2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流 5 焦耳定律练习 新人教

大道之行也，天下为公，选贤与能，讲信修睦。故人不独亲其亲，不独子其子，使老有所终，壮有所用，幼有所长，矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养，男有分，女有归。货恶其弃于地也，不必藏于己；力恶其不出于身也，不必为己。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( )

2

A.在纯电阻电路中,计算电功可用公式W=IRt

2

B.在非纯电阻电路中,计算电功可用公式W=IRt

2

C.在非纯电阻电路中,计算焦耳热可用Q=IRt D.在纯电阻电路中,计算焦耳热可用Q=UIt

3.(多选)用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts,如果不考虑电热水器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110V时,煮沸一壶水需要2ts B.当线路电压为110V时,煮沸一壶水需要4ts C.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要4ts D.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要16ts

知识点二 电功率和热功率

4.[2017·东北育才中学期中]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L2-5-1

A.=

B.=

C.=

D.P1+P2=UI

5.(多选)有两个灯泡L1、L2,额定电压均为6V,额定功率分别为6W、3W,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9W B.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5W C.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9W D.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5W

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大道之行也，天下为公，选贤与能，讲信修睦。故人不独亲其亲，不独子其子，使老有所终，壮有所用，幼有所长，矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养，男有分，女有归。货恶其弃于地也，不必藏于己；力恶其不出于身也，不必为己。6.[2017·江西师大附中期中]将4只相同的小灯泡连接成如图L2-5-2所示的两个电路,分别加上不同的恒定电压,调节变阻器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L2-5-2

A.1∶1 B.2∶1

C.1∶2 D.以上都不对

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 ( )

2

A.P>UI B.P=I(R1+R2)

2

C.U=I(R1+R2) D.P>I(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0.50A和2.0V.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2.0A和24.0V,则这台电动机正常运转时的输出功率为( )

A.32W B.44W C.47W D.48W

图L2-5-3

9.两个电阻R1=4Ω、R2=1Ω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.用一个Ω的电阻与R2并联

B.用一个4Ω的电阻与R2并联

C.用一个Ω的电阻与R1并联

D.用一个4Ω的电阻与R1并联

10.如图L2-5-4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 ( )

2

大道之行也，天下为公，选贤与能，讲信修睦。故人不独亲其亲，不独子其子，使老有所终，壮有所用，幼有所长，矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养，男有分，女有归。货恶其弃于地也，不必藏于己；力恶其不出于身也，不必为己。A.P=IR B.P=2

C.P=IU D.P=IR+2

图L2-5-4 11.(多选)[2017·湖南师大附中期中]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.若车上蓄电池输出电压为48V,电池容量为120A·h,电动机额定电压为48V,额定功率为1.2kW,则( )

图L2-5-5 A.电动机在额定电压下工作时,额定电流为25A B.蓄电池充满电时能储存5760J的能量

C.蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8h

D.电动机在额定电压下工作1h,通过的电荷量为4.32×10C

12.(多选)内阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V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120W

B.电解槽的发热功率为1.3W C.电解槽消耗的电功率为60W D.电路消耗的总功率为60W

13.如图L2-5-6所示,已知UAB=6V,当滑动变阻器触头P位于正中位置时,额定电压为3V的灯泡L正常发光,当触头滑至最左端时,电灯实际功率为2W,求此灯泡的额定功率和变阻器的总电阻.

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图L2-5-6

14.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=1Ω,电动机两端的电压为5V,电路中的电流为1A,重物A所受的重力为20N,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?

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大道之行也，天下为公，选贤与能，讲信修睦。故人不独亲其亲，不独子其子，使老有所终，壮有所用，幼有所长，矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养，男有分，女有归。货恶其弃于地也，不必藏于己；力恶其不出于身也，不必为己。(3)电动机在10s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L2-5-7

15.一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如下表.质量M=70kg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10m/s.

后轮驱动直流 规格 永磁铁电动机 车型 26″电动自行车 额定输出功率 120W 整车质量 30kg 额定电压 40V 最大载重 120kg 额定电流 3.5A

(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=2.0m/s时,求人骑车的加速度大小.

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=t知,当电压变为原来的时,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4ts,选项B正确.当电压变为原来的时,时间要变为原来的16倍,即16ts,选项D正确.

