2.5 焦耳定律—2020-2021学年高中物理选修3-1练习册

1、5焦耳定律知识点一电功和电热1.下列关于电功的说法中错误的是()A.导体内静电力移动电荷所做的功叫作电功B.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程C.电流做功消耗的能量由电源提供D.电功就是电能2.(多选)关于电功和焦耳热,下列说法正确的是()A.在纯电阻电路中,计算电功可用公式W=I2RtB.在非纯电阻电路中,计算电功可用公式W=I2RtC.在非纯电阻电路中,计算焦耳热可用公式Q=I2RtD.在纯电阻电路中,计算焦耳热可用公式Q=UIt3.(多选)用一个额定电压为220 V的电热水壶煮沸一壶水需要t s,如果不考虑电热水壶的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么()A.当线路电压为1

2、10 V时,煮沸一壶水需要2t sB.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要4t sC.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要4t sD.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要16t s知识点二电功率和热功率4.如图L2-5-1所示,R1、R2两个电阻串联接在电压恒为U的电源上,电路中的电流为I,R1、R2两端的电压分别为U1、U2,R1、R2消耗的电功率分别为P1、P2,下列关系正确的是()图L2-5-1A.UR1=UR2B.U1U2=R2R1C.P1P2=R12R22D.P1+P2=UI5.两个电阻R1=4 、R2=1 串联在电路中,欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的办法是()A.用

3、一个43 的电阻与R2并联B.用一个4 的电阻与R2并联C.用一个43 的电阻与R1并联D.用一个4 的电阻与R1并联6.如图L2-5-2所示,一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民,所以整幢居民楼里有各种不同的电器,例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时,用欧姆表测得A、B间电阻为R;供电后,各家电器同时使用,测得A、B间电压为U,进线电流为I,则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是()图L2-5-2A.P=I2RB.P=U2RC.P=IUD.P=I2R+U2R知识点三电动机7.电吹风机中有电动机和电热丝两部分,已知电动机线圈的电阻为R1,它和阻值为R2的电热丝串联.设电吹风机工

4、作时两端的电压为U,通过线圈的电流为I,消耗的电功率为P,则下列关系正确的是()A.P>UIB.P=I2(R1+R2)C.U=I(R1+R2)D.P>I2(R1+R2)8.在研究微型电动机的性能时,应用如图L2-5-3所示的实验电路.闭合开关S,当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V.重新调节R使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V,则这台电动机正常运转时的输出功率为()图L2-5-3A.32 WB.44 WC.47 WD.48 W9.(多选)有两个灯泡L1、L2,额定电压均为6 V,额定功率分

5、别为6 W、3 W,将它们接在电路中,下列说法正确的是()A.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 WB.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 WC.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 WD.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 W10.将4只相同的小灯泡连接成如图L2-5-4所示的两个电路,分别加上不同的恒定电压,调节滑动变阻器R1和R2,使4只小灯泡都能正常发光,则此时R1和R2消耗的电功率之比为()图L2-5-4A.11B.21C.12D.以上都不对11.(多选)马路上的“微公交”是用蓄电池向车上的电动机供电,电动机为车提供动力.若车上蓄

6、电池输出电压为48 V,电池容量为120 A·h,电动机额定电压为48 V,额定功率为1.2 kW,则()图L2-5-5A.电动机在额定电压下工作时,额定电流为25 AB.蓄电池充满电时能储存5760 J的能量C.蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8 hD.电动机在额定电压下工作1 h,通过的电荷量为4.32×105 C12.(多选)内阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 V60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则()A.电解槽消耗的电功率为120 WB.电解槽的发热功率为1.3 WC.电解槽消耗的电功率为60 WD.电路消耗的总功

7、率为60 W13.如图L2-5-6所示,已知UAB=6 V,当滑动变阻器触头P位于正中位置时,额定电压为3 V的灯泡L正常发光,当触头滑至最左端时,灯泡实际功率为2 W,求此灯泡的额定功率和变阻器的总电阻.图L2-5-614.图L2-5-7为电动机提升重物的装置示意图,电动机线圈电阻为r=1 ,电动机两端的电压为5 V,电路中的电流为1 A,重物A所受的重力为20 N,不计摩擦力.(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少?(2)电动机的输入功率和输出功率各是多少?(3)电动机在10 s内可以把重物A匀速提升多高?(4)这台电动机的机械效率是多少?图L2-5-715.一辆电动自行车的铭牌上给出的

8、技术参数如下表.质量M=70 kg的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶,所受阻力f恒为车和人总重力的k倍,k=0.02.g取10 m/s2.规格后轮驱动直流永磁铁电动机车型26电动自行车额定输出功率120 W整车质量30 kg额定电压40 V最大载重120 kg额定电流3.5 A(1)求此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率;(2)在电动机以额定功率提供动力的情况下,求人骑车行驶的最大速率;(3)在电动机以额定功率提供动力的情况下,当车速v=2.0 m/s时,求人骑车的加速度大小.5焦耳定律1.D解析 电功是过程量,电能是状态量;在纯电阻电路中,尽管电功的数值等于消耗的电能,但电功不是

