焦耳定律
基础达标
选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求；第6题有多项符合题目要求)
1．(2019·潮阳校级期中)在验证焦耳定律的实验中，为了比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系，实验时应同时保持相同的物理量是( )
A．通过它们的电流和加在它们两端的电压 B．通过它们的电流和它们的电阻 C．通过它们的电流和通电时间
D．通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间 【答案】C
【解析】由W＝UIt可知，若保证电流和电压不变，则无法确定热量和电阻的关系，故A错误；保持电阻不变，则无法确定热量和电阻关系，故B错误；根据焦耳定律，Q＝IRt，则可知要比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系，应保证它们的电流和通电时间相同，故C正确；通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间确定，则热功确定，无法确定热量和电阻之间的关系，故D错误．故选C.
2．(2018·嘉兴模拟)某比特币“矿场”(电脑机房)的5800台比特币“矿机”(电脑)，24小时满负荷运行，每天共需耗费16.8万度电．下列用电器中，与每台“矿机”满负荷运行功率相近的是( )
A．家用电风扇 C．家用壁挂空调 【答案】C
16.8×10【解析】由题意可知，每台电脑每小时用电为＝1.2度＝1.2 kW.与之运行功
5 800×24率接近的只有空调，故C正确A、B、D错误．
3．(2018·凌源校级期末)两电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，其中R1的图线与横轴的夹角为60°，R2的图线与横轴的夹角为30°，若将R1、R2串联起来接入电路中，则通电后R1、R2消耗的电功率之比P1∶P2等于( )
4
2
B．家用冰箱 D．家用LED液晶电视
A．1∶3 C．1∶3
B．3∶3 D．3∶1
1
【答案】C
【解析】R1、R2之比为R1∶R2＝cot(90°－θ)∶cot θ＝1∶3，R1、R2串联起来接入电路中时电流相等，根据功率公式P＝IR得，R1、R2消耗的电功率之比P1∶P2＝R1∶R2＝1∶3.故选C.
4．(2019·玉溪名校月考)电阻R1、R2的IU关系图象如图甲所示，现把它们串联在如图乙所示的电路中(电源两端电压不变)，则( )
2
A．由甲图可知R1 B．要使R1的功率增大，变阻器R0的滑片应向左滑动 C．两电阻消耗的电功率P1>P2 D．调节R0，可以使R1、R2两端的电压相等 【答案】C 【解析】由甲图知，R1>R2，故A错误；滑片向左边滑动时，R0变大，电流I＝ 2 2 UR1＋R2＋R0 变小，P1＝IR1减小，故B错误；由于电流相等且R1>R2，根据P＝IR知，P1>P2，故C正确；根据U＝IR，电流相等，R1>R2，不管怎么调节R0，都不能使R1、R2两端电压相等，故D错误． 5．(2019·浙江模拟)如图甲所示为一款儿童电动汽车，该款电动汽车的部分参数如图乙所示，则下列说法正确的是( ) A．电机正常工作时的电阻为6 Ω B．正常工作时电机的输出功率为24 W C．电源从无电状态到充满电需要消耗1.944×10 J能量 D．用该充电器给完全无电的玩具车充电，需4.5 h可充满 【答案】D 【解析】电动机是非纯电阻电路，欧姆定律不适用，故A错误；电动机的额定电压为12 V，电流为2 A，所以消耗的电功率为24 W，输出功率必然小于24 W，故B错误；电源充满电储存的能量为E能＝12 V×4.5 A×3 600 s＝1.944×10 J，但充电过程中会发热，所以消耗能量大于E能，故C错误；充电器的规格为电压12 V，电流1 A，所以经过4.5 h 5 5 2 可以给电动车电源充1 A×4.5 h＝4.5 A·h的电量，即充满，故D正确． 6．(2019·崇川校级期末)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( ) A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 U2 B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝IRt＝t只适用于纯电阻的电路 R2 C．在非纯电阻的电路中，UI＞IR D．焦耳热Q＝IRt适用于任何电路 【答案】BCD 【解析】电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，所以A错误；公式W＝UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电 2 2 UU222 路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律I＝，可以推导出W＝IRt，W＝t，所以W＝IRtRRU2 ＝t只适用于纯电阻电路，所以B正确；在非纯电阻的电路中，UI表示的是总的功率的大R小，而IR只是电路中发热的功率，还有对外做功的功率的大小，所以UI＞IR，所以C正确；焦耳热Q＝IRt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，所以D正确．故选BCD. 能力提升 7．(2019·西昌期末)微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.4 V的电压时，通过的电流为0.2 A，此时电动机不转．当加在电动机两端的电压为3.0 V时，电流为0.75 A，这时电动机正常工作．则关于吸尘器的内阻r和输出功率P的说法正确的是( ) A．r＝4 Ω C．P＝0.08 W 【答案】B 【解析】电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧 B．r＝2 Ω D．P＝2.25 W 2 2 2 U00.4 姆定律得电动机线圈内阻为r＝＝ Ω＝2 Ω，故B正确，A错误；电动机转动时，热 I00.2 功率为P热＝Ir＝0.75×2 W＝1.125 W，其输入的电功率为P入＝I1U1＝0.75×3 W＝2.25 W，消耗的电能转化为内能和机械能，故电动机的机械功率为P＝P入－Ir＝2.25 W－1.125 W＝1.125 W，故C、D错误． 8．(2019·巢湖期末)在如图所示的电路中，定值电阻R1＝6 Ω，R3＝12 Ω，电源内阻不计．闭合开关S，当滑片P滑到最右端时，理想电流表读数为1 A，此时电阻R3的功率为3 W，求： 2 2 2 3 (1)当滑片P滑到最左端时，电流表的读数； (2)当滑片P位于滑动变阻器的中点时，滑动变阻器消耗的功率． 【答案】(1)2 A (2)3.84 W 【解析】(1)当P滑到最右端时，R2被短路，R3与整个变阻器R并联，通过R3的电流为 I3＝ P＝R33 A＝0.5 A 12 通过变阻器R的电流为 IR＝IA－I3＝1 A－0.5 A＝0.5 A 则IR＝I3 即得滑动变阻器阻值最大值为R＝R3＝12 Ω 电源电动势E＝I?R1＋ ?? RR3?＝12 V R＋R3?? 当P滑到最左端时，电阻R3、变阻器R及电阻R2都被短路，此时电流表的读数为 E12 I′＝＝ A＝2 A. R16 (3)P位于变阻器的中点时，R3与并联后再与R1串联．此时R并＝4 Ω 2总电流为I总＝ 12＝ A＝1.2 A R并＋R14＋6 RE并联部分的电压为U并＝I总R并＝1.2×4 V＝4.8 V 2 U24.8并 变阻器上消耗的功率为PR＝＝ W＝3.84 W． R/212/2 4
2019_2020学年高中物理第2章恒定电流第5节焦耳定律课时训练(含解析)新人教版选修3_1
