 【导学号：30800025】
【解析】 (1)R 3＝U 3I 3＝3.0
1.5
Ω＝2.0 Ω
由E ＝I 3(R 1＋R 3＋r )
代入数据有6.0＝1.5(R 1＋2.0＋0.6) 解得R 1＝1.4 Ω (2)S 闭合后，
R 总＝R 1＋r ＋R 2·R 3
R 2＋R 3
＝2.4 Ω
电压表的示数U ＝
E R 总×R 2·R 3R 2＋R 3
＝
6
2.4
×0.4 V＝1.0 V R 2上消耗的功率P 2＝U 2R 2＝12
0.5
W ＝2.0 W.
【答案】 (1)1.4 Ω 2.0 Ω (2)1 V 2 W
12．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
k ＝0.02倍，g 取10 m/s 2.求：
(1)此车永磁体电机在额定电压下正常工作的效率．
(2)仅在永磁体电机以额定功率提供动力的情况下，人骑自行车的最大速度． (3)仅在永磁体电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v 1＝1.0 m/s ，人骑车的最大加速度．
【解析】 (1)由表可知，电动机的额定电压为U 0＝40 V ，额定电流为I 0＝3.5 A ，所以电动机正常工作时输入功率为P 输入＝U 0I 0＝140 W ．又因电动机的输出功率为P 输出＝120 W ，所以电动机的效率为
η＝P 输出/P 输入＝85.7%.
(2)行驶时所受阻力为f ＝k (M ＋m )g ，式中m 为车的质量．当车达到最大速度v m 时，应有P 输出＝fv m ，所以最大速度v m ＝P m /f ＝6.0 m/s.
(3)当车速度为v 1＝1.0 m/s 时，牵引力F ＝P 出/v 1＝120 N ，设此时车的加速度为a ，根据牛顿第二定律F －f ＝(M ＋m )a ，解得a ＝1.0 m/s 2
.
【答案】 (1)85.7% (2)6.0 m/s (3)1.0 m/s 2。