第1节 电能 电功 · 练习题（共35题）

31.单选题中等
小杨家的电热水壶的容量为 2L，用该电热水壶烧水时，壶内水温低于 80℃时，加热效率是 90%；壶内水温高于 80℃时，加热效率是 84%。已知水的比热容是 4.2×103J/(kg・℃)，若冬天自来水的温度比夏天的低 15℃，则该电热水壶把 2L 的自来水烧开，冬天比夏天多消耗的电能约为（）
答案：D
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自来水质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg。 设夏天初温为 t，则冬天初温为 t‑15℃。烧水分两段：低于 80℃效率 90%，80℃～100℃效率 84%。 夏天消耗电能：W夏 = [cm (80℃‑t)]/90% + [cm (100℃‑80℃)]/84% 冬天消耗电能：W冬 = [cm (80℃‑(t‑15℃))]/90% + [cm (100℃‑80℃)]/84% 冬天比夏天多消耗电能： ΔW=W冬‑W夏 = cm×15℃ / 90% = (4.2×103J/(kg·℃)×2kg×15℃) ÷ 90% =1.4×105J=140kJ。 ABC 不符合题意，D 符合题意。故选 D。
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32.填空题中等
《本草纲目》记载“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“吸得芥子”是因为琥珀摩擦带电能够________轻小的芥子。如图所示是心理健康教育设施“减压花”，人在花下喊出减压口令，花瓣会在电动机驱动下绽放，此过程中电能转化为花瓣的________（选填“机械”或“内”）能。
题目配图
答案：吸引 机械
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[1]带电体能吸引轻小物体，琥珀因摩擦而带电，从而吸引轻小的芥子，所以“吸得芥子”。 [2]人在花下喊出减压口令，花瓣会在电动机驱动下绽放，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能。
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33.填空题中等
如图所示的电路，电源电压恒为 3V，a、b 是粗细均匀电阻丝的两端点，c 是电阻丝的中点。只闭合开关 S1，电流表示数为 1A，该电路通电 1min 消耗的电能为______J；闭合开关 S1和 S2，电流表示数为______A。
题目配图
答案：180；2
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[1] 只闭合开关 S1，电阻丝阻值的一半接入电路，电流表测电路电流，电流表示数为 1A，电路通电 1min 消耗的电能：W=UIt=3V×1A×60s=180J。 [2] 闭合开关 S1和 S2，电阻丝的两半并联，电流表测干路电流，并联各支路电压相等，两段电阻丝阻值相等，支路电流均为 1A，根据并联电流规律，干路电流 I'=2I=2×1A=2A。
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34.计算题中等
如图所示的电路中，电源电压 U=6V，电阻 R2=5Ω。闭合开关 S，电流表 A1的示数 I1=0.3A。求
题目配图
(1) R1的阻值；
答案：20Ω
(2) 电流表 A 的示数 I；
答案：1.5A
(3) 整个电路工作 10s 消耗的电能 W。
答案：90J
答案：(1) 20Ω；(2) 1.5A；(3) 90J
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（1）闭合开关，R1与 R2并联，电流表 A 测干路电流，A1测 R1支路电流。并联支路电压等于电源电压。 R1的阻值：R1=U/I1=6V/0.3A=20Ω。 （2）通过 R2的电流：I2=U/R2=6V/5Ω=1.2A。 并联干路电流等于各支路电流之和，电流表示数：I=I1+I2=0.3A+1.2A=1.5A。 （3）电路工作 10s 消耗电能：W=UIt=6V×1.5A×10s=90J。
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35.计算题困难
火电站利用煤炭燃烧时产生的热量，通过汽轮机带动发电机发电，若火电站的煤电转化效率 η=W电/Q总。（W电为火电站发出的电能，Q总为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量），则煤炭燃烧越充分，煤电转化效率越高。有关研究表明，基于 “富氧燃烧” 技术的 “碳 — 氢 — 风 — 电” 能源耦合模型，可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示，风电站给电网供电后，将富余的电能输送给制氢厂，通过电解水装置制造的氢气，经加氢站到达用户端；将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站，使煤炭实现 “富氧燃烧”，提高火电站的煤电转化效率。
题目配图
(1) 某风电站总装机功率为 105kW，平均每天工作时长以 10h 计。若风电站以总装机功率工作时，1 天所发出的电能中，有 8.2×105kW・h 的电能供给电网，富余的电能全部用于电解水制氢（每产生 1m3氢气消耗 3.6kW・h 的电能），产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为多少？（氢气的热值为 1.28×107J/m3）
答案：6.4×1011J
(2) 假设火电站通过 “富氧燃烧” 技术，使煤炭完全燃烧，可实现每消耗 0.31kg 的标准煤，发出 1kW・h 的电能，则 “富氧燃烧” 条件下，煤电转化效率是多少？
答案：40%
(3) 若采用 “富氧燃烧” 技术后，煤电转化效率相比技术革新之前提高了 4%，则同样发出 1kW・h 的电能，相比应用 “富氧燃烧” 技术前，能节约多少千克标准煤。（标准煤的热值为 2.9×107J/kg）
答案：0.03kg
答案：(1) 6.4×1011J；(2) 40%；(3) 0.03kg
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（1）风电站一天总电能：W总=Pt=105kW×10h=1×106kW・h。 富余电能：W=W总−W1=1×106kW·h−8.2×105kW·h=1.8×105kW・h。 产生氢气体积：V=(1.8×105kW·h)÷(3.6kW·h/m3)=50000m3。 氢气完全燃烧放出热量：Q=qV=1.28×107J/m3×50000m3=6.4×1011J。 （2）1kW·h=3.6×106J；0.31kg 标准煤完全燃烧放出热量 Q1=m1q煤=0.31kg×2.9×107J/kg。 煤电转化效率 η=W2/Q1=(3.6×106J)÷(0.31kg×2.9×107J/kg)=40%。 （3）革新之前效率 η1=40%−4%=36%。 发出 1kW・h 电能，革新前需要煤炭放出总热量 Q2=W2/η1=(3.6×106J)÷36%=1×107J。 革新前消耗标准煤质量 m前=Q2/q煤=(1×107J)÷(2.9×107J/kg)≈0.34kg。 节约标准煤质量 Δm=0.34kg−0.31kg=0.03kg。
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