2022高中物理 第二章 恒定電流 5 焦耳定律練習 新人教版選修3-1

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1、2022高中物理 第二章 恒定電流 5 焦耳定律練習 新人教版選修3-1 知識點一　電功和電熱 1.下列關(guān)于電功的說法中錯誤的是 (　　) A.導體內(nèi)靜電力移動電荷所做的功叫作電功 B.電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程 C.電流做功消耗的能量由電源提供 D.電功就是電能 2.(多選)關(guān)于電功和焦耳熱,下列說法正確的是(　　) A.在純電阻電路中,計算電功可用公式W=I2Rt B.在非純電阻電路中,計算電功可用公式W=I2Rt C.在非純電阻電路中,計算焦耳熱可用Q=I2Rt D.在純電阻電路中,計算焦耳熱可用Q=UIt 3.(多選)用一個額定電壓為220V

2、的電熱水器煮沸一壺水需要ts,如果不考慮電熱水器的電熱損失和電熱絲電阻受溫度的影響,那么 (　　) A.當線路電壓為110V時,煮沸一壺水需要2ts B.當線路電壓為110V時,煮沸一壺水需要4ts C.當線路電壓為55V時,煮沸一壺水需要4ts D.當線路電壓為55V時,煮沸一壺水需要16ts 知識點二　電功率和熱功率 4.[2017·東北育才中學期中]如圖L2-5-1所示,R1、R2兩個電阻串聯(lián)接在電壓恒為U的電源上,電路中的電流為I,R1、R2兩端的電壓分別為U1、U2,R1、R2消耗的電功率分別為P1、P2,下列關(guān)系正確的是(　　) 圖L2-5-1 A.= B.=

3、 C.= D.P1+P2=UI 5.(多選)有兩個燈泡L1、L2,額定電壓均為6V,額定功率分別為6W、3W,將它們接在電路中,下列說法正確的是(　　) A.若將它們串聯(lián)接在電路中,兩燈泡的總功率最大為9W B.若將它們串聯(lián)接在電路中,兩燈泡的總功率最大為4.5W　 C.若將它們并聯(lián)接在電路中,兩燈泡的總功率最大為9W D.若將它們并聯(lián)接在電路中,兩燈泡的總功率最大為4.5W　 6.[2017·江西師大附中期中]將4只相同的小燈泡連接成如圖L2-5-2所示的兩個電路,分別加上不同的恒定電壓,調(diào)節(jié)變阻器R1和R2,使4只小燈泡都能正常發(fā)光,則此時R1和R2消耗的電功率之比為(　　

4、) 圖L2-5-2 A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.以上都不對 知識點三　電動機 7.電吹風機中有電動機和電熱絲兩部分,已知電動機線圈的電阻為R1,它和阻值為R2的電熱絲串聯(lián).設電吹風機工作時兩端的電壓為U,通過線圈的電流為I,消耗的電功率為P,則下列關(guān)系正確的是 (　　) A.P>UI B.P=I2(R1+R2) C.U=I(R1+R2) D.P>I2(R1+R2) 8.在研究微型電動機的性能時,應用如圖L2-5-3所示的實驗電路.閉合開關(guān)S,當調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電動機停止轉(zhuǎn)動時,電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50A和2.0V.重新調(diào)節(jié)R使電動機恢復正常運轉(zhuǎn),此時

5、電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和24.0V,則這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率為(　　) A.32W B.44W C.47W D.48W 圖L2-5-3 9.兩個電阻R1=4Ω、R2=1Ω串聯(lián)在電路中,欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是(　　) A.用一個Ω的電阻與R2并聯(lián) B.用一個4Ω的電阻與R2并聯(lián) C.用一個Ω的電阻與R1并聯(lián) D.用一個4Ω的電阻與R1并聯(lián) 10.如圖L2-5-4所示,一幢居民樓里住著生活水平各不相同的24戶居民,所以整幢居民樓里有各種不同的電器,例如電爐、電視機、微波爐、電腦等.停電時,用歐姆表測得A、B間電阻為R;供電后,

