2.5 焦耳定律同步训练（答案含解析）—人教版高中物理选修3-1练习

1、2.5焦耳定律同步训练1.(3分)如图所示为两用电器 1 和 2 的伏安特性曲线。将两用电器串联后接入一电路中，接通电路后关于它们的电阻值 R1 、 R2 及发热功率 P1 、 P2 的 的比较，正确的是_ A.R1R2，P1P2B.R1R2，P1P2C.R1R2，P1P2D.R1R2，P1P22.(3分)两只额定电压均为 110V 的灯泡甲和乙，额定功率分别为 100W 和 40W, 为了使它们接到 220V 电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图所示电路中最合理的是_A.B.C.D.3.(3分)下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是_A. Q=UIt B. Q=I2Rt C.

2、 Q=U2Rt D. Q=W=Pt4.(3分)如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机 M 和电热丝 R 构成。当闭合开关 S1 、 S2 后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为 220V，吹冷风时的功率为 120W，吹热风时的功率为 1000W。关于该电吹风，下列说法正确的是_ A.电热丝的电阻为 55B.电动机的电阻为 12103C.当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为 1000JD.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为 1120J5.(3分)如图所示，直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图线

3、；直线 B 为电源 b 的路端电压与电流的关系图线；直线 C 为一个电阻 R 的两端电压与电流的关系图线。如果将这个电阻 R 分别接到 a 、 b 两电源上，那么有_ A. R 接到 a 电源上，电源的效率较高B. R 接到 b 电源上，电源的输出功率较大C. R 接到 a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D. R 接到 b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高6.(3分)在如图所示的电路中，闭合开关 S 后，直流电动机正常转动，电压表的示数为 8.0V。已知电源电动势为 10V，电源内阻为 0.5，电路中的电阻 R 为 1.5，小型直流电动机 M 的内阻为 1.0，电压表为理想

4、电表，下列说法正确的是_ A.流经电动机的电流为 2.0AB.电动机的输出功率为 7WC.电动机产生的热功率为 8WD.电源的输出功率为 8W7.(3分)电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为 R1，两端电压为 U1，流过的电流为 I1；电动机的内电阻为 R2，两端电压为 U2，流过的电流为 I2。则_A.I1<I2 B.U1U2>R1R2 C.U1U2=R1R2 D.U1U2<R1R28.(3分)如图所示的电路中，输入电压 U 恒为 12V，灯泡 L 上标有“6V,12W”字样，电动机线圈的电阻 RM=0.50。若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是_

5、 A.电动机的输入功率为 24WB.电动机的输出功率为 12WC.电动机的热功率为 2.0WD.整个电路消耗的电功率为 22W9.(3分)将一直流电源的总功率 PE 、输出功率 PR 和电源内部的发热功率 Pr 随电流 I 变化的图线画在同一坐标系中，如图所示，则下列说法正确的是_ A.图线 b 表示电源内部的发热功率 Pr 随电流 I 的变化关系B. N 点对应的功率为最大输出功率C.在图线上 A 、 B 、 C 三点的纵坐标一定满足关系 PA<PB+PCD.两个图线上交点 M 与 N 的横坐标之比一定为 1:4，纵坐标之比一定为 1:210.(3分)如图所示，直线 A 为某电源的 U

6、I 图线，曲线 B 为某小灯泡的 UI 图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是_ A. 4W , 8WB. 4W , 6WC. 2W , 3WD. 2W , 4W二多选题11.(4分)如图所示，图线 a 是某一电源的 UI 图线，图线 b 是一定值电阻的 UI 图线。若将该电源与该定值电阻连成闭合电路（已知该电源的内阻 r=2.0），则_ A.该定值电阻为 6B.该电源的电动势为 20VC.将 3 只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大D.将 2 只这种电阻串联作为外电阻，电源输出功率最大12.(4分)电动汽车是以车载电源为动力，开启了“绿色出行”的新模式

7、。某电动汽车电源电动势为 400V 、内阻为 0.5，充满电时储存的可用电能为 64kWh，汽车运行时电源的放电电流为 100A，熄火后电源的放电电流为 100mA。下列说法正确的是_A.汽车运行时，电源持续放电的时间可超过 1hB.汽车熄火后，电源持续放电的时间可超过 60 天C.汽车运行时电源的输出功率为 35kWD.汽车运行时电源的效率为 95%13.(4分)在某段电路中，其两端电压为 U，通过的电流为 I，通电时间为 t，若该电路电阻为 R，则关于电功和电热的关系，下列说法正确的是_A.在任何电路中，电功 W=UIt=I2RtB.在任何电路中，电功为 UIt，电热为 I2RtC.在纯电

