【提分必做】高中物理 第二章 恒定电流 5 焦耳定律课时作业 新人教版选修3-1

5 焦耳定律
[课时作业] [A 组 基础巩固]
一、单项选择题
1．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是( ) A ．电风扇最多 B ．电烙铁最多 C ．日光灯最多
D ．一样多
解析：在三种用电器中，只有电烙铁能将电能全部转化为内能，电风扇部分电能转化为机械能，日光灯部分电能转化为光能，故B 选项正确． 答案：B
2.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零
件，技术工人常将电烙铁和一个白炽灯串联使用，电灯还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图所示)．下列说法正确的是( ) A ．开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大
B ．开关接通时，电灯熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小
C ．开关断开时，电灯发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热功率较小
D ．开关断开时，电灯发光，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变
解析：开关接通将灯泡短路，电灯熄灭，电路中总阻值减小，由P ＝U 2
R 知，电路的总电功率
增大，A 对，B 错．开关断开时，电灯发光，电路中总阻值较大，由P ＝U 2
R
知，电路的总电功
率较小，电烙铁发热功率较小，C 、D 错． 答案：A
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，则电阻之比R 1∶R 2∶R 3＝( ) A ．1∶1∶1 B ．4∶1∶1 C ．1∶4∶4
D ．1∶2∶2
解析：R 2、R 3并联，电压相等，功率又相等，所以电流相等，电阻相等；因此通过R 1的电流是通过R 2电流的两倍，又因为功率相等，根据P ＝I 2
R 可知，R 1是R 2的14
.根据以上分析可知：
R 1∶R 2∶R 3 ＝ 1∶4∶4.
答案：C
4．当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C ，消耗的电能为0.9 J ．为在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是
( ) A ．3 V,1.8 J B ．3 V,3.6 J C ．6 V,1.8 J
D ．6 V,3.6 J
解析：根据W ＝UIt ＝qU 可知，当通过该电阻的电荷量为0.3 C ，消耗的电能为0.9 J 时，电阻两端所加的电压U ＝3 V ，在相同时间内通过0.6 C 的电荷量时，电流变为原来的2倍，根据I ＝U
R
可知，电压也变为原来的2倍，即为6 V ，则这样消耗的电能W ′＝q ′U ′＝3.6 J ，故选项D 正确． 答案：D
5.四盏灯的连接方式如图所示，灯L
1、L 2上标有“110 V 100 W”，灯L 3、L 4上标有“110 V 40 W”，当在A 、B 两点加上220 V 电压时，在这四盏灯中实际消耗功率最小和最大的灯泡分别是( ) A ．L 1和L 2 B ．L 1和L 3 C ．L 3和L 4
D ．L 2和L 4
解析：由P ＝U 2R 得R ＝U 2
P
，灯L 1、L 2的阻值R 1小于灯L 3、L 4的阻值R 2.由于灯L 1和L 4的电流相
同，P ＝I 2
R ，L 1和L 4相比，L 4功率较大．通过L 1的电流大于通过L 2的电流，由P ＝I 2
R 知，
L 1和L 2相比，L 1功率较大．灯L 2和L 3的电压相同，由P ＝U 2
R
知，L 2和L 3相比，L 2功率较大，
所以L 3的功率最小，L 4功率最大，C 正确． 答案：C 二、多项选择题
6．一台电动机线圈的电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内( ) A ．电炉放热与电动机放热相等 B ．电炉两端电压小于电动机两端电压 C ．电炉两端电压等于电动机两端电压 D ．电动机消耗的功率大于电炉的功率
解析：电炉属于纯电阻，电动机属于非纯电阻，对于电炉有U ＝IR ，放热Q ＝I 2
Rt ，消耗功率P ＝I 2
R ，对于电动机有U ＞IR ，放热Q ＝I 2
Rt ，消耗功率P ＝UI ＞I 2
R . 答案：ABD
7．(2018·浙江省六校联考)三个导体元件A 、B 、C 的伏安特性曲线分别如图中a 、b 、c 所示．当它们串联后接在6 V 稳压直流电源两端时，它们的电阻分别为R A 、R B 、R C ，其中图线
b 在点(2,1)处的切线与图线
c 平行，则下列说法正确的是( )
A ．R A ∶R
B ∶R
C ＝1∶2∶3 B ．此时导体A 的功率为1 W
C ．若将三个导体元件并联后接在3 V 的稳压直流电源上，则A 元件消耗的功率最小
D ．若仅将导体B 、C 串联后接在2 V 的稳压直流电源上，B 元件消耗的功率大于0.5 W 解析：根据I U 图象可看出当A 、B 、C 串联后接在6 V 稳压直流电源两端时，电路中电流
I ＝1 A ，U A ＝1 V ，U B ＝2 V ，U C ＝3 V ，由R ＝U
