电功、电热、电功率和热功率(含答案)

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 2

Rt ＝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 1

B ．U 1＝U 2，Q 1＝Q 2

C ．W 1＝W 2，Q 1>Q 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

R 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 2

R ＝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

3A＝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＝I2L R0＝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＝I2R 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；

(3)线圈的电阻．

答案(1)0.6 W(2)6 J(3)5 Ω

解析(1)电动机的输入功率P入＝UI＝3×0.2 W＝0.6 W.

(2)电动机提升重物的机械功率

P机＝F v＝4×3

30W＝0.4 W. 根据能量关系P入＝P机＋P Q，得热功率

P Q＝P入－P机＝(0.6－0.4) W＝0.2 W. 所产生的热量Q＝P Q t＝0.2×30 J＝6 J.

(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt，得线圈的电阻

R＝Q

I2t＝6

0.22×30

Ω＝5 Ω.