8、阻电路中，UIt=I2RtD.在非纯电阻电路中，UIt>I2Rt14.(4分)如图所示电路中，电源电动势 恒定，内阻 r=1，定值电阻 R3=5当电键 K 断开与闭合时，ab 段电路消耗的电功率相等则下列说法中正确的是（电表均为理想表）_ A.电阻 R1 、 R2 可能分别为 4 、 5B.电阻 R1 、 R2 可能分别为 3 、 6C.电键 K 断开时电压表的示数一定大于 K 闭合时的示数D.电键 K 断开与闭合时电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于 6四.解答题19.(3小题共13分)一台电风扇，内阻为 20，接上 220V 电压后，消耗功率 66W。求：(1)

9、(4分)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度；(2)(4分)电风扇工作时，转化为机械能的功率和内能的功率，电动机的效率.(3)(5分)若接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，则此时通过电动机的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率各是多大？20.(3小题共13分)一台小型电动机在 3V 电压下工作，用此电动机提升所受重力为 4N 的物体时，通过它的电流是 0.2A。在 30s 内可使该物体被匀速提升 3m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)(4分)电动机的输入功率；(2)(4分)在提升重物的 30s 内，电动机线圈所产生的热量；(3)(5分)线圈的电阻。21.(3小题共13分)如

10、图所示是电饭堡的电路图，S1 是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里（103C）时，会自动断开。S2 是一个自动控温开关，当温度低于 70C 时会自动闭合；温度高于 80C 时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻 R1=R2=500，加热电阻 R3=50，两灯电阻不计。 (1)(4分)分析电饭堡的工作原理。(2)(4分)计算加热和保温两种状态下，电饭堡消耗的电功率之比。(3)(5分)简要回答：如果不闭合开关 S1，能将饭煮熟吗？22.(3小题共13分)一辆电动自行车的铭牌上给出了如下表所示的技术参数表： 请根据上表计算:(1)(4分)此车电机的内阻。(2

11、)(4分)电机正常工作时的效率。(3)(5分)在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率。参考答案1.【能力值】无【知识点】部分电路欧姆定律、焦耳定律【详解】根据 R=UI 可知，串联电路电流强度处处相等，通电后在同一电流下，1 的电压小于 2 的电压，故 R1 的阻值小于 R2 的阻值； 根据功率的公式 P=UI，电流相同，电阻大的对应电压大，则功率大，所以 R2 的发热功率大，故A正确、BCD错误。【答案】A2.【能力值】推理能力/应用能力【知识点】串联电路和并联电路、焦耳定律、部分电路欧姆定律【详解】略【答案】C3.【能力值】无【知识点】焦耳定律【详解】略【答案】B4.【能力值】无【知识

12、点】焦耳定律【详解】电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为 P=1000W120W=880W，对电热丝，由 P=U2R 可得电热丝的电阻为 R=U2P=2202880=55，选项A正确；由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为 880J，选项C错误；当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为 120J，选项D错误。【答案】A5.【能力值】无【知识点】焦耳定律【详解】由题图判断电源 a 的内阻大，在纯电阻电路中电源效率 =RR+r×100%，内阻越大，效率越低；电源的输出功率 P=UI 对应图线交点坐标的乘积，电阻的发

13、热功率与图线交点横坐标的平方成正比，只有C正确。【答案】C6.【能力值】无【知识点】闭合电路的欧姆定律、焦耳定律【详解】 R 与 r 两端的电压 U=108=2V，则由欧姆定律可知 I=Ur+R=21.5+0.5=1A；故A错误； 电动机的输出功率 P出=UII2r0=8×112×1=7W；故B正确； 电动机产生的热功率 P热=I2r0=1×1=1W；故C错误； 电源的输出功率 P=EII2r=101×0.5=9.5W；故D错误；【答案】B7.【能力值】无【知识点】非纯电阻电路中的焦耳定律【详解】略【答案】D8.【能力值】理解能力【知识点】串联电路和并联

14、电路、焦耳定律【详解】电动机两端的电压 U1=UUL=126V=6V，整个电路中的电流 I=PLUL=126A=2A，所以电动机的输入功率 P=U1I=6×2W=12W。故A错误。 电动机的热功率 P热=I2RM=4×0.5W=2W，则电动机的输出功率 P2=PI2RM=122W=10W。故B错误，C 正确。 整个电路消耗的功率 P总=UI=12×2W=24W。故D错误。【答案】C9.【能力值】推理能力/应用能力【知识点】焦耳定律、闭合电路的欧姆定律【详解】由电耗消耗功率和电源内部消耗功率表达式 P1=EI，P2=UII2r，P3=I2r；可知，a 是直线，表示的

