(新高考)高考物理二轮复习大题优练6 电功 电功率(解析版)

电功电功率电功电功率大题优练6优选例题优选例题例1．如图甲所示是一种家用电熨斗的原理图（额定电压为220V），R0是定值电阻，R是可变电阻（调温开关），其电阻值均不受温度影响；(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W，温度最高时的耗电功率为484W，求R0的阻值及R的阻值变化范围；(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示，现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？【解析】(1)温度最低档SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0温度最高档SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0解得：R0＝100Ω，Rmax＝300Ω所以变阻器阻值范围是0到300Ω。(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差Δt＝220℃－20℃＝200℃由图像知电熨斗每秒钟散发的热量q＝440J，要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P＝440W由SKIPIF1<0解得R＝10Ω所以应将R调至10Ω。例2．电动轿车是未来小轿车发展的趋势，某轻型电动轿车，质量(含载重)m＝200kg，蓄电池组电动势E＝200V，内阻r＝0.05Ω，直接对超导电动机(线圈为超导材料，电阻为零)供电，供电电流I＝100A，电动机通过传动效率η＝90％的传动装置带动车轮转动。保持电动机功率不变，假设轿车在运动过程中所受摩擦及空气阻力大小之和恒为f＝653N，g＝10m/s2。(1)若轿车在6s内由静止在水平路面上加速到v＝72km/h，则这6s内轿车的位移大小为多少？(2)已知某斜坡路面的倾角为θ，轿车所受摩擦及空气阻力大小不变，则轿车在上坡过程中能达到的最大速度为多少？(sinθ＝0.2585)【解析】(1)电源输出电压：SKIPIF1<0电动机功率：SKIPIF1<0由动能定理：SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0。(2)当轿车加速度a＝0时，速度达到最大，此时轿车牵引力：SKIPIF1<0又SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0。模拟优练模拟优练1．如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，电压表示数UV＝110V。试求：(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g取10m/s2)【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＝50V流过电阻R的电流IR＝eq\f(UR,R)＝eq\f(50,10)A＝5A即通过电动机的电流，IM＝IR＝5A。(2)电动机的分压UM＝UV＝110V输入电动机的功率P电＝IMUM＝550W。(3)电动机的发热功率P热＝Ieq\o\al(2,M)r＝20W电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝530W又因P出＝mgv，所以m＝eq\f(P出,gv)＝53kg。2．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E＝6V，电源内阻r＝1Ω，电阻R＝3Ω，重物质量m＝0.10kg，当将重物固定时，理想电压表的示数为5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V，求：(不计摩擦，g取10m/s2)(1)串联入电路的电动机内阻；(2)重物匀速上升时的速度大小；(3)匀速提升重物3m需要消耗的电能。【解析】(1)当将重物固定时，电压表的示数为5V，则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为I＝电动机的电阻RM(2)当重物匀速上升时，电压表的示数为U＝5.5V，电路中电流为I'＝电动机两端的电压为U故电动机的输入功率P＝根据能量转化和守恒定律得U代入解得，v＝1.5m/s(3)匀速提升重物3m所需要的时间t＝则消耗的电能W＝EI't＝6J3．如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12V，电解槽内阻rA＝2Ω，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5A，且电动机的内阻rM＝1Ω；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4A。求：(1)电炉子的电阻及发热功率；(2)电动机的机械效率；(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。【解析】(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：R＝其发热功率：P＝I1U＝12×6(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律：I2所以：η＝(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律：P化学＝所以：P化学＝(12×4−42×2)4．用一个标有“12V24W”的灯泡做实验，测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图象如图所示。(1)在正常发光条件下，灯泡的电功率为多大？(2)设灯丝电阻与绝对温度成正比，室温为300K，求正常发光条件下灯丝的温度。(3)将一定值电阻与灯泡串联后接到20V电压上，要使灯泡能正常发光，串联的电阻为多大？(4)当合上开关后，需要0.5s灯泡才能达到正常亮度，为什么这时电流比开始时小？计算电流的最大值。【解析】(1)由题图知，正常发光时R＝8Ω，故电功率为：P＝(2)由题图知，室温时电阻R′＝1Ω，由TT'＝(3)电阻的电压为：U′＝20－12＝8V电阻的电流为：I'＝U串联电路电阻为：Rx＝U'I'(4)闭合开关后，灯丝温度升高，电阻增大，电压不变，因此电流减小；由图示可知，最小电阻为1欧姆，最大电流：I＝U5．有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。则电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？【解析】当电动机转子不转时，电动机无机械能输出，故电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。当电动机转动时，一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电阻，故又在线圈上产生内能，输入的电功率P电＝P热＋P机。接U＝0.2V电压时，电动机不转，电流I＝0.4A，根据欧姆定律，线圈电阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(0.2V,0.4A)＝0.5Ω当接U′＝2.0V电压时，电流I′＝1.0A，故输入电功率P电＝U′I′＝2.0×1.0W＝2.0W消耗热功率P热＝I′2R＝1.02×0.5W＝0.5W故输出功率即机械功率P机＝P电－P热＝(2.0－0.5)W＝1.5W。如果正常工作时转子被卡住，则电能全部转化成内能，故其发热功率P热′＝eq\f(U′2,R)＝eq\f(22,0.5)W＝8W6．如图所示电路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，当开关S1闭合、S2断开电路稳定时，电源消耗的总功率P1＝2W；当开关S1、S2都闭合电路稳定时，电源消耗的总功率P2＝4W。求：(1)电源电动势E和内阻r；(2)当S1闭合，S2断开，电路稳定后，电容器所带的电量；(3)当S1、S2都闭合电路稳定时，电源的输出功率及电容器所带的电量。【解析】(1)S1闭合、S2断开电路稳定时，电源消耗的总功率SKIPIF1<0S1、S2都闭合电路稳定时，R1、R2并联，SKIPIF1<0电源消耗的总功率SKIPIF1<0联立解得：E＝4V，r＝0.5Ω。(2)当S1闭合，S2断开，电路稳定后，外部总电阻SKIPIF1<0干路上总电流SKIPIF1<0