2024-2025學(xué)年高中物理第2章恒定電流5焦耳定律作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE5-焦耳定律(時間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．功率為10W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60W的白熾燈相當。依據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2024年前一般白熾燈應(yīng)被淘汰。假設(shè)每戶家庭有2個60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，估算出全國一年能節(jié)約的電能最接近()A．5×108kW·h B．5×1010kW·hC．5×1012kW·h D．5×1013kW·hB[解答本題的關(guān)鍵是要了解全國有多少家庭及每天亮燈的時間，全國大約有4.5億戶人家，每天亮燈時間大約3h，已知白熾燈和LED燈的額定功率分別為60W和10W，依據(jù)公式W＝Pt得全國一年節(jié)約的電能最接近W＝2ΔPt＝2×(0.06－0.01)×4.5×108×3h×365kW·h＝4.9×1010kW·h，故B正確。]2．假如家里的微波爐(1000W)、電視機(100W)和洗衣機(400W)平均每天都工作2h，一個月(30天計)的用電量是()A．10kW·h B．20kW·hC．45kW·h D．90kW·hD[P＝1000W＋100W＋400W＝1500W＝1.5kW，故W＝Pt＝1.5kW×2h×30＝90kW·h。]3．如圖所示為一電烙鐵，電烙鐵通電一段時間后，會變得很燙，而連接電烙鐵的導(dǎo)線卻不怎么熱，其主要緣由是()A．導(dǎo)線有絕緣皮，隔熱效果好B．導(dǎo)線較長，散熱比電烙鐵快C．導(dǎo)線的電阻遠小于電烙鐵的電阻D．通過導(dǎo)線的電流小于通過電烙鐵的電流C[由熱功率P＝I2R可知，電烙鐵和導(dǎo)線串聯(lián)，電流相等，導(dǎo)線的電阻遠小于電烙鐵的電阻，故電烙鐵很燙而導(dǎo)線不怎么熱，選項C正確。]4．如圖所示，A、B兩點間電壓為18V，R1＝0.2Ω，電動機M線圈的電阻也是0.2Ω，電路中的電流是25A，則此電路中電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是()A．72% B．28%C．55.6% D．44.4%D[電路中總的電功率P＝UI＝450W，電路中的熱功率P熱＝I2(R1＋r)＝250W，則電路中電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為η＝eq\f(P－P熱,P)×100%≈44.4%，D正確。]5．兩盞額定功率相同的燈泡A和B，其額定電壓UA>UB，則下列說法正確的是()A．兩燈正常發(fā)光時，燈泡的電流強度IA>IBB．兩燈電阻RA<RBC．將兩燈串聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PA<PBD．將兩燈并聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PA′<PB′D[由P＝eq\f(U2,R)可知RA>RB，由P＝UI可知額定電流IA<IB。兩燈串聯(lián)后，由串聯(lián)電路的功率安排關(guān)系可知P∝R，所以PA>PB；兩燈并聯(lián)后，由并聯(lián)電路的功率安排關(guān)系可知P∝eq\f(1,R)，所以PA′<PB′。]6．有一個電風(fēng)扇，標有“200V50W”，電動機線圈的電阻為0.4Ω，把它接入220V的電路中，以下幾種計算時間t內(nèi)產(chǎn)生熱量的方法中正確的是()A．Q＝eq\f(U2t,R) B．Q＝PtC．Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)·Rt D．以上三種方法均正確C[通過電風(fēng)扇的電流為I＝eq\f(P,U)，因為電風(fēng)扇不是純電阻電路，所以其焦耳熱為Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)·Rt，而不應(yīng)當是Q＝eq\f(U2t,R)或Q＝Pt，C正確。]二、非選擇題(14分)7．一臺線圈電阻為2Ω的電動機接在110V的電路中工作時，通過電動機的電流為10A，求這臺電動機消耗的電功率、發(fā)熱功率、轉(zhuǎn)化成的機械功率和電動機的效率。[解析]電動機消耗的電功率即電路輸入給電動機的功率P′＝IU＝10×110W＝1100W發(fā)熱功率P熱＝I2R＝102×2W＝200W轉(zhuǎn)化成的機械功率P＝P′－P熱＝1100W－200W＝900W機械效率η＝eq\f(P,P1)×100%＝eq\f(900,1100)×100%≈82%。[答案]1100W200W900W82%一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1.如圖所示電路中，各燈泡額定電壓和額定功率分別是：A燈“10V10W”，B燈“60V60W”，C燈“20V20W”，D燈“20V20W”。