电功、电热、电功率和热功率(含答案)
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电功、电热、电功率和热功率
1.电功是电能转化为其他形式能的量度,电热是电能转化为内能的量度. 计算电功时用公式W =IUt ,计算电热时用公式Q =I 2Rt .
2.从能量转化的角度来看,电功和焦耳热之间的数量关系是W ≥Q 、UIt ≥I 2Rt .
(1)纯电阻电路:如电炉等构成的电路,电流做功将电能全部转化为内能,此时有W =Q .计算时可任选一公式:W =Q =Pt =I 2Rt =UIt =
U 2
R
t . (2)非纯电阻电路:如含有电动机、电解槽等的电路,电流做功除将电能转化为内能外,还转化为机械能、化学能等,此时有W >Q .电功只能用公式W =UIt 来计算,焦耳热只能用公式Q =I 2Rt 来计算.对于非纯电阻电路,欧姆定律不再适用. 1、如图8所示的电路中,电源的输出电压恒为U ,电动机M 线圈 电阻与电炉L 的电阻相同,电动机正常工作,在相同的时间内, 下列判断正确的是
( ) A .电炉放出的热量与电动机放出的热量相等
图8
B .电炉两端电压小于电动机两端电压
C .电炉两端电压等于电动机两端电压
D .电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率
解析 电炉是纯电阻,电动机是非纯电阻,由于电炉和电动机构成串联电路,二者的电流相等,则电炉两端电压小于电动机两端电压,又Q =I 2Rt ,故A 、B 正确,C 、D 错误. 答案 AB
电功和电热的处理方法
1.P =UI 、W =UIt 、Q =I 2Rt 在任何电路中都能使用.在纯电阻电路中,W =Q ,
UIt =I 2Rt ,在非纯电阻电路中,W >Q ,UIt >I 2Rt .
2.在非纯电阻电路中,由于UIt >I 2Rt ,即U >IR ,欧姆定律R =U
I 不再成立.
3.处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.
2、电阻R 和电动机M 串联接到电路中,如图9所示,
已知电阻R 跟电动机线圈的电阻值相等,电键接通后,电动机
正常工作,设电阻R 和电动机M 两端的电压分别为U 1和U 2, 经过时间t ,电流通过电阻R 做功为W 1,产生热量为Q 1,
图9
电流通过电动机做功为W 2,产生热量为Q 2,则有( ) A .U 1Q 2
D .W 1 答案 A 解析 电动机是非纯电阻,其两端电压U 2>IR =U 1,B 错;电流做的功W 1=IU 1t ,W 2=IU 2t ,因此W 1 ( ) A .I 2R B.U 2R 图5 C .UI D .UI -I 2R 答案 C 解析 不管电路是否为纯电阻电路,电路的电功率一定为P =UI ,选项C 正确;只有电路为纯电阻电路时,才有 P =UI =I 2R = U 2 R ,故A 、B 错误;而UI -I 2R 为电能转化为其他形式能的功率,故D 错误. 4、在研究微型电动机的性能时,应用如图6所示的实验电路. 调节滑动变阻器R 并控制电动机停止转动时,电流表和电 压表的示数分别为0.50 A 和2.0 V .重新调节R 并使电动 机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A 图6 和24.0 V .则这台电动机正常运转时输出功率为 ( ) A .32 W B .44 W C .47 W D .48 W 答案 A 解析 当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为r =U I ,代入数据得r =4 Ω,重新调节R 并使电动机恢复正 常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出功率为P =UI -I 2r ,代入数据得P =32 W ,B 、C 、D 错误,A 正确. 5、如图7所示,电源电动势E =8 V ,内电阻为r =0.5 Ω,“3 V ,3 W ” 的灯泡L 与电动机M 串联接在电源上,灯泡刚好正常发光,电动 机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R 0=1.5 Ω.下列说法中正确的 是 ( ) A .通过电动机的电流为1.6 A 图7 B .电源的输出功率是8 W C .电动机消耗的功率为3 W D .电动机的输出功率为3 W 答案 D 解析 “3 V,3 W ”的灯泡L 与电动机M 串联,说明通过灯泡与电动机的电流相等,其电流大小为I L = P L U L =3 3 A =1 A ;路端电压U =E -Ir =8 V -1×0.5 V =7.5 V ,电源的输出功率P 出=UI =7.5×1 W =7.5 W ;电动机消耗的功率为P M =P 出-P L =7.5 W -3 W =4.5 W ;电动机的热功率为P 热=I 2L R 0=12×1.5 W =1.5 W ;电动机的输出功率为P M - P 热=4.5 W -1.5 W =3 W ;本题答案为D. 6、如图9所示,一直流电动机与阻值R =9 Ω的电阻串联在电源上, 电源电动势E =30 V ,内阻r =1 Ω,用理想电压表测出电动机 两端电压U =10 V ,已知电动机线圈电阻R M =1 Ω,则下列 说法中正确的是( ) 图9 A .通过电动机的电流为10 A B .电动机的输入功率为20 W C .电动机的热功率为4 W D .电动机的输出功率为16 W 答案 BCD 解析 由E =30 V ,电动机两端电压为10 V 可得R 和电源内阻上分担电压为20 V ,则I = 20 9+1 A =2 A ,故A 错误;电动机输入功率P =UI =10 V ×2 A =20 W ,故 B 正确;P 热=I 2R M =4×1 W =4 W ,故 C 正确;P 输出=P -P 热=20 W -4 W =16 W ,故 D 正确. 7、一台小型电动机在3 V 电压下工作,用此电动机提升所受重力为4 N 的物体时,通过它 的电流是0.2 A .在30 s 内可使该物体被匀速提升3 m .若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求: (1)电动机的输入功率; (2)在提升重物的30 s 内,电动机线圈所产生的热量;