高考物理专题练习电功和电热

电功和电热

一．本节高考考点及要求

电功率、焦耳定律

二．基础回顾

1．概念

电功：电流对某段电路所做的功（亦即电场力对定向移动的电荷所做的功）叫电功。表达式为W=UIt。

电热：电流流通过导体时所产生的热量，称为电热。某段电路所产生的电热，等于该电路将电能转化为的值。

焦耳定律：电流流过电路所产生的热量，与电流的平方成正比；与电路电阻成正比；与通电时间成正比。表达式为。

电功率：表征电流做功的，其定义式为。

2．电功和电热的关系

纯电阻电路与非纯电阻电路的区别：

纯电阻电路（如电热器）：满足欧姆定律U=IR，电能电热。

非纯电阻电路（如电动机）：不满足欧姆定律U ＞IR，电能电热。

（1）纯电阻电路，消耗了多少电能，就一定会产生多少电热，因此电功等于电热。

电功、电热关系式W=Q= = =

电功率、热功率关系式P=P Q= = =

（2）非纯电阻电路，消耗的电能只有一部分转化为电热，因此电功大于电热。

电功W= ，电热Q=

电功率P= ，热功率P Q=

R2

R 1 R 3

三．例题精讲

例1．已知如图，R 1=6Ω，R 2=3Ω，R 3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。

解：本题解法很多，注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单：电流之比是I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Ω，因此电压之比是U 1∶

U 2∶U 3=1∶1∶2；在此基础上利用P=UI ，得P 1∶P 2∶P 3=1∶2∶6

例2． 某一电动机，当电压U 1=10V 时带不动负载，因此不转动，这时电流为I 1=2A 。当电压为U 2=36V 时能带动负载正常运转，这时电流为I 2=1A 。求这时电动机的机械功率是多大？

解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，

Ω==

51

1

I U R ，这个电阻可认为是

不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P 电=U 2I 2=36W ，内部消耗的热功率P 热=R I 22=5W ，

所以机械功率P =31W

例3．如图所示，直流电动机与可变电阻1R 并联，路端电压U 恒定，调节1R 使两个支路中的电流强度相等，则可知

A ．两个支路中的电阻相等

B ．两支路两端的电压相等

C．两支路产生的热量相等

D．两支路消耗的电功率相等

分析：电动机属非纯电阻电路，不满足欧姆定律，故两支路电阻不相等；由于两支路并联，

故电压相等；由

R

I

Q2

，它们产生的热量因电阻R的不同而不同；再由P=UI可知，两支路消

耗的电功率相等，答案BD正确。

例4.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m =50kg，电源提供给电动机的电压为U=110 V，不计各种摩擦，当电动机以v =0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0 A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）

解：电动机输出的机械功率P机=mgv=450 W

电动机消耗的电功率P=UI=550 W

则电动机发热功率P Q=P-P机=100 W

由P Q=I2r可求得电动机的线圈电阻r=4Ω

四．跟踪练习

（一）．选择题

1.一台电动机的输出功率是10 kW，这表明该电动机工作时( ).

(A)每秒消耗10 kw电能(B)每秒对外做10 kw功

(C)每秒消耗10 kJ电能 (D)每秒对外做10 kJ功

2．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态。如图11是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝。则下列关于它工作状态说法正确的有：

A．S接通是保温状态 B．S接通是加热状态

C．S断开是保温状态 D．S断开是加热状态

3.电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是( ).

(A)电动机消耗的电能为UIt (B)电动机消耗的电能为I2Rt

(C)电动机线圈产生的热量为I2Rt (D)电动机线圈产生的热量为U2t/R

4.某品牌电动自行车的铭牌如下:

车型:20寸(车轮直径:508mm) 电池规格:36V，12Ah(蓄电池)

整车质量:40kg 额定转速:210r／min

外形尺寸:L1800mm×W650mm×H1100mm 充电时间:2～8h

电机:后轮驱动、直流永磁式电机额定工作电压／电流:36V／5A

根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为( ).

(A)15km／h (B)18km／h (C)20km／h (D)25km／h

5.如图所示，电阻R1=20Ω，电动机的绕组R2=10Ω.当电键S断开时，电流表的示数是0.5A，当电键S闭合后，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=1.5A (B)I＜1.5A

(C)P=15W (D)P＜15W

6.如图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是:A灯“10V，10W"，B灯"60V，60W”，C灯"40V，40W"，D灯"30V，30W".在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光.比较各灯消耗功率的大小，正确的是( ).

(A)P B＞P D＞P A＞P C (B)P B＞P A＞P D＞P C

(C)P B＞P D＞P C＞P A (D)P A＞P C＞P D＞P B

7.家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能.对此，下列判断中正确的组合是( ).

(A)通电后，其电功率先增大后减小