焦耳定律
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[学业达标]
1.电阻R1与R2的伏安特性曲线如图2-5-5所示，并把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，现把R1与R2串联在电路中，R1和R2消耗的电功率分别为P1和P2，串联总电阻为R，下列关于P1与P2的大小及R的伏安特性曲线所在区域的叙述，正确的是( )
图2-5-5
A．P1>P2，特性曲线在Ⅰ区 B．P1 【解析】 由图知R1 也大于R2，故其伏安特性曲线将在Ⅲ区，选D. 【答案】 D 2．通过电阻R的电流为I时，在时间t内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为，则 2在时间t内产生的热量为( ) A．4Q 1C.Q 2 B．2Q 1D.Q 4 2 II212 【解析】 根据焦耳定律知Q＝IRt，Q′＝()·2Rt，故Q′＝Q，C正确． 22 【答案】 C 3．有一只电风扇，标有“220 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法，正确的是( ) 【导学号：08160106】 U2tA．Q＝ RC．Q＝()Rt B．Q＝Pt D．以上三种方法均正确 2 PU2 U2t【解析】 对纯电阻电路电热的计算可用Q＝UIt＝IRt＝，而电风扇工作时不能看R成纯电阻电路，故电热计算要用Q＝IRt计算，而电流计算I＝用于任何电路，所以C项正确． 【答案】 C 4．(多选)理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机的线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有( ) A．P＜UI C．P＝UI B．P＝I(R1＋R2) D．P＞I(R1＋R2) 22 2 PU【解析】 电动机电路在电机正常转动时，电动机消耗的功率P＝UI，且大于发热功率，选项C、D正确． 【答案】 CD 5．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近( ) A．8×10 kW·h C．8×10 kW·h 118 B．8×10 kW·h D．8×10 kW·h 13 10 【解析】 因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W和10 W，则每户家庭每天节省的电能为(60－10)×10 8 －3 ×2×6 kW·h＝0.6 kW·h，所以全国一年节省的电能为 10 0.6×4×10×365 kW·h＝8.76×10kW·h，B正确，A、C、D错误． 【答案】 B 6.如图2-5-6所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M的内阻也是0.2 Ω，线路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是( ) 【导学号：08160107】 图2-5-6 A．72% C．55.6% B．28% D．44.4% 2 【解析】 电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的电热功率P热＝I(R＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝ P－P热 ×100%≈44.4%，D正确． P【答案】 D 7．一个电阻接到某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有330 J的电能转化为内能，则以下说法错误的是( ) A．电阻所加电压为330 V B．通过电阻的电流为1 A C．电阻通电时间为3 s D．这个电阻的阻值为110 Ω 【解析】 由W＝qU知电路电压U＝＝110 V，A错误；由P＝IU得I＝＝1 A，B正确；由W＝Pt得通电时间t＝＝3 s，C正确；由R＝，得R＝110 Ω，D正确． 【答案】 A 8．图2-5-7所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V 10 W”，B灯“60 V 60 W”，C灯“20 V 20 W”，D灯“20 V 20 W”．在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光．比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是( ) 【导学号：08160108】 WqPUWPUI 图2-5-7 A．PB>PD>PA>PC B．PB>PA>PD＝PC C．PB>PD>PC>PA D．PA>PC>PD>PB U2 【解析】 由R＝可知，灯的电阻RA＝10 Ω，RB＝60 Ω，RC＝RD＝20 Ω，C、D并联 P部分的电阻为R并＝10 Ω，电路中RB>RA＝R并，由串联电路的功率关系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝ P并 2 ，故PB>PA>PD＝PC，B正确． 【答案】 B [能力提升] 9．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈的电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内下列判断不正确的是( ) A．电炉和电动机产生的热量相同 B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 C．电炉两端电压小于电动机两端电压 D．电炉和电动机两端电压相等 【解析】 对电动机IU＝IU′＋IUR① 其中IU′为转化为机械能的功率．对电炉： 只有P＝IR＝IUR② 比较①②得：U＞UR，D错． 【答案】 D 10.如图2-5-8所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 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( ) 2 图2-5-8 A．电解槽消耗的电功率为120 W B．电解槽的发热功率为60 W C．电解槽消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为60 W 【解析】 灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯 62＝A，则电解槽消耗的电功率P＝P灯＝60 W，A错，C对；电解槽的发热功率P热＝IR11 6 W＝120 W，D错． 11 内 ≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的总功率P总＝220× 【答案】 C 11.如图2-5-9是家用电饭煲的电路图．将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的1/9，电流为1.40 A，已知分压电阻的阻值是R＝100 Ω.求： 【导学号：08160109】 图2-5-9 (1)保温时，电阻R两端的电压； (2)稳压电源输出的电压； (3)电热丝的额定功率． 【解析】 (1)电阻R两端的电压为 UR＝IR＝1.40×100 V＝140 V. (2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则 1U()r＝· R＋r9r2 U2 解得：r＝50 Ω. 所以电源电压为 U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50) V＝210 V. (3)电热丝的额定功率为 U22102P＝＝ W＝882 W. r50 【答案】 (1)140 V (2)210 V (3)882 W 12．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表： 规格 车型 整车质量 最大载重 26″电动自行车 30 kg 120 kg 后轮驱动直流永磁铁电机 额定输出功率 额定电压 额定电流 120 W 40 V 3.5 A 质量为M＝70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力Ff恒为车和人总重的k＝0.02倍．取g＝10 m/s2，求： (1)此车电机在额定电压下正常工作的效率； (2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度； (3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v1＝1.0 m/s时，人骑车的加速度． 【解析】 (1)由表可知，电机的额定电压为U0＝40 V，额定电流为I0＝3.5 A，所以电机正常工作时输入功率为 P入＝U0I0＝140 W 又因电机的输出功率为P出＝120 W，所以电机的效率为η＝(2)行驶时所受阻力为Ff＝k(M＋m)g式中m为车的质量． 当达到最大速率vmax时，应有 P出 ×100% ≈85.7%. P入 P出＝Ffvmax
2016-2017学年高中物理第2章恒定电流5焦耳定律学业分层测评新人教版选修3-1
