2019-2020學年高中物理 第二章 恒定電流 第5節(jié) 焦耳定律練習 新人教版選修3-1

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1、　第5節(jié)　焦耳定律 「基礎達標練」 1．(多選)關于三個公式P＝UI，P＝I2R，P＝的適用范圍，以下說法正確的是(　　) A．第一個公式普遍適用于求電功率，后兩式普遍適用于求熱功率 B．在純電阻電路中，三個公式既可適用于求電功率，又可適用于求熱功率 C．在非純電阻電路中，第一個公式可適用于求電功率，第二個公式可用于求熱功率，第三個公式?jīng)]有意義 D．由U＝IR可知，三個公式?jīng)]有任何區(qū)別，它們表達相同的意義，所求P既是電功率，也是熱功率 解析：選BC　首先要明確，歐姆定律U＝IR只適用于純電阻電路，因此三個公式在純電阻電路中沒有區(qū)別，但在非純電阻電路中它們互不相同．其次，P＝UI表

2、示電功率，而P＝I2R表示熱功率．因此，在純電阻電路中，UI＝I2R，消耗的電能全部轉化為內能；而在非純電阻電路中，UI>I2R，即消耗的電能只有部分轉化為內能． 2．(多選)下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是(　　) A．電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B．W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝t只適用于純電阻的電路 C．在非純電阻電路中，UI>I2R D．焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路 解析：選BCD　電功率公式P＝，功率越大，表示電流做功越快．對于一段電路，有P＝IU，I＝，焦耳熱Q＝2Rt，可見Q與P、U、t都有關．所以，P越大，Q不

3、一定越大，A錯誤；W＝UIt是電功的定義式，適用于任何電路，而I＝只適用于純電阻的電路，所以W＝I2Rt＝t只適用于純電阻電路，B正確；在非純電阻電路中，電流所做的功＝焦耳熱＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C正確；Q＝I2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中產(chǎn)生的熱量，D正確． 3．中國是全球最大的家用電器生產(chǎn)和消費國．家用電器擁有量的迅速增長帶來了巨大的能源消耗，同時也加重了對環(huán)境的污染．因此，我國通過制定和實施能效標準、推廣能效標識制度來提高用能產(chǎn)品的能源效率，促進節(jié)能減排，減少對環(huán)境的污染． 如圖是某型號空調的能效標識．其中，能效等級是依據(jù)能效比來劃分的，目前中國的能效

4、等級根據(jù)能效比由高到低依次分為1、2、3三個等級．能效比是指空調在額定工作條件下制冷時，制冷量與輸入功率之比．制冷量是指空調制冷時，單位時間內從密閉空間內去除的熱量總和． 若空調在額定工作條件下制冷，根據(jù)以上資料可以判斷，下列說法中正確的是(　　) A．在制冷量相同的情況下，能效比大的空調輸入功率大 B．在能效比相等的情況下，制冷量大的空調輸入功率小 C．在輸入功率相同的情況下，能效比大的空調制冷量大 D．在輸入功率相同的情況下，制冷量大的空調能效比小 解析：選C　由題能效比是指空調在額定工作條件下制冷時，制冷量與輸入功率之比，設能效比為k，制冷量功率為PQ，空調輸入功率為P，則P

5、Q＝kP.在制冷量相同的情況下，由PQ＝kP可知，能效比大的空調輸入功率小，故A錯誤；由PQ＝kP可知，在能效比相等的情況下，制冷量大的空調輸入功率大，故B錯誤；由PQ＝kP可知，在輸入功率相同的情況下，能效比大的空調制冷量大，故C正確；由PQ＝kP可知，在輸入功率相同的情況下，制冷量大的空調能效比大，故D錯誤． 4．兩個電阻R1＝8 Ω，R2＝2 Ω，并聯(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．用一個阻值為2 Ω的電阻與R2串聯(lián) B．用一個阻值為1 Ω的電阻與R2串聯(lián) C．用一個阻值為6 Ω的電阻與R1串聯(lián) D．用一個阻值為2 Ω的電阻與R1串聯(lián) 解析

