教科版高中物理选修3-1第2章第六节知能优化训练.docx

高中物理学习材料
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1．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
B ．W ＝UIt 适用于任何电路，而W ＝I 2Rt ＝U 2R
t 只适用于纯电阻的电路 C ．在不是纯电阻的电路中，UI ＞I 2R
D ．焦耳热Q ＝I 2Rt 适用于任何电路
解析：选BCD.电功率公式P ＝W t
，功率越大，表示电流做功越快．对于一段电路，有P ＝IU ，I ＝P U ，焦耳热Q ＝(P U
)2Rt ，可见Q 与P 、U 、t 都有关．所以，P 越大，Q 不一定越大，A 不对．
W ＝UIt 是电功的定义式，适用于任何电路．而I ＝U R
只适用于纯电阻电路，B 对． 在不是纯电阻的电路中，电流做的功等于焦耳热与其他形式的能之和，所以W ＞Q ，即UI ＞I 2R ，C 正确．
Q ＝I 2Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D 正确．所以B 、C 、D 对．
2．供电电路电源的输出电压为U 1，线路损失电压为U 2，用电器得到的电压为U 3，总电流为I ，线路导线的总电阻为R ，若要计算线路的功率损失，不可用的公式有( )
A ．U 21/R
B ．IU 2
C ．I 2R
D ．U 22/R 解析：选A.P 损＝I 2·R ＝U 2损R
，其中A 项不对，其余是几种正确可用的表达式． 3.如图2－6－9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是( )
图2－6－9
A ．1∶1∶1
B ．4∶1∶1
C ．1∶4∶4
D ．1∶2∶2
解析：选C.对R 2、R 3，由P ＝U 2/R 知R 2∶R 3＝1∶1，对R 1、R 2，由P ＝I 2R ，I 1＝2I 2，
所以R 1∶R 2＝I 22∶I 21＝1∶4，C 选项正确．
4．A 、B 两电阻串联后接入电源，改变电源的电压，测得电阻A 、B 的伏安特性曲线如图2－6－10所示，则电阻R A 、R B 和功率P A 、P B 的关系是( )
图2－6－10
A ．R A ＞R
B B ．R A ＜R B
C ．P A ＞P B
D ．P A ＜P B
解析：选BD.由伏安特性曲线可知两电阻R A ＜R B ；由于A 、B 两电阻串联，通过A 、B 的电流相等，根据P ＝I 2R 可知P A ＜P B ，故选B 、D.
5.如图2－6－11所示，发电机的内阻r ＝0.1 Ω，负载电阻R ＝22 Ω，电路中电流为I ＝10 A ，每根连接导线的电阻R L ＝0.1 Ω，则发动机的电动势E ＝________ V ，电源的输出功率P 输出＝________ W ．发电机的功率P ＝________ W.
图2－6－11
解析：电源的电动势E ＝I (r ＋2R L ＋R )＝223 V ，电源的输出功率：P 出＝I 2R ＝2200 W ，发电机的功率P ＝EI ＝2230 W.
答案：223 2200 2230
一、选择题 1．关于计算电功率的三个公式P ＝UI 、P ＝I 2R 、P ＝U 2R
的适用范围，以下说法中正确的是( )
A ．这三个公式的适用范围相同
B ．第一个公式普遍适用，后两个公式只适用于纯电阻电路
C ．第一个公式适用于无电阻的电路，后两个公式只适用于有电阻的电路
D ．三个公式的适用范围与电路串、并联的方式无关
解析：选BD.电路可分为纯电阻电路和非纯电阻电路，P ＝UI 对两个电路都适用，而P
＝I 2R 和P ＝U 2R
只适用于纯电阻电路，故B 正确，A 、C 错误；这三个公式的适用范围与电路的串、并联方式无关，故D 正确．
2．关于电功率的下列说法中，正确的是( )
A ．用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关
B ．用电器的实际功率取决于用电器的额定功率
C ．白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率
D ．电功率越小，则电流做功越少
解析：选C. 用电器的额定功率是正常工作时的功率，与实际电流电压无关，电流做功多少还与时间有关，则正确选项为C.
