2.5 焦耳定律—2020-2021學(xué)年高中物理選修3-1練習(xí)冊

1、5焦耳定律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(dǎo)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=I2RtB.在非純電阻電路中,計算電功可用公式W=I2RtC.在非純電阻電路中,計算焦耳熱可用公式Q=I2RtD.在純電阻電路中,計算焦耳熱可用公式Q=UIt3.(多選)用一個額定電壓為220 V的電熱水壺煮沸一壺水需要t s,如果不考慮電熱水壺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1

2、10 V時,煮沸一壺水需要2t sB.當線路電壓為110 V時,煮沸一壺水需要4t sC.當線路電壓為55 V時,煮沸一壺水需要4t sD.當線路電壓為55 V時,煮沸一壺水需要16t s知識點二電功率和熱功率4.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L2-5-1A.UR1=UR2B.U1U2=R2R1C.P1P2=R12R22D.P1+P2=UI5.兩個電阻R1=4 、R2=1 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

3、一個43 的電阻與R2并聯(lián)B.用一個4 的電阻與R2并聯(lián)C.用一個43 的電阻與R1并聯(lián)D.用一個4 的電阻與R1并聯(lián)6.如圖L2-5-2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,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()圖L2-5-2A.P=I2RB.P=U2RC.P=IUD.P=I2R+U2R知識點三電動機7.電吹風(fēng)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(shè)電吹風(fēng)機工

4、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>UIB.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(yīng)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0.50 A和2.0 V.重新調(diào)節(jié)R使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn),此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和24.0 V,則這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率為()圖L2-5-3A.32 WB.44 WC.47 WD.48 W9.(多選)有兩個燈泡L1、L2,額定電壓均為6 V,額定功率分

5、別為6 W、3 W,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9 WB.若將它們串聯(lián)接在電路中,兩燈泡的總功率最大為4.5 WC.若將它們并聯(lián)接在電路中,兩燈泡的總功率最大為9 WD.若將它們并聯(lián)接在電路中,兩燈泡的總功率最大為4.5 W10.將4只相同的小燈泡連接成如圖L2-5-4所示的兩個電路,分別加上不同的恒定電壓,調(diào)節(jié)滑動變阻器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()圖L2-5-4A.11B.21C.12D.以上都不對11.(多選)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

6、電池輸出電壓為48 V,電池容量為120 A·h,電動機額定電壓為48 V,額定功率為1.2 kW,則()圖L2-5-5A.電動機在額定電壓下工作時,額定電流為25 AB.蓄電池充滿電時能儲存5760 J的能量C.蓄電池充滿電后最多能供電動機正常工作4.8 hD.電動機在額定電壓下工作1 h,通過的電荷量為4.32×105 C12.(多選)內(nèi)阻為4.4 的電解槽和一盞標有“110 V60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V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120 WB.電解槽的發(fā)熱功率為1.3 WC.電解槽消耗的電功率為60 WD.電路消耗的總功

7、率為60 W13.如圖L2-5-6所示,已知UAB=6 V,當滑動變阻器觸頭P位于正中位置時,額定電壓為3 V的燈泡L正常發(fā)光,當觸頭滑至最左端時,燈泡實際功率為2 W,求此燈泡的額定功率和變阻器的總電阻.圖L2-5-614.圖L2-5-7為電動機提升重物的裝置示意圖,電動機線圈電阻為r=1 ,電動機兩端的電壓為5 V,電路中的電流為1 A,重物A所受的重力為20 N,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10 s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L2-5-715.一輛電動自行車的銘牌上給出的

8、技術(shù)參數(shù)如下表.質(zhì)量M=70 kg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10 m/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120 W整車質(zhì)量30 kg額定電壓40 V最大載重120 kg額定電流3.5 A(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=2.0 m/s時,求人騎車的加速度大小.5焦耳定律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

9、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=I2Rt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=U2Rt知,當電壓變?yōu)樵瓉淼?2時,煮沸一壺水所需的熱量不變,因此時間要變?yōu)樵瓉淼?倍,即4t s,選項B正確.當電壓變?yōu)樵瓉淼?4時,時間要變?yōu)樵瓉淼?6倍,即16t s,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=U1R1=U2R2,功率之比P1P2=I2R1I2R2=R1R2,總功率P=P1+P2=UI,選項D正確.5.D解析 電阻的電功率P=I2R,欲使這

10、兩個電阻消耗的電功率相等,則電阻R1的電流是R2的12,用一個4 的電阻與R1并聯(lián)即可,選項D正確.6.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.7.D解析 電吹風(fēng)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、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=U1I1=4 ,電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時,電功率P=UI=48 W,熱功率為P熱=I2r=16 W,電動機輸出功率P

11、機=P-P熱=32 W,選項A正確.9.BC解析 當兩燈泡串聯(lián)時,電流相等,L1的額定電流為I1=P1U1=1 A,電阻R1=U12P1=6 ,L2的額定電流為I2=P2U2=0.5 A,電阻R2=U22P2=12 ,要使兩燈泡不致被燒壞,電路中的最大電流為0.5 A,最大功率為Pmax=I2R1+I2R2=4.5 W,故A錯誤,B正確;當兩燈泡并聯(lián)時,電壓相等,當電壓為6 V時,兩燈皆可正常發(fā)光,此時電路最大功率為9 W,故C正確,D錯誤.10.A解析 設(shè)小燈泡正常工作的電壓和電流分別為U0和I0,滑動變阻器R1的電功率P1=(U-U0)×2I0,滑動變阻器R2的電功率P2=(2U

12、-2U0)×I0,則電功率之比為11,選項A正確.11.AC解析 對電動機,額定電流I=PU=25 A,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=QI=4.8 h,選項C正確;蓄電池充滿電時儲存的能量E=UQ=2.07×107 J,選項B錯誤;電動機在額定電壓下工作1 h,通過的電荷量q=It'=25×3600 C=9.0×104 C,選項D錯誤.12.BC解析 燈泡能正常發(fā)光,說明電解槽和燈泡兩端電壓均為110 V,且電流I=I燈=60W110V,則電解槽消耗的電功率P=P燈=60 W,C正確,A錯誤;電解槽的發(fā)熱功率P熱=I2

13、R=1.3 W,B正確;整個電路消耗的功率P總=220 V×60W110V=120 W,D錯誤.13.4.5 W4 解析 設(shè)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3 V,則滑動變阻器兩端的電壓為3 V,得RL=Rm2解法1:找電流,P位于最左端時滑動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'=4 WI=PL'+P'UAB=2+46 A=1 A滑動變阻器的總電阻Rm=P'I2=412 =4 故RL=Rm2=2 燈泡的額定功率P額=U額2RL=322 W=4.

14、5 W.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=2 V故RL=UL2PL=222 =2 燈泡額定功率P額=U額2RL=322 W=4.5 W變阻器總電阻Rm=2RL=4 .14.(1)1 W(2)5 W4 W(3)2 m(4)80%解析 (1)根據(jù)焦耳定律,熱功率為P熱=I2r=12×1 W=1 W.(2)輸入功率等于輸入電流與電動機兩端電壓的乘積,即P入=IU=1×5 W=5 W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=5 W-1 W=4 W.(3)電動機輸出的功率用來提升重物,轉(zhuǎn)化為機械功率,在10 s內(nèi)有P出t=Gh解得h=P出tG=4×1020 m=2 m.(4)機械效率=P出P入×100%=80%.15.(1)85.7%(2)6.0 m/s(3)0.4 m/s2解析 (1)由表可知,電動機的額定電壓為U0=40 V,額定電流為I0=3.