6、各家電器同時使用,測得A、B間電壓為U,進線電流為I,則計算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是 (　　) A.P=I2R B.P= C.P=IU D.P=I2R+ 圖L2-5-4 11.(多選)[2017·湖南師大附中期中]馬路上的“微公交”是用蓄電池向車上的電動機供電,電動機為車提供動力.若車上蓄電池輸出電壓為48V,電池容量為120A·h,電動機額定電壓為48V,額定功率為1.2kW,則(　　) 圖L2-5-5 A.電動機在額定電壓下工作時,額定電流為25A B.蓄電池充滿電時能儲存5760J的能量 C.蓄電池充滿電后最多能供電動機正常工作4.8h D.電動機在額定

7、電壓下工作1h,通過的電荷量為4.32×105C 12.(多選)內(nèi)阻為4.4Ω的電解槽和一盞標有“110V　60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端,燈泡正常發(fā)光,則(　　) A.電解槽消耗的電功率為120W B.電解槽的發(fā)熱功率為1.3W C.電解槽消耗的電功率為60W D.電路消耗的總功率為60W 13.如圖L2-5-6所示,已知UAB=6V,當滑動變阻器觸頭P位于正中位置時,額定電壓為3V的燈泡L正常發(fā)光,當觸頭滑至最左端時,電燈實際功率為2W,求此燈泡的額定功率和變阻器的總電阻. 圖L2-5-6 14.圖L2-5-7為電動機提升重

8、物的裝置示意圖,電動機線圈電阻為r=1Ω,電動機兩端的電壓為5V,電路中的電流為1A,重物A所受的重力為20N,不計摩擦力. (1)電動機線圈電阻上消耗的熱功率是多少? (2)電動機的輸入功率和輸出功率各是多少? (3)電動機在10s內(nèi)可以把重物A勻速提升多高? (4)這臺電動機的機械效率是多少? 圖L2-5-7 15.一輛電動自行車的銘牌上給出的技術(shù)參數(shù)如下表.質(zhì)量M=70kg的人騎著此電動自行車沿平直公路行駛,所受阻力f恒為車和人總重力的k倍,k=0.02.g取10m/s2.　 規(guī)格 后輪驅(qū)動直流 永磁鐵電動機 車型 26″電動自行車 額定輸出功率

9、 120W 整車質(zhì)量 30kg 額定電壓 40V 最大載重 120kg 額定電流 3.5A (1)求此電動自行車的電動機在額定電壓下正常工作時的效率; (2)在電動機以額定功率提供動力的情況下,求人騎車行駛的最大速率; (3)在電動機以額定功率提供動力的情況下,當車速v=2.0m/s時,求人騎車的加速度大小. 1.D　[解析]電功是過程量,電能是狀態(tài)量;在純電阻電路中,盡管電功的數(shù)值等于消耗的電能,但電功不是電能.選項D錯誤. 2.ACD　[解析]電功的計算式W=UIt適用于任何形式的電路,焦耳熱計算式Q=I

10、2Rt也是普遍適用的,但是只有在純電阻電路中,電功W才等于焦耳熱Q,A、C、D正確,B錯誤. 3.BD　[解析]由公式Q=t知,當電壓變?yōu)樵瓉淼臅r,煮沸一壺水所需的熱量不變,因此時間要變?yōu)樵瓉淼?倍,即4ts,選項B正確.當電壓變?yōu)樵瓉淼臅r,時間要變?yōu)樵瓉淼?6倍,即16ts,選項D正確. 4.D　[解析]R1、R2兩個電阻串聯(lián),則電流相等,即I==,功率之比==,總功率P=P1+P2=UI,選項D正確. 5.BC　[解析]當兩燈泡串聯(lián)時,電流相等,L1的額定電流為I1==1A,電阻R1==6Ω,L2的額定電流為I2==0.5A,電阻R2==12Ω,要使兩燈泡不致被燒壞,電路中的最大電流

