2019高中物理 第二章 恒定电流 5 焦耳定律练习 新人教版选修3-1.doc

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1、15 5 焦耳定律焦耳定律知识点一 电功和电热 1.下列关于电功的说法中错误的是( )A.导体内静电力移动电荷所做的功叫作电功 B.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程 C.电流做功消耗的能量由电源提供 D.电功就是电能 2.(多选)关于电功和焦耳热,下列说法正确的是( ) A.在纯电阻电路中,计算电功可用公式W=I2Rt B.在非纯电阻电路中,计算电功可用公式W=I2Rt C.在非纯电阻电路中,计算焦耳热可用Q=I2Rt D.在纯电阻电路中,计算焦耳热可用Q=UIt 3.(多选)用一个额定电压为 220V 的电热水器煮沸一壶水需要ts,如果不考虑电热水器的电 热损失和电热丝电阻受温

2、度的影响,那么 ( ) A.当线路电压为 110V 时,煮沸一壶水需要 2ts B.当线路电压为 110V 时,煮沸一壶水需要 4ts C.当线路电压为 55V 时,煮沸一壶水需要 4ts D.当线路电压为 55V 时,煮沸一壶水需要 16ts知识点二 电功率和热功率 4. 2017东北育才中学期中 如图 L2-5-1 所示,R1、R2两个电阻串联接在电压恒为U的电 源上,电路中的电流为I,R1、R2两端的电压分别为U1、U2,R1、R2消耗的电功率分别为 P1、P2,下列关系正确的是( )图 L2-5-1A.=B.=C.=D.P1+P2=UI 5.(多选)有两个灯泡 L1、L2,额定电压均为

3、 6V,额定功率分别为 6W、3W,将它们接在电路中, 下列说法正确的是( ) A.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为 9W B.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为 4.5W C.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为 9W D.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为 4.5W 6. 2017江西师大附中期中 将 4 只相同的小灯泡连接成如图 L2-5-2 所示的两个电路,分 别加上不同的恒定电压,调节变阻器R1和R2,使 4 只小灯泡都能正常发光,则此时R1和R2消2耗的电功率之比为( )图 L2-5-2 A.11B.21 C.12D.以上都不对知识点三 电动

4、机 7.电吹风机中有电动机和电热丝两部分,已知电动机线圈的电阻为R1,它和阻值为R2的电热 丝串联.设电吹风机工作时两端的电压为U,通过线圈的电流为I,消耗的电功率为P,则下列 关系正确的是( ) A.PUIB.P=I2(R1+R2) C.U=I(R1+R2) D.PI2(R1+R2) 8.在研究微型电动机的性能时,应用如图 L2-5-3 所示的实验电路.闭合开关 S,当调节滑动 变阻器R使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为 0.50A 和 2.0V.重新调节R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 2.0A 和 24.0V,则这台电动机正常 运转时的输出功率为( )

5、A.32WB.44W C.47WD.48W图 L2-5-3 9.两个电阻R1=4、R2=1 串联在电路中,欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的办法 是( )A.用一个 的电阻与R2并联B.用一个 4 的电阻与R2并联C.用一个 的电阻与R1并联D.用一个 4 的电阻与R1并联10.如图 L2-5-4 所示,一幢居民楼里住着生活水平各不相同的 24 户居民,所以整幢居民楼里 有各种不同的电器,例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时,用欧姆表测得A、B间电 阻为R;供电后,各家电器同时使用,测得A、B间电压为U,进线电流为I,则计算该幢居民楼 用电的总功率可以用的公式是( )A.P=I2RB.

6、P=3C.P=IUD.P=I2R+ 图 L2-5-4 11.(多选) 2017湖南师大附中期中 马路上的“微公交”是用蓄电池向车上的电动机供电,电 动机为车提供动力.若车上蓄电池输出电压为 48V,电池容量为 120Ah,电动机额定电压为 48V,额定功率为 1.2kW,则( )图 L2-5-5 A.电动机在额定电压下工作时,额定电流为 25A B.蓄电池充满电时能储存 5760J 的能量 C.蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作 4.8h D.电动机在额定电压下工作 1h,通过的电荷量为 4.32105C 12.(多选)内阻为 4.4 的电解槽和一盏标有“110V 60W”的灯泡串联后接在电

7、压为 220V 的直流电路两端,灯泡正常发光,则( ) A.电解槽消耗的电功率为 120W B.电解槽的发热功率为 1.3W C.电解槽消耗的电功率为 60W D.电路消耗的总功率为 60W 13.如图 L2-5-6 所示,已知UAB=6V,当滑动变阻器触头P位于正中位置时,额定电压为 3V 的 灯泡 L 正常发光,当触头滑至最左端时,电灯实际功率为 2W,求此灯泡的额定功率和变阻器 的总电阻.图 L2-5-614.图 L2-5-7 为电动机提升重物的装置示意图,电动机线圈电阻为r=1,电动机两端的电 压为 5V,电路中的电流为 1A,重物A所受的重力为 20N,不计摩擦力. (1)电动机线圈

8、电阻上消耗的热功率是多少? (2)电动机的输入功率和输出功率各是多少? (3)电动机在 10s 内可以把重物A匀速提升多高? (4)这台电动机的机械效率是多少?4图 L2-5-715.一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如下表.质量M=70kg 的人骑着此电动自行车沿 平直公路行驶,所受阻力f恒为车和人总重力的k倍,k=0.02.g取 10m/s2. 规格后轮驱动直流 永磁铁电动机 车型26电动自行车额定输出功率120W 整车质量30kg额定电压40V 最大载重120kg额定电流3.5A(1)求此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率; (2)在电动机以额定功率提供动力的情况下,求人骑