15、是电源消耗的总电功率；b 是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率；c 表示外电阻的功率即为电耗的输出功率 PR，A正确。当 R=r 时，输出功率最大，M 点是输出功率最大的位置，B错误。在 a 、 b 、 c 三条图线上分别取横坐标相同的 A 、 B 、 C 三点，因为直流电源的总功率 P1 等于输出功率 P2 和电源内部的发势功率 P3 的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系 P1=P2+P3，C错误。M 点输出功率最大，IM=E2r，IN=Er，IMIN=12，PMPN=14，D错误。【答案】A10.【能力值】推理能力/应用能力【知识点】闭合电路的欧姆定律、焦耳定律【详解】由 A 曲线可知

16、电源电动势 E=3V，交点的含义即为将此电阻接到这个电源上时的干路电流和路端电压，即 I=2A，U=2V，所以电源的输出功率 P出=IU=4W，电源的总功率 P总=IE=6W，因此B项对。【答案】B12.【能力值】推理能力/应用能力【知识点】闭合电路的欧姆定律、焦耳定律【详解】由图象得，定值电阻 R=6，电源电动势 E=U+Ir=15V+2.5×2V=20V，A、B正确；3 只这种电阻并联，外电阻等于电源内阻，输出功率最大，C正确。【答案】A,B,C13.【能力值】无【知识点】焦耳定律【详解】充满电储存电能 WE=64kWh，汽车运行使时，电源的放电电流为 I1=100A，放电功率

17、P1=EI1=44×100W=40kW，电源持续放电的时间 t1=WEP1=1.6h，超过 1h，选项A正确；汽车熄火后，电源的放电电流为 I2=100mA，放电功率 P2=EI2=400×0.1W=0.04kW，电源持续放电的时间 t2=WEP2=1600h，合 66.7 天，可超过 60 天，选项B正确；汽车运行时电源输出功率 P出=P1I12r=40kW5kW=35kW，选项C正确；汽车运行时电源效率 =P出P1×100%=87.5%，选项D错误。【答案】A,B,C14.【能力值】理解能力【知识点】焦耳定律【详解】略【答案】B,C,D15.【能力值】推理能力

18、/应用能力【知识点】闭合电路的欧姆定律、焦耳定律【详解】由题，电键 K 断开与闭合时，ab 段电路消耗的电功率相等，则有 (ER1+R2+R3+r)2(R1+R2)=(ER1+R3+r)2R1 .将 R1=4 、 R2=5 代入方程成立，而将 R1=3 、 R2=6 代入方程不成立，故A正确，B错误；电键 K 断开时外电路总电阻大于 K 闭合时外电路总电阻，则电键 K 断开时电压表的示数一定大于 K 闭合时的示数故C正确；根据闭合电路欧姆定律得：U=E(R3+r)I，则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为 UI=R3+r=6，故D正确【答案】A,C,D19.【能力值】推理能力/

19、应用能力【知识点】(1)焦耳定律(2)焦耳定律(3)焦耳定律、部分电路欧姆定律【详解】(1)因为 P入=IU 所以 I=PU=66220A=0.3A。(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率 P热=I2R=0.32×20W=1.8W 电风扇正常工作时转化为机械能的功率 P机=P入P内=66W1.8W=64.2W 电风扇正常工作时的效率 =P机P入=64.266×100%97.3%。(3)电风扇风叶被卡住后通过电风扇的电流 I=UR=22020A=11A 电动机消耗的电功率 P=IU=11×220W=2420W 电动机发热功率 P热=I2R=112×20W=

20、2420W。【答案】(1) 0.3A(2) 1.8W；64.2W；97.3%(3) 11A；2420W；2420W20.【能力值】推理能力/应用能力【知识点】(1)焦耳定律(2)焦耳定律、能量守恒与能源(3)焦耳定律【详解】(1)电动机的输入功率 P入=UI=0.2×3W=0.6W。(2)电动机提升重物的机械功率 P机=Fv=(4×330)W=0.4W。 根据能量关系 P入=P机+PQ，得生热的功率 PQ=P入P机=(0.60.4)W=0.2W。 所生热量 Q=PQt=0.2×30J=6J。(3)由焦耳定律 Q=I2Rt，得线圈电阻 R=QI2t=60.22×30=5。【答案】(1) 0.6W(2) 6J(3)