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解析 电动机的热功率P =I 2r =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.Q 2 D.Q4答案 C解析 根据Q =I 2Rt 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 R R =5010 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 入=I M ·U M =550 W. (3)电动机的发热功率P 热=I 2M 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 =I 2R ;③P =U 2R ;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 =W t 适用于任何电路的电功率的计算,而P =I 2R 、P =U 2R 只适用于纯电阻电路的电功率的计算,故A 正确,C 错误.P =I 2R 适用于任何电路的热功率的计算,P =UI 、P =U 2R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“100 Ω,10 W ”和“20 Ω,40 W ”,则它们的额定电流之比为( ) 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 =PR,所以I 1∶I 2=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 =U 2R,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 B B .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 =U 2/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 V60 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=60110A=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 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 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 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26510.如图265所示,电阻R 1=20 Ω,电动机的绕组的电阻R 2=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解析 电路两端的电压为:U =I 1R 1=0.5 A ×20 Ω=10 V .电动机是非纯电阻用电器,UI 2>I 22R 2,所以I 2<U R 2=1 A .电流表的示数I =I 1+I 2<1.5 A ,A 错误、B 正确.电路总功率为P =U (I 1+I 2)<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R 1、R 2、R 3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R 3,B 选项总电阻为R 1+R 2+R 3,C 选项的总电阻小于R 1、R 2、R 3三个电阻的任何一个电阻,D 选项的总电阻大于R 3,E 选项的总电阻大于R 1,可知C 选项的总电阻最小,根据P =U 2R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 .8×108 kW·h B .8×1010 kW·h C .8×1011 kW·h D .8×1013 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182.5×4×108 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 I =P U =36220 A =0.16 A 发热功率为P 热=I 2R =(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 ′=U R =22040 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′=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/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 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=I 20r 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.。