6、：選A　根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律可知，兩電阻的電壓相等，功率公式P＝，則P1∶P2＝R2∶R1＝1∶4，欲使這兩個電阻消耗的電功率相等，可使R2兩端的電壓減半，即串聯(lián)一個等值電阻2 Ω，A選項正確． 5．如圖所示，把兩相同的燈泡分別組成甲、乙兩種電路，甲電路所加的電壓為8 V，乙電路所加的電壓為14 V．調節(jié)變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時變阻器消耗的電功率分別為P甲和P乙，下列關系中正確的是(　　) A．P甲＞P乙 　　　　　　　 B．P甲＜P乙 C．P甲＝P乙 D．無法確定 解析：選A　設燈泡的額定電流為I，額定電壓為U，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律和功率公式

7、得，P甲＝(8－U)·2I，P乙＝(14－2U)·I，比較可知，P甲＞P乙，A選項正確． 6．鋰電池能量密度高、綠色環(huán)保．現(xiàn)用充電寶為一手機鋰電池(圖甲)充電，等效電路如圖乙所示，充電寶的輸出電壓為U，輸出電流為I，該鋰電池的內阻為r，則(　　) A．充電寶輸出的電功率為UI＋I2r B．電能轉化為化學能的功率為UI C．鋰電池產(chǎn)生的熱功率為I2r D．鋰電池產(chǎn)生的熱功率為 解析：選C　充電寶輸出的電功率：P＝UI，故A錯誤；鋰電池產(chǎn)生的熱功率為Pr＝I2r，故電能轉化為化學能的功率為P出＝UI－I2r，故B錯誤，C正確，D錯誤． 7.粗細均勻的金屬環(huán)上，A、B、C、D四點把

8、其周長四等分，如圖所示，當A、C點接入電路中時，圓環(huán)消耗的電功率為P；當A、D點接入電路中時，圓環(huán)消耗的電功率為(電源內阻不計)(　　) A. 　B. C．P D．3P 解析：選A　設電源的電動勢為E，金屬環(huán)每一等份的電阻為R，則當A、C點接入電路中時總電阻R1＝R.當A、D點接入電路中時總電阻R2＝＝，由功率公式P＝，U＝E，得到P2∶P1＝R1∶R2＝4∶3，又P1＝P，得到P2＝，選項A正確． 8．一只規(guī)格為“220 V　2 000 W”的電爐，求在正常工作時的電阻．若電網(wǎng)電壓為200 V，求電爐的實際功率．在220 V電壓下，如果平均每天使用電爐2 h，求此電爐一個月要消耗

9、多少度電？(一個月＝30天) 解析：設電爐電阻為R，由P＝得 R＝＝ Ω＝24.2 Ω 當電壓為U′＝200 V時，電爐的實際功率為 P′＝＝ W＝1 653 W 在220 V的電壓下，一個月耗用電能 W＝Pt＝2×30×2 kW·h＝120 kW·h. 答案：24.2 Ω　1 653 W　120度 「能力提升練」 1.(多選)電位器是變阻器的一種．如圖所示，如果把電位器與燈泡串聯(lián)起來，利用它改變燈泡的亮度，下列說法正確的是 (　　) A．連接A、B使滑動觸頭順時針轉動，燈泡變暗 B．連接A、C使滑動觸頭逆時針轉動，燈泡變亮 C．連接A、C使滑動觸頭順時針轉動，燈泡變

10、暗 D．連接B、C使滑動觸頭順時針轉動，燈泡變亮 解析：選AD　連接A、B使滑動觸頭順時針轉動時，根據(jù)電阻定律，電位器接入電路的電阻增大，電流減小，燈泡的功率P＝I2R減小，燈泡變暗，故A正確；連接A、C，電位器接入電路的電阻不變，電流不變，燈泡亮度不變，故B、C錯誤；連接B、C使滑動觸頭順時針轉動時，電位器接入電路的電阻減小，電流增大，燈泡變亮，故D正確． 2．如圖，內阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標有“110 V,60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V恒壓電源兩端，燈泡正常發(fā)光，則(　　) A．電解槽消耗的電功率為60 W B．電解槽的發(fā)熱功率為60 W C．電解槽中將電

11、能轉化為化學能的功率為60 W D．整個電路消耗的總功率為60 W 解析：選A　由于燈泡正常發(fā)光，所以電解槽的電壓為220－110＝110 V，由于電解槽和燈泡串聯(lián)，它們的電流相等，所以I＝＝ A，所以電解槽的輸入功率為P＝UI＝110× W＝60 W，所以A正確；電解槽的發(fā)熱功率為P熱＝I2r＝2×4.4 W＝1.3 W，所以B錯誤；電解槽中將電能轉化為化學能的功率為：P化＝P－P熱＝60 W－1.3 W＝58.7 W，所以C錯誤；電路消耗總功率為：P總＝220 V× A＝120 W，所以D錯誤． 3.如圖所示，一電動自行車動力電源上的銘牌標有“36 V,10 Ah”字樣，假設工作時電