9、车行驶的最大速率; (3)在电动机以额定功率提供动力的情况下,当车速v=2.0m/s 时,求人骑车的加速度大小.1.D 解析电功是过程量,电能是状态量;在纯电阻电路中,尽管电功的数值等于消耗的电 能,但电功不是电能.选项 D 错误. 2.ACD 解析电功的计算式 W=UIt 适用于任何形式的电路,焦耳热计算式 Q=I2Rt 也是普遍 适用的,但是只有在纯电阻电路中,电功 W 才等于焦耳热 Q,A、C、D 正确,B 错误. 3.BD 解析由公式 Q=t 知,当电压变为原来的时,煮沸一壶水所需的热量不变, 因此时间要变为原来的 4 倍,即 4ts,选项 B 正确.当电压变为原来的时,时间要变为 原

10、来的 16 倍,即 16ts,选项 D 正确. 4.D 解析R1、R2 两个电阻串联,则电流相等,即 I=,功率之比=,总 功率 P=P1+P2=UI,选项 D 正确. 5.BC 解析当两灯泡串联时,电流相等,L1 的额定电流为 I1=1A,电阻 R1=6,L2 的额定电流为 I2=0.5A,电阻 R2=12,要使两灯泡不致被烧坏,电路中的最大电流 为 0.5A,最大功率为 Pmax=I2R1+I2R2=4.5W,故 A 错误,B 正确;当两灯泡并联时,电压相等, 当电压为 6V 时,两灯皆可正常发光,此时电路最大功率为 9W,故 C 正确,D 错误. 6.A 解析设小灯泡正常工作的电压和电流

11、分别为 U0 和 I0,变阻器 R1 的电功率 P1=(U-U0)52I0,变阻器 R2 的电功率 P2=(2U-2U0)I0,则电功率之比为 11,选项 A 正确. 7.D 解析电吹风机中有电动机,而电动机为非纯电阻用电器,工作时将有一部分电能转化 为机械能,P=UI 对纯电阻电路和非纯电阻电路都成立,选项 A 错误;对非纯电阻电路有 PI2(R1+R2),UI(R1+R2),选项 B、C 错误,选项 D 正确. 8.A 解析电动机停止转动时,线圈的电阻 r=4,电动机恢复正常运转时,电功率 P=UI=48W,热功率为 P 热=I2r=16W,电动机输出的机械功率 P 机=P-P 热=32W

12、,选项 A 正确. 9.D 解析电阻的电功率 P=I2R,欲使这两个电阻消耗的电功率相等,则电阻 R1 的电流是 R2 的,用一个 4 的电阻与 R1 并联即可,选项 D 正确. 10.C 解析家用电器中有纯电阻用电器也有非纯电阻用电器,故总电功率只能用 P=UI 来 计算,C 正确. 11.AC 解析对电动机,额定电流 I=25A,选项 A 正确;蓄电池充满电后最多能供电动机 正常工作的时间 t=4.8h,选项 C 正确;蓄电池充满电时储存的能量 E=UQ=2.07107J,选 项 B 错误;电动机在额定电压下工作 1h,通过的电荷量 q=It=253600C=9.0104C,选项 D 错误

13、. 12.BC 解析灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得 110V 电压,且电流 I=I 灯=, 则电解槽消耗的电功率 P=P 灯=60W,C 正确,A 错误;电解槽的发热功率 P 热=I2R=1.3W,B 正 确;整个电路消耗的功率 P 总=220V=120W,D 错误. 13.4.5W 4 解析设滑动变阻器总电阻为 Rm,灯泡电阻为 RL,根据 P 位于正中位置时灯泡正常发光,灯 泡两端电压为 3V,则滑动变阻器两端的电压为 3V,得 RL=. 解法 1:找电流,P 位于最左端时变阻器的有效电阻为 R=Rm=2RL 由功率关系知,此时滑动变阻器的功率 P=2PL=4W I=A=1A 滑动

14、变阻器的总电阻 Rm=4 故 RL=2 灯泡的额定功率 P 额=W=4.5W. 解法 2:找电压,P 位于最左端时,变阻器有效电阻 R=Rm=2RL,则 UL=2V, 故 RL=2 灯泡额定功率 P 额=W=4.5W 变阻器总电阻 Rm=2RL=4. 14.(1)1W (2)5W 4W (3)2m (4)80% 解析(1)根据焦耳定律,热功率为 P 热=I2r=121W=1W. (2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积,即 P 入=IU=15W=5W 输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率,即 P 出=P 入-P 热=5W-1W=4W. (3)电动机输出的功率用来提升重物,转化为机械功

15、率,在 10s 内有 P 出 t=Gh 解得 h=m=2m. (4)机械效率 =100%=80%. 15.(1)85.7% (2)6.0m/s (3)0.4m/s2 解析(1)由表可知,电动机的额定电压为 U0=40V,额定电流为 I0=3.5A 所以电动机正常工 作时的输入功率为 P 入=U0I0=140W 电动机的输出功率为 P 出=120W 所以电动机的效率为 =100%=85.7%. (2)设车的质量为 m,则车行驶时所受阻力为 f=k(M+m)g 当达到最大速度 vm 时,应有 P 出=fvm 所以最大速度 vm= =6.0m/s. (3)当车速为 v=2.0m/s 时,牵引力 F=60N6设此时车的加速度大小为 a,根据牛顿第二定律得 F-f=(M+m)a 解得 a=0.4m/s2.