11、為0.5A,最大功率為Pmax=I2R1+I2R2=4.5W,故A錯誤,B正確;當兩燈泡并聯(lián)時,電壓相等,當電壓為6V時,兩燈皆可正常發(fā)光,此時電路最大功率為9W,故C正確,D錯誤. 6.A　[解析]設小燈泡正常工作的電壓和電流分別為U0和I0,變阻器R1的電功率P1=(U-U0)×2I0,變阻器R2的電功率P2=(2U-2U0)×I0,則電功率之比為1∶1,選項A正確. 7.D　[解析]電吹風機中有電動機,而電動機為非純電阻用電器,工作時將有一部分電能轉(zhuǎn)化為機械能,P=UI對純電阻電路和非純電阻電路都成立,選項A錯誤;對非純電阻電路有P>I2(R1+R2),U>I(R1+R2),選項B、

12、C錯誤,選項D正確. 8.A　[解析]電動機停止轉(zhuǎn)動時,線圈的電阻r==4Ω,電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時,電功率P=UI=48W,熱功率為P熱=I2r=16W,電動機輸出的機械功率P機=P-P熱=32W,選項A正確. 9.D　[解析]電阻的電功率P=I2R,欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,則電阻R1的電流是R2的,用一個4Ω的電阻與R1并聯(lián)即可,選項D正確. 10.C　[解析]家用電器中有純電阻用電器也有非純電阻用電器,故總電功率只能用P=UI來計算,C正確. 11.AC　[解析]對電動機,額定電流I==25A,選項A正確;蓄電池充滿電后最多能供電動機正常工作的時間t==4.8h,選項C正確

13、;蓄電池充滿電時儲存的能量E=UQ=2.07×107J,選項B錯誤;電動機在額定電壓下工作1h,通過的電荷量q=It'=25×3600C=9.0×104C,選項D錯誤. 12.BC　[解析]燈泡能正常發(fā)光,說明電解槽和燈泡均分得110V電壓,且電流I=I燈=,則電解槽消耗的電功率P=P燈=60W,C正確,A錯誤;電解槽的發(fā)熱功率P熱=I2R=1.3W,B正確;整個電路消耗的功率P總=220V×=120W,D錯誤. 13.4.5W　4Ω [解析]設滑動變阻器總電阻為Rm,燈泡電阻為RL,根據(jù)P位于正中位置時燈泡正常發(fā)光,燈泡兩端電壓為3V,則滑動變阻器兩端的電壓為3V,得RL=. 解法1

14、:找電流,P位于最左端時變阻器的有效電阻為R=Rm=2RL 由功率關(guān)系知,此時滑動變阻器的功率P'=2PL'=4W I==A=1A 滑動變阻器的總電阻Rm==Ω=4Ω 故RL==2Ω 燈泡的額定功率P額==W=4.5W. 解法2:找電壓,P位于最左端時,變阻器有效電阻R'=Rm=2RL,則UL=2V, 故RL==Ω=2Ω 燈泡額定功率P額==W=4.5W 變阻器總電阻Rm=2RL=4Ω. 14.(1)1W　(2)5W　4W　(3)2m　(4)80% [解析](1)根據(jù)焦耳定律,熱功率為P熱=I2r=12×1W=1W. (2)輸入功率等于輸入電流與電動機兩端電壓的乘積,即

15、P入=IU=1×5W=5W 輸出功率等于輸入功率減去發(fā)熱消耗的功率,即P出=P入-P熱=5W-1W=4W. (3)電動機輸出的功率用來提升重物,轉(zhuǎn)化為機械功率,在10s內(nèi)有P出t=Gh 解得h==m=2m. (4)機械效率η=×100%=80%. 15.(1)85.7%　(2)6.0m/s　(3)0.4m/s2 [解析](1)由表可知,電動機的額定電壓為U0=40V,額定電流為I0=3.5A所以電動機正常工作時的輸入功率為P入=U0I0=140W 電動機的輸出功率為P出=120W 所以電動機的效率為η=×100%=85.7%. (2)設車的質(zhì)量為m,則車行駛時所受阻力為f=k(M+m)g 當達到最大速度vm時,應有P出=fvm 所以最大速度vm==6.0m/s. (3)當車速為v=2.0m/s時,牽引力F==60N 設此時車的加速度大小為a,根據(jù)牛頓第二定律得F-f=(M+m)a 解得a=0.4m/s2.