3．加在某电动机上的电压是U (V)，电动机消耗的电功率为P (W)，电动机线圈的电阻为r (Ω)，则电动机线圈上消耗的电热功率为( )
A ．P B.U 2r
C.P 2r U 2 D ．P －P 2r U 2 答案：C
4．用一个额定电压为220 V 的电热水器煮沸一壶水需要t s ，如果不考虑煮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110 V 时，煮沸一壶水需要2t s
B ．当线路电压为110 V 时，煮沸一壶水需要4t s
C ．当线路电压为55 V 时，煮沸一壶水需要4t s
D ．当线路电压为55 V 时，煮沸一壶水需要16t s
解析：选BD.由公式Q ＝U 2R t ，煮沸一壶水所需的热量为Q ＝(220 V )2R
t .当电压变为原来的12
时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t s ，选项B 正确；当电压变为原来的14
时，时间要变为原来的16倍，即16t s ，选项D 正确． 5．一根电阻丝，通过2 C 电荷量所消耗的电能是8 J ．若在相同的时间内通过4 C 的电荷量，则该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )
A ．4 V,16 J
B ．8 V,16 J
C ．4 V,32 J
D ．8 V ,32 J
解析：选D.由W ＝qU 知，U 1＝W 1q 1
＝4 V 当q 2＝4 C 时，I 2＝2I 1，所以U 2＝I 2R ＝8 V
W 2＝q 2U 2＝32 J ，D 选项正确．
6．(2011年重庆南开中学检测)一内阻为1.0 Ω的电动机，加上220 V 的电压后，电动机正常工作，此时通过它的电流为5 A ，则电动机输出功率为( )
A ．1125 W
B ．1100 W
C ．1075 W
D ．25 W
解析：选C.电动机消耗的功率P ＝UI ＝220×5 W ＝1100 W ，发热功率P R ＝I 2R ＝52×1 W ＝25 W ，所以电动机输出功率P 机＝P －P R ＝1100 W －25 W ＝1075 W.
7.已知两电阻R 1、R 2的I U 的关系图像如图2－6－12所示，把R 1、R 2并联接到一个电源上，R 1消耗的电功率为6 W ，则电源的输出功率为( )
图2－6－12
A ．8 W
B ．10 W
C ．4 W
D ．15 W 解析：选B.由P ＝U 2R 可知P 2P 1＝R 1R 2，所以P 2＝R 1R 2
P 1＝4 W ．电源输出功率P ＝P 1＋P 2＝10 W ，B 选项正确．
8．图2－6－13为甲、乙两灯泡的I U 图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V 的电路中，实际发光的功率约为( )
图2－6－13
A ．15 W 、30 W
B ．30 W 、40 W
C ．40 W 、60 W
D ．60 W 、100 W
解析：选C.(1)从图像的横坐标(U )为220 V 的刻度线可找出对应的纵坐标(I )的值分别为I 甲＝0.18 A ，I 乙＝0.27 A ，则P 甲＝UI 甲≈40 W ，P 乙＝UI 乙≈60 W ，C 正确．
二、非选择题
9．(2011年黄冈检测)一台功率为400 W 的洗衣机，工作电压是220 V ，连续工作0.5 h ，洗衣机的工作电流是________ A ，所消耗的电能为________ J.
解析：根据P ＝UI ，洗衣机的工作电流I ＝P U ＝400220
A ＝1.82 A ，根据W ＝P ·t ，洗衣机所消耗的电能W ＝P ·t ＝400×30×60 J ＝7.2×105 J.
答案：1.82 7.2×105
10.如图2－6－14所示，为电动机提升重物的装置，电动机线圈r ＝1 Ω，电动机两端电压为5 V ，电路中的电流为1 A ，物体A 重20 N ，不计摩擦力，求：
图2－6－14
(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
(3)10 s 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？
解析：(1)根据焦耳定律，热功率为：
P Q ＝I 2r ＝12×1 W ＝1 W.
(2)电功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积
P 入＝IU ＝1×5 W ＝5 W.
输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率
P 出＝P 入－P Q ＝5 W －1 W ＝4 W. (3)电动机输出的功率用来提升重物转化为机械功率，在10 s 内P 出 t ＝mgh .解得h ＝P 出t mg
＝4×1020
m ＝2 m. (4)机械效率η＝P 出/P 入＝80%.
答案：(1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80%。