高中物理课时达标训练(选修3-1)：第二章恒定电流 第7课时 焦耳定律 含解析

1. 电功和电功率
①能量转化：电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能转化为机械能；蓄电池充电时，化学能转化为电能；电能转化成其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量。

②电功
实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。

把电能转化为其他形式的能。

定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。

计算式：W=UIt。

③电功率
物理意义：表示电流做功快慢的物理量。

定义：单位时间内电流所做的功。

公式及单位：
W
P UI
t
==，其单位为瓦特，符号为W。

2. 焦耳定律
①焦耳定律：电流通过导体产生的热量（内能）跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成反比，这一规律叫焦耳定律。

公式表示为Q= I2Rt。

②热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，表达式为P=I2R。

③纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为内能。

④非纯电阻电路：像含有电动机或电解槽等非纯电阻用电器的电路被称为非纯电阻电路，在非纯电阻电路中，电流做的功除了将电能转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能量。

如图所示，一幢居民楼里住着24户居民，整幢楼里有各种不同的用电器，，如电炉、电视机、微波
炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得A 、B 间的电阻为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 ，如下图所示。

则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是（ ）
A.2
P I R =
B. 2
U P R
=
C.P IU =
D.W P t
=
电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态。

如图所示：是电饭锅电路原理的示意图。

S 是用感温材料制造的开关，下列说法中正确的是（ ）
A ．其中R 2是供加热用的电阻丝
B ．当开关S 接通时电饭锅为加热状态，S 断开时为保温状态
C ．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，
1
2
R R 应为2：1
D ．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时一半，
1
2
R R
-1）： 1 由2
U P R
知，U 一定时，R 越小P 越大。

1．一个电热器电阻为R ，当它两端电压为U ，通过时间t 消耗电能为W ，若使它消耗的电能为4 W ，下列方法不正确的是（ ）
A ．电阻R 不变，电压U 不变，通电时间t 变为原来的2倍
B ．电阻R 减半，电压U 增大1倍，通电时间t 减半
C ．电阻R 不变，电压U 增大1倍，通过时间t 不变
D ．电阻R 减半，电压U 不变，通电时间t 不变 2．关于电功和电热的计算，下列说法正确的是（ ）
A ．如果是纯电阻电路，电功可用公式W=UIt 计算，也可用公式W =I 2Rt 计算
B ．如果是纯电阻电路，电热可用公式W =I 2Rt 计算，但不能用公式W=UIt 计算
C ．如果不是纯电阻电路，电功只能用公式W =I 2Rt 计算
D ．如果不是纯电阻电路，电热可用公式W =I 2Rt 计算，也可用公式W=UIt 计算
3. 如图所示，电路两端的电压U 保持不变，电阻R 1、R 2、R 3消耗的电功率一样大，则电阻R 1︰R 2︰R 3之比是( ).
A .1︰1︰1
B .4︰1︰1
C .1︰4︰4
D .1︰2︰2
4．在如图所示电路中，电源电动势为12 V ，内阻为1.0 Ω。

电阻R 0的阻值为3.0 Ω，小型直流电动机M 的内阻为2.0 Ω。

闭合开关S 后，电动机转动，理想电流表的示数为1.0 A 。

则以下判断中正确的是（ ）
A ．电动机两端的电压为8.0 V
B ．电源输出的电功率为12 W
C ．电动机的输出功率为6 W
D ．电动机的机械效率为75%
5．通过电阻R 的电流强度为l 时，在t 时间内产生的热量为Q ，若电阻为2R ，电流强度为2
l
，则在时间t 内产生的热量为（ ）
A ．4Q
B ．2Q
C ．
4Q D ．2
Q 6．有四盏灯，如图所示连接在电路中，L 1和L 2都标有“220 V，100 W”字样，L 3和L 4都标有“220 V，40 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光。

最暗的是（ ）
A．L3 B．L2 C．L1 D．L4
7．汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗。