9、电能.选项D错误.2.ACD解析 电功的计算式W=UIt适用于任何形式的电路,焦耳热计算式Q=I2Rt也是普遍适用的,但是只有在纯电阻电路中,电功W才等于焦耳热Q,A、C、D正确,B错误.3.BD解析 由公式Q=U2Rt知,当电压变为原来的12时,煮沸一壶水所需的热量不变,因此时间要变为原来的4倍,即4t s,选项B正确.当电压变为原来的14时,时间要变为原来的16倍,即16t s,选项D正确.4.D解析 R1、R2两个电阻串联,则电流相等,即I=U1R1=U2R2,功率之比P1P2=I2R1I2R2=R1R2,总功率P=P1+P2=UI,选项D正确.5.D解析 电阻的电功率P=I2R,欲使这

10、两个电阻消耗的电功率相等,则电阻R1的电流是R2的12,用一个4 的电阻与R1并联即可,选项D正确.6.C解析 家用电器中有纯电阻用电器也有非纯电阻用电器,故总电功率只能用P=UI来计算,C正确.7.D解析 电吹风机中有电动机,而电动机为非纯电阻用电器,工作时将有一部分电能转化为机械能,P=UI对纯电阻电路和非纯电阻电路都成立,选项A错误;对非纯电阻电路有P>I2(R1+R2),U>I(R1+R2),选项B、C错误,选项D正确.8.A解析 电动机停止转动时,线圈的电阻r=U1I1=4 ,电动机恢复正常运转时,电功率P=UI=48 W,热功率为P热=I2r=16 W,电动机输出功率P

11、机=P-P热=32 W,选项A正确.9.BC解析 当两灯泡串联时,电流相等,L1的额定电流为I1=P1U1=1 A,电阻R1=U12P1=6 ,L2的额定电流为I2=P2U2=0.5 A,电阻R2=U22P2=12 ,要使两灯泡不致被烧坏,电路中的最大电流为0.5 A,最大功率为Pmax=I2R1+I2R2=4.5 W,故A错误,B正确;当两灯泡并联时,电压相等,当电压为6 V时,两灯皆可正常发光,此时电路最大功率为9 W,故C正确,D错误.10.A解析 设小灯泡正常工作的电压和电流分别为U0和I0,滑动变阻器R1的电功率P1=(U-U0)×2I0,滑动变阻器R2的电功率P2=(2U

12、-2U0)×I0,则电功率之比为11,选项A正确.11.AC解析 对电动机,额定电流I=PU=25 A,选项A正确;蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作的时间t=QI=4.8 h,选项C正确;蓄电池充满电时储存的能量E=UQ=2.07×107 J,选项B错误;电动机在额定电压下工作1 h,通过的电荷量q=It'=25×3600 C=9.0×104 C,选项D错误.12.BC解析 灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡两端电压均为110 V,且电流I=I灯=60W110V,则电解槽消耗的电功率P=P灯=60 W,C正确,A错误;电解槽的发热功率P热=I2

13、R=1.3 W,B正确;整个电路消耗的功率P总=220 V×60W110V=120 W,D错误.13.4.5 W4 解析 设滑动变阻器总电阻为Rm,灯泡电阻为RL,根据P位于正中位置时灯泡正常发光,灯泡两端电压为3 V,则滑动变阻器两端的电压为3 V,得RL=Rm2解法1:找电流,P位于最左端时滑动变阻器的有效电阻为R=Rm=2RL由功率关系知,此时滑动变阻器的功率P'=2PL'=4 WI=PL'+P'UAB=2+46 A=1 A滑动变阻器的总电阻Rm=P'I2=412 =4 故RL=Rm2=2 灯泡的额定功率P额=U额2RL=322 W=4.

14、5 W.解法2:找电压,P位于最左端时,变阻器有效电阻R'=Rm=2RL,则UL=2 V故RL=UL2PL=222 =2 灯泡额定功率P额=U额2RL=322 W=4.5 W变阻器总电阻Rm=2RL=4 .14.(1)1 W(2)5 W4 W(3)2 m(4)80%解析 (1)根据焦耳定律,热功率为P热=I2r=12×1 W=1 W.(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积,即P入=IU=1×5 W=5 W输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率,即P出=P入-P热=5 W-1 W=4 W.(3)电动机输出的功率用来提升重物,转化为机械功率,在10 s内有P出t=Gh解得h=P出tG=4×1020 m=2 m.(4)机械效率=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,电动机的额定电压为U0=40 V,额定电流为I0=3.