焦耳定律经典练习题(含答案详解)

电功率和热功率 1 一台电动机 额定电压为 100 V 电阻为 1 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 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 则在 I 2 时间 t 内产生的热量为 A 4Q B 2Q C D Q 2 Q 4 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 时间不变 则热量变为 1 2 原来的 C 正确 1 2 非纯电阻电路的特点及有关计算 图 263 3 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 电路中另一电阻 R 10 直流电压 U 160 V 电压表示数 UV 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 UR U UV 160 110 V 50 V 通过电阻 R 的电流 IR A 5 A UR R 50 10 即通过电动机的电流 IM IR 5 A 2 电动机的分压 UM UV 110 V 输入电动机的功率 P入 IM UM 550 W 3 电动机的发热功率 P热 Ir 20 W 2 M 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 AB 2 关于四个公式 P UI P I2R P P 下列叙述正确的是 U2 R W t A 公式 适用于任何电路的电功率的计算 B 公式 适用于任何电路的热功率的计算 C 公式 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 适用于任何电路的电功率的计算 而 P I2R P 只适用于纯电阻 W t U2 R 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 只适用于纯电阻电路的热功率的计算 故 B 正确 U2 R 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 10 W 和 20 40 W 则它们的额定电流之比为 A 5 B 20 C 10 D 1 2 000 5105 答案 C 解析 由公式 P I2R 得 I 所以 I1 I2 10 P R5 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 PA 100 W PB 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 可知 RA RB U2 R 对于 A 电路 由于 RA RB 所以 UB UA 且有 UB 110 V B 灯被烧毁 UA 110 V A 灯不能正常发光 对于 B 电路 由于 RB RA A 灯又并联变阻器 并联电阻更小于 RB 所以 UB 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 RA 所以可能 UA UB 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 UA UB 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 IA IB 110 V 而 D 电路中变阻器功 率为 IA IB 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 UA UB 则下列说法正确的是 A 两灯正常发光时 灯泡的电流 IA IB B 两灯电阻 RA RB C 将两灯串联后接入电路中发光时 则灯泡的功率 PA PB D 将两灯并联后接入电路中发光时 则灯泡的功率 PA RB 由 P UI 可知额定电流 IAPB 两灯并联后 由并联电路的功率分配关系可知 P 所以 PA PB 1 R 题组二 非纯电阻电路及焦耳定律 7 有一内阻为 4 4 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 W B 电解槽消耗的电功率为 60 W C 电解槽的发热功率为 60 W D 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 A A 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 60 110 6 11 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 220 6 11 W 120 W D 选项错误 图 264 8 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 I2R B 电动机的机械功率为 IU C 电动机的总功率为 IU D 电动机机械功率为 IU I2R 答案 ACD 9 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 h 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 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 265 10 如图 265 所示 电阻 R1 20 电动机的绕组的电阻 R2 10 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 I1R1 0 5 A 20 10 V 电动机是非纯电阻用电器 UI2 I R2 所以 I2 1 A 电流表的示数 I I1 I2 1 5 A A 错误 B 正确 电路总 2 2 U R2 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 知 功率最大 供热最快 故 C 正确 U2 R 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 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 A 0 16 A P U 36 220 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 A 5 5 A U R 220 40 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 规格后轮驱动直流电机 车型 26 电动自行车 额定输出功率120 W 整车质量30 kg额定电压40 V 最大载重120 kg额定电流3 5 A 1 在额定电压下工作时 该电机的内阻是多少 其效率为多大 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 85 7 2 4 m s 解析 1 由题目提供的表可知 电