高考物理电功和电热练习.docVIP

第八章 电路 第三节 电功和电热 一．本节高考考点及要求 电功率、焦耳定律 I 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 UIR，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=PQ= = = （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PQ= R2 R2 R1 R3 例1．已知如图，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=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I1∶I2∶I3=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U1∶U2∶U3=1∶1∶2；在此基础上利用P=UI，得P1∶P2∶P3=1∶2∶6 例2． 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=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，，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=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热==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并联，路端电压U恒定，调节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，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=110V，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=5.0A，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=450w 电动机消耗的电功率P=UI=550w 则电动机发热功率PQ=P-P机=100w 由PQ=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10kW，这表明该电动机工作时( ). (A)每秒消耗10kw电能 (B)每秒对外做10kw功 (C)每秒消耗10kJ电能 (D)每秒对外做10kJ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