在a、b兩端加上電壓后，四個燈泡都能發(fā)光。比較各燈泡消耗功率大小，以下說法正確的是()A．PB>PD>PA>PC B．PB>PA>PD＝PCC．PB>PD>PC>PA D．PA>PC>PD>PBB[由R＝eq\f(U2,P)可知，燈的電阻RA＝10Ω，RB＝60Ω，RC＝RD＝20Ω，C、D并聯(lián)部分的電阻為R并＝10Ω，電路中RB>RA＝R并，由串聯(lián)電路的功率關(guān)系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝eq\f(P并,2)，故PB>PA>PD＝PC，B正確。]2．(多選)一只電爐的爐絲和一臺電動機的線圈電阻相同，都為R，若把二者串聯(lián)在電路中，電爐和電動機都正常工作，則()A．電爐和電動機的熱功率相等B．電動機的功率大于電爐功率C．電爐和電動機兩端電壓相等D．電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓ABD[依據(jù)P＝I2r，知電爐和電動機的電阻相同，電流相同，則電爐和電動機的熱功率相等，故A正確；電動機消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為機械能，電爐消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而相等時間內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，則在相同的時間內(nèi)，電動機消耗的電能大于電爐消耗的電能，則電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率，故B正確；設(shè)電流為I，電阻為r，則電爐兩端電壓U爐＝Ir，電動機兩端電壓U機＞Ir，所以U機>U爐，即電動機兩端電壓大于電爐兩端電壓，故C錯誤，D正確。]3．如圖所示為甲、乙兩燈泡的I-U圖象，依據(jù)圖象，計算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220V的電路中時實際發(fā)光的功率分別約為()A．15W、30W B．30W、40WC．40W、60W D．60W、100WC[由圖象可知，當U＝220V時，通過甲、乙兩燈的電流分別為I甲＝0.18A、I乙＝0.27A，則P甲＝UI甲≈40W，P乙＝UI乙≈60W，C正確。]4．如圖所示為一個小型電熱水器。浸入水中的加熱元件的電阻RL＝1.0Ω，在外部并聯(lián)的電阻RS＝2.0Ω，電源為恒流源，在正常工作時，電源始終給電路供應(yīng)I＝3.0A的恒定電流。則下列說法正確的是()A．RL兩端的電壓為3VB．流過RL的電流為1AC．RS上消耗的電功率為2.0WD．假如減小RS的電阻，則RL的電功率增大C[RL、RS的并聯(lián)電阻值為：R并＝eq\f(RLRS,RL＋RS)＝eq\f(1×2,1＋2)Ω＝eq\f(2,3)Ω，RL兩端的電壓為：U＝R并I＝eq\f(2,3)×3V＝2V，故A錯誤；流過RL的電流為：IL＝eq\f(U,RL)＝eq\f(2,1)A＝2A，故B錯誤；RS上消耗的電功率為：PS＝eq\f(U2,RS)＝eq\f(22,2)W＝2.0W，故C正確；流過RL的電流為：IL＝eq\f(RS,RL＋RS)I＝eq\f(1,1＋\f(RL,RS))I，假如減小RS的電阻，則IL減小，RL的電功率減小，故D錯誤。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)某商場安裝了一臺傾角為30°的自動扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動機帶動下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移動，電動機的最大輸出功率為4.9kW。不載人時測得電動機中的電流為5A，若載人時扶梯的移動速度和不載人時的移動速度相同，則這臺自動扶梯可同時承載的最多人數(shù)為多少？(設(shè)每個人的平均質(zhì)量為60kg，g取10m/s2)[解析]設(shè)可同時乘載的最多人數(shù)為n，此時電動機處于最大輸出功率狀態(tài)。該狀態(tài)下，扶梯自身移動所需功率為P1＝IU＝5×380W＝1900W＝1.9kW，n個人以恒定速度v＝0.4m/s向上移動所需功率為P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0kW，所以n＝eq\f(P2,mgvsinθ)＝eq\f(3.0×103,60×10×0.4×\f(1,2))＝25(人)。[答案]25人6.(14分)如圖是家用電飯煲的電路圖。將電飯煲接到穩(wěn)壓電源上，當開關(guān)接通“加熱”擋時，電熱絲以額定功率給食物加熱，當食物蒸熟后，開關(guān)接通“保溫”擋，給食物保溫，這時電熱絲的功率為其額定功率的eq\f(1,9)，電流為1.40A，已知分壓電阻的阻值是R＝100Ω。求：(1)保溫時，電阻R兩端的電壓；(2)穩(wěn)壓電源輸出的電壓；(3)電熱絲的額定功率。[解析](1)電阻R兩端的電壓為UR＝IR＝1.40×100V＝140V。(2)設(shè)電熱絲的電阻為r，電源輸出電壓為U，則eq\