12、源(不計內阻)的輸出電壓恒為36 V，額定輸出功率180 W，由于電動機發(fā)熱造成的損耗(其他損耗不計)，電動自行車電動機的效率為80%，則下列說法正確的是(　　) A．額定工作電流為10 A B．電池充滿電后總電量為3.6×103 C C．自行車電動機的內阻為7.2 Ω D．自行車保持額定功率行駛的最長時間是2 h 解析：選D　根據(jù)功率公式可知，額定電流I＝＝5 A，A選項錯誤；根據(jù)銘牌可知，電量q＝10 Ah＝3.6×104 C，B選項錯誤；電動車的熱功率P熱＝20%P＝36 W，P熱＝I2r，解得內阻r＝1.44 Ω，C選項錯誤；根據(jù)電流的定義式可知，t＝＝2 h，D選項正確．

13、 4．(多選)一輛電動觀光車蓄電池的電動勢為E，內阻不計，當空載的電動觀光車以大小為v的速度勻速行駛時，流過電動機的電流為I，電動車的質量為m，電動車受到的阻力是車重的k倍，忽略電動觀光車內部的摩擦，則(　　) A．電動機的內阻為R＝ B．電動機的內阻為R＝－ C．電動車的工作效率η＝ D．電動機的發(fā)熱效率η＝ 解析：選BCD　根據(jù)能量守恒可知，總功率轉化為電動機內部消耗功率和輸出功率，EI＝kmgv＋I2R，解得電動機的內阻R＝－，A選項錯誤，B選項正確；電動車的工作效率等于輸出功率與總功率之比，η＝，C選項正確；電動機的發(fā)熱效率η＝，D選項正確． 5.如圖所示，有一提升重物用的

14、直流電動機，內阻為0.6 Ω，串聯(lián)一個阻值為R＝5 Ω的電阻，它們兩端的總電壓為U＝160 V，理想電壓表讀數(shù)為110 V．求： (1)通過電動機的電流； (2)電動機的輸入功率； (3)電動機的發(fā)熱功率； (4)電動機工作1小時對重物做的功． 解析：(1)根據(jù)題意可知，加在電動機兩端的電壓為U1＝110 V，則電阻R兩端的電壓為UR＝160 V－110 V＝50 V. 通過R的電流為I＝＝10 A，通過電動機的電流為10 A. (2)電動機的輸入功率為P1＝U1I＝1 100 W. (3)根據(jù)焦耳定律可知，電動機的發(fā)熱功率為 P2＝I2r＝60 W. (4)根據(jù)能量守恒定

15、律解得電動機的輸出功率為 P3＝P1－P2＝1 040 W. 電動機工作1小時對重物做的功為 W＝P3t＝3.744×106 W. 答案：(1)10 A　(2)1 100 W　(3)60 W　(4)3.744×106 W 6.國慶群眾游行隊伍中的國徽彩車，如圖所示，不僅氣勢磅礴而且還是一輛電動車，充一次電可以走100千米左右．假設這輛電動彩車總質量為6.75×103 kg，當它勻速通過天安門前500 m的檢閱區(qū)域時用時250 s，驅動電機的輸入電流I＝10 A，電壓為300 V，電動彩車行駛時所受阻力為車重的0.02倍．g取10 m/s2，不計摩擦，只考慮驅動電機的內阻發(fā)熱損耗能量，

16、求： (1)驅動電機的輸入功率； (2)電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率； (3)驅動電機的內阻和機械效率． 解析：(1)驅動電機的輸入功率 P入＝UI＝300 ×10 W＝3 000 W. (2)電動彩車通過天安門前的速度v＝＝2 m/s 電動彩車行駛時所受阻力為 F阻＝0.02mg＝0.02×6.75×103×10 N＝1.35×103 N 電動彩車勻速行駛時F＝F阻，故 電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率 P機＝Fv＝2 700 W. (3)設驅動電機的內阻為R，由能量守恒定律得 P入t＝P機t＋I2Rt 解得驅動電機的內阻R＝3 Ω 驅動電機的機械效率η＝×100%＝90%. 答案：(1)3 000 W　(2)2 700 W　(3)3 Ω　90% 7