4.D [解析]R1、R2两个电阻串联,则电流相等,即I==,功率之比==,总功率P=P1+P2=UI,选项D正确.

5.BC [解析]当两灯泡串联时,电流相等,L1的额定电流为I1==1A,电阻R1==6Ω,L2的额定电流为I2==0.5A,电阻R2==12Ω,要使两灯泡不致被烧坏,电路中的最大电流为0.5A,最大功率为Pmax=I2R1+I2R2=4.5W,故A错误,B正确;当两灯泡并联时,电压相等,当电

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大道之行也，天下为公，选贤与能，讲信修睦。故人不独亲其亲，不独子其子，使老有所终，壮有所用，幼有所长，矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养，男有分，女有归。货恶其弃于地也，不必藏于己；力恶其不出于身也，不必为己。压为6V时,两灯皆可正常发光,此时电路最大功率为9W,故C正确,D错误.

6.A [解析]设小灯泡正常工作的电压和电流分别为U0和I0,变阻器R1的电功率P1=(U-U0)×2I0,变阻器R2的电功率P2=(2U-2U0)×I0,则电功率之比为1∶1,选项A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==4Ω,电动机恢复正常运转时,电功率P=UI=48W,热功率为P热=I2r=16W,电动机输出的机械功率P机=P-P热=32W,选项A正确. 9.D [解析]电阻的电功率P=I2R,欲使这两个电阻消耗的电功率相等,则电阻R1的电流是R2的,用一个4Ω的电阻与R1并联即可,选项D正确.

10.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.

11.AC [解析]对电动机,额定电流I==25A,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==4.8h,选项C正确;蓄电池充满电时储存的能量E=UQ=2.07×107J,选项B错误;电动机在额定电压下工作1h,通过的电荷量q=It'=25×3600C=9.0×104C,选项D错误.

12.BC [解析]灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110V电压,且电流I=I灯=,则电解槽消耗的电功率P=P灯=60W,C正确,A错误;电解槽的发热功率P热=I2R=1.3W,B正确;整个电路消耗的功率P总=220V×=120W,D错误. 13.4.5W 4Ω

[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3V,则滑动变阻器两端的电压为3V,得RL=. 解法1:找电流,P位于最左端时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'=4W I==A=1A

滑动变阻器的总电阻Rm==Ω=4Ω 故RL==2Ω

灯泡的额定功率P额==W=4.5W.

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=2V, 故RL==Ω=2Ω 灯泡额定功率P额==W=4.5W 变阻器总电阻Rm=2RL=4Ω.

14.(1)1W (2)5W 4W (3)2m (4)80%

[解析](1)根据焦耳定律,热功率为P热=I2r=12×1W=1W.

(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=1×5W=5W 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=5W-1W=4W. (3)电动机输出的功率用来提升重物,转化为机械功率,在10s内有P出t=Gh 解得h==m=2m.

(4)机械效率η=×100%=80%.

15.(1)85.7% (2)6.0m/s (3)0.4m/s2

[解析](1)由表可知,电动机的额定电压为U0=40V,额定电流为I0=3.5A所以电动机正常工作时的输入功率为P入=U0I0=140W 电动机的输出功率为P出=120W

所以电动机的效率为η=×100%=85.7%.

(2)设车的质量为m,则车行驶时所受阻力为f=k(M+m)g 当达到最大速度vm时,应有P出=fvm

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大道之行也，天下为公，选贤与能，讲信修睦。故人不独亲其亲，不独子其子，使老有所终，壮有所用，幼有所长，矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养，男有分，女有归。货恶其弃于地也，不必藏于己；力恶其不出于身也，不必为己。所以最大速度vm==6.0m/s.

(3)当车速为v=2.0m/s时,牵引力F==60N

设此时车的加速度大小为a,根据牛顿第二定律得F-f=(M+m)a 解得a=0.4m/s2.

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大道之行也，天下为公，选贤与能，讲信修睦。故人不独亲其亲，不独子其子，使老有所终，壮有所用，幼有所长，矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养，男有分，女有归。货恶其弃于地也，不必藏于己；力恶其不出于身也，不必为己。所以最大速度vm==6.0m/s.

(3)当车速为v=2.0m/s时,牵引力F==60N

设此时车的加速度大小为a,根据牛顿第二定律得F-f=(M+m)a 解得a=0.4m/s2.

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