焦耳定律经典练习题含答案详解集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)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 WC.1 000 W D.475 W答案B解析电动机的热功率P=I2r=52×1 W=25 W,B正确,A、C、D错误.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I2,则在时间t内产生的热量为( )A.4Q B.2Q C.Q2D.Q4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12,时间不变,则热量变为原来的12.C正确.非纯电阻电路的特点及有关计算图2633.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 RR=5010A=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入=I M·U M=550 W.(3)电动机的发热功率P热=I2M r=20 W电动机输出的机械功率P出=P入-P热=530 W(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能的量度C.静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等答案AB2.关于四个公式①P=UI;②P=I2R;③P=U2R;④P=Wt,下列叙述正确的是( )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=Wt适用于任何电路的电功率的计算,而P=I2R、P=U2R只适用于纯电阻电路的电功率的计算,故A正确,C错误.P=I2R适用于任何电路的热功率的计算,P=UI、P=U2R只适用于纯电阻电路的热功率的计算,故B正确.3.两个精制电阻,用锰铜电阻丝绕制而成,电阻上分别标有“100Ω,10 W”和“20Ω,40 W”,则它们的额定电流之比为( )A.5∶5B.10∶20C.5∶10 D.1∶2 000答案C解析由公式P=I2R得:I=PR,所以I1∶I2=5∶10.4.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,日光灯部分电能转化为光能,故B选项正确.5.额定电压都是110 V,额定功率P A=100 W,P B=40 W的灯泡两盏,若接在电压为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=U2R,可知R A<R B.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.对于B电路,由于R B>R A,A灯又并联变阻器,并联电阻更小于R B,所以U B>U并,B灯烧毁.对于C电路,B灯与变阻器并联电阻可能等于R A,所以可能U A=U B=110 V,两灯可以正常发光.对于D电路,若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻,则U A=U B=110 V,两灯可以正常发光.比较C、D两个电路,由于C电路中变阻器功率为(I A-I B)×110 V,而D 电路中变阻器功率为(I A+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 BB.两灯电阻R A<R BC.将两灯串联后接入电路中发光时,则灯泡的功率P A<P BD.将两灯并联后接入电路中发光时,则灯泡的功率P A′<P B′答案D解析由P=U2/R可知R A>R B,由P=UI可知额定电流I A<I B.两灯串联后,由串联电路的功率分配关系可知P∝R,所以P A>P B;两灯并联后,由并联电路的功率分配关系可知P∝1R,所以P A′<P B′.题组二非纯电阻电路及焦耳定律7.有一内阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则( )A.电解槽消耗的电功率为120 WB.电解槽消耗的电功率为60 WC.电解槽的发热功率为60 WD.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=60110 A=611A,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总=611×220 W=120 W,D选项错误.图2648.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I2RB.电动机的机械功率为IUC.电动机的总功率为IUD.电动机机械功率为IU-I2R答案ACD9.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 WB.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 hC.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 WD.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26510.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 AC.P=15 W D.P<15 W答案BD解析电路两端的电压为:U=I1R1=0.5 A×20Ω=10 V.电动机是非纯电阻用电器,UI2>I22R2,所以I2<UR2=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+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选项的总电阻最小,根据P=U2R知,功率最大,供热最快.故C正确.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( )A.8×108kW·h B.8×1010kW·hC.8×1011kW·h D.8×1013kW·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)×10-3×5×365kW·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182.5×4×108kW·h=7.3×1010kW·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I=PU=36220A=0.16 A发热功率为P热=I2R=(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,电流做功全部转化为热能,此时电动机中电流为I′=UR=22040A=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′=UI′=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,根据表中提供的信息,探究以下问题:(1)(2)假设行驶过程中所受阻力是车和人总重的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/s2)答案(1)1.63 Ω85.7% (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U0=40 V,额定电流为I0=3.5 A电机正常工作时输入功率为P入=U0I0=40×3.5 W=140 W所以电机的效率为η=P出P入×100%=120140×100%≈85.7%设电机的内阻为r,则由欧姆定律知P入-P出=I20r解得r=1.63 Ω(2)设车的质量为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 max时,应用P出=F阻v max解得v max=4 m/s.。