如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为56 A，若电源电动势为12.5 V，电源内阻为0.05 Ω，电流表内阻不计。

则因电动机启动，车灯的电功率降低了（）
A．41.6 W B．43.2 W C．48.2 W D．76.8 W
8．机动车的尾气含有铅等大量有害物质，并且也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。

电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。

某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（）
A．电动汽车正常工作时消耗的电功率为1 675 W
B．电动机的内阻为0.72 Ω
C．蓄电池充满电后储存的电能约为2.88×104 J
D．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为16 h
9．直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用。

如图所示，一直流电动机M和电灯L并联之后接在直流电源上，电动机内阻r1=0.5 Ω，电灯灯丝电阻R=9 Ω（阻值认为保持不变），电源电动势E=12 V，内阻
r2=1 Ω，开关S闭合，电动机正常工作时，电压表读数为9 V。

则下列说法不正确的是（）
A．流过电源的电流3 A
B．流过电动机的电流2 A
C．电动机的输入功率等于2 W
D ．电动机对外输出的机械功率16 W
参考答案与解析
1．AD
【名师点睛】已知电阻的大小；电阻两端的电压和通电时间以及消耗的电能，根据公式2
U W t R
=可知当电
压、电阻、通电时间变化时消耗电能的变化。

2．A
解析：纯电阻适用于欧姆定律，则如果是纯电阻电路，电功可用公式W=UIt 计算，也可用公式
W =I 2Rt 计算，选项A 正确，B 错误；非纯电阻不适用于欧姆定律，则如果是非纯电阻电路，电功只能用公式W=UIt 计算，不能用公式W =I 2Rt 计算，故选项CD 错误。

3. C 4．ACD
解析：电路中电流表的示数为1.0 A ，所以电动机的电压为U =E –U –U R 0=E –Ir –IR 0=(12–1×1–1×3.0) V=8 V，故A 正确；电源的输出功率为：P
输出
=EI –I 2r =(12×1–12×1) W=11 W，故B 错误；电动机的总功率为P
总
=UI =8×1 W=8 W，电动机的发热功率为P 热=I 2R =12×2 W=2 W，所以电动机的输出功率为8 W –2 W=6 W ，所以C 正确；电动机的机械效率为00006=100=758P P η=⨯出
总
，选项D 正确；故选ACD 。

5．D
解析：根据Q =I 2
Rt 得，电阻变为原来的2倍，电流强度变为原来的12，时间不变，则热量变为原来的12
，故选D 。

6．A
U L ′，由欧姆定律得I =
E
R r
+，解得R =1.2 Ω，灯泡消耗功率为P L =EI −I 2r =12.5×10 W −102×0.05 W=120 W ；电动机启动后，路端电压U L ′=E –I ′r =12.5 V –56×0.05 V=9.7 V，灯泡消耗电功率为
P L ，所以灯泡功率降低了∆P =120 W –78.4 W=41.6 W ，故选A 。

【名师点睛】本题要注意电路的结构，无论开关是否闭合，灯泡两端的电压都为路端电压；同时要注意电动机为非纯电阻用电器，不能适用欧姆定律，路端电压可以由U =E –Ir 求得。

8．D
解析：电动机正常工作时消耗的电功率P =U 额I 额=1 800 W ，故A 错误； 电动机的发热功率P 热=P 电–P 出=1 800 W –1 675 W=125 W ，则电动机内阻2
I
P r 热=
=0.05 Ω，故B 错误；
蓄电池充满电后储存的电能W =UIt =1.04×108
J ，故C 错误；在额定功率下连续行驶最长时间为：
UI
W
t =
=16 h ，故D 正确。

9．C
【名师点睛】根据内外电压之和等于电源的电动势和欧姆定律，求出流过电源的电流；由欧姆定律求出灯
泡的电流，由总电流与灯泡电流之差求出流过电动机的电流；电动机对外输出的机械功率等于电动机的总功率与内部发热功率之差。