I 得R A ＝1 Ω，R B ＝2 Ω，R C ＝3 Ω，得R A ∶R B ∶
R C ＝1∶2∶3，故选项A 正确．所以此时导体A 的功率为P A ＝I 2R A ＝1 W ，故选项B 正确．当
导体A 、B 、C 并联后接在3 V 稳压直流电源上时，根据I
U 图象可看出通过A 、B 、C 的电
流I A ＞I B ＞I C ，由R ＝U I 可得此时R A ＜R B ＜R C ，根据P ＝U 2
R
可知，导体A 消耗的功率应最大，故
选项C 错误．若将导体B 、C 串联后接在2 V 的稳压直流电源上，根据I
U 图象可以看出此
时U B ＜1 V ，I B ＜0.5 A ，所以导体B 消耗的功率为P B ＝U B I B ＜1 V×0.5 A＝0.5 W ，故选项D 错误． 答案：AB
8．如图所示，电阻R
1＝20 Ω，电动机的绕组电阻R 2＝10 Ω.当开关打开时，电流表的示数是0.5 A ，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率应是( ) A ．I ＝1.5 A B ．I ＜1.5 A C ．P ＝15 W
D ．P ＜15 W
解析：电路两端的电压为U ＝I 1R 1＝0.5 A×20 Ω＝10 V ．电动机是非纯电阻元件，UI 2＞I 2
2R 2，所以I 2＜U
R 2
＝1 A ．电流表的示数I ＝I 1＋I 2＜1.5 A ，A 错误，B 正确．电路总功率为P ＝U (I 1＋I 2)＜15 W ，C 错误，D 正确． 答案：BD
三、非选择题
9.如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r ＝0.6 Ω，R ＝10 Ω，
U ＝160 V ，电压表的读数为110 V ，求：
(1)通过电动机的电流是多少？ (2)输入到电动机的电功率是多少？ (3)电动机中发热的功率是多少？
(4)电动机工作1 h 所产生的热量是多少？向外输出的机械能是多少？ 解析：(1)电动机和电阻串联，电流相等， 电阻R 两端电压U R ＝U －U V ＝50 V 通过电动机的电流I ＝U R R
＝5 A
(2)输入到电动机的电功率P ＝U V I ＝550 W (3)电动机中发热的功率P 热＝I 2
r ＝15 W (4)电动机工作1 h 所产生的热量
Q ＝I 2rt ＝5.4×104 J
输出的机械能E 输＝U V It －I 2
rt ＝1.926×106
J
答案：(1)5 A (2)550 W (3)15 W (4)5.4×104
J 1.926×106
J
[B 组 能力提升]
一、选择题
1．(2018·黑龙江哈尔滨高二检测)把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P 甲和P 乙表示，则下列结论中正确的是( )
A ．P 甲＝P 乙
B ．P 甲＝3P 乙
C ．P 乙＝3P 甲
D ．P 乙>3P 甲
解析：设每个灯泡正常工作时的电流为I ，则甲图中电路的总电流为3I ，P 甲＝12×3I ＝36I ，乙图中电路的总电流为I ，P 乙＝12×I ＝12I ，故有P 甲＝3P 乙，B 正确． 答案：B
2．(多选)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( ) 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120 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＝60110 A ，
则电解槽消耗的功率P ＝P 灯＝60 W ，C 对，A 错；电解槽的发热功率P 热＝I 2
R ＝1.3 W ，B 错；整个电路消耗的功率P 总＝220 V×60 W 110 V
＝120 W ，D 对．
答案：CD 二、非选择题
3.如图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： (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U R ＝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(U
R ＋r )2
r ＝19·U
2
r
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
P ＝U 2r ＝2102
50
W ＝882 W
答案：(1)140 V (2)210 V (3)882 W
4．电动自行车因轻便、价格相对低廉、污染和噪音小而受到人们喜爱．下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度.
(1)此车所配电动机的内阻是多少？
(2)在行驶过程中电动机所受阻力是车重(包括载重)的K 倍，试计算K 的大小． (3)若电动车满载时以额定功率行驶，当车速为3 m/s 时的加速度为多少？ 解析：(1)从表中可知，输出功率P 出＝180 W ， 输入功率P 入＝UI ＝36×6 W＝216 W ，
P r ＝I 2r ＝P 入－P 出
得r ＝216－1806
Ω＝1 Ω.
(2)P出＝F阻v m＝K(M＋m)gv m，v m＝18 km/h＝5 m/s
K＝
180
＋
＝0.03.
(3)P出＝Fv，F－K(M＋m)g＝(M＋m)a 得a＝0.2 m/s2.
答案：(1)1 Ω(2)0.03(3)0.2 m/s2。