2018_2019学年高中物理第二章恒定电流2.5焦耳定律课后提升作业新人教版.docx

课后提升作业 十四 焦耳定律(40分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1.两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压UA>UB，则下列说法正确的是()A.两灯正常发光时，灯泡的电流关系为IA>IBB.两灯电阻关系为RA<RBC.将两灯串联后接入电路中发光时，灯泡的功率关系为PA<PBD.将两灯并联后接入电路中发光时，灯泡的功率关系为PA<PB【解析】选D。由P=可知RA>RB，由P=IU可知额定电流IA<IB。两灯串联后，由串联电路的功率P=I2R可知PR，所以PA>PB；两灯并联后，由并联电路的功率P=可知P，所以PA<PB。2.(多选)(2018·黄浦区高二检测)如图所示电路，灯L1标有“24V16W”，灯L2标有“12V16W”，两灯串联后接在电压为U的电路中，要保证两灯不损坏，则()A.两灯实际功率之比为41B.电压U的最大值为30VC.灯L1两端电压与总电压U之比为23D.U=36V时，灯L1、L2均正常发光【解析】选A、B。根据P=UI可得，两灯泡的额定电流分别为：I1=A，I2=A，根据欧姆定律可得，两灯泡的电阻分别为R1=36，R2=9；将L1、L2串联到电源上后，通过的最大电流只能是两个灯泡额定电流中最小的A，所以两灯泡不可能同时正常发光，故D不正确；串联电路各处的电流相等，根据P=I2R可知，灯L1与L2实际功率之比为41，故A正确；根据U=IR可得：=，则=，故C不正确；U=I(R1+R2)=×45V=30V，故B正确，故选A、B。3.(2018·肇庆高二检测)如图所示，A、B两端的电压U一定，电阻R先接在A、B两端，消耗功率为9W。再将电阻R接在较远的C、D两端，消耗功率为4W。在后一种情况下，输电导线AC、BD共消耗功率为()A.2WB.3WC.4WD.5W【解析】选A。设电阻R连接在A、B两点时，电路的电流为I1，则P1=R=9W若将电阻R接C、D两点时，电路的电流为I2，则P2=R=4W由两式可得：I1I2=32若将电阻R接C、D两点时，电源的功率为：P3=UI2，则：=，即P3=P1=×9W=6W，所以导线AC和BC消耗的总功率为：P=P3-P2=6W-4W=2W。故选A。4.(多选)在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A，则此时()A.L1的电压为L2电压的2倍B.L1消耗的电功率为0.75 WC.L2的电阻为12D.L1、L2消耗的电功率的比值大于41【解析】选B、D。由题意知，开关闭合后，L1的电流是L2的两倍，根据伏安特性曲线知，L1的电压不等于L2的两倍，所以A错误；由伏安特性曲线知，当电流为0.25A时，电压为3.0V，故L1消耗的电功率P1=U1I1=0.75W，所以B正确；由题意知，L2的电流为0.125A，根据伏安特性曲线知电压约为0.3V，再根据R=2.4，知C错误；L2消耗的电功率为P2=U2I2=0.3×0.125W=0.0375W，故P1P2=201>41，D正确。5.额定电压都是110V、额定功率PA=110W和PB=40W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，则电路中消耗功率最小的电路是()【解题指南】解答本题可把握以下三点：(1)根据电灯正常工作时，两电灯上的电压相等，判断电路是否能正常工作。(2)比较分流电阻和分压电阻分别消耗的功率大小，从而做出判断。(3)判断电灯能否正常发光，就要判断电压是不是额定电压，或电流是不是额定电流。【解析】选C。由P=和已知条件可知，RA<RB。对于A电路，由于RA<RB，所以UB>110V，LB灯烧毁，两灯不能正常发光。对于B电路，由于RB>RA，LA灯又并联变阻器，并联总电阻更小于RB，所以UB>110V，LB灯烧毁。对于C电路，LB灯与变阻器并联，电阻可能等于RA，所以可能有UA=UB=110V，两灯可以正常发光。对于D电路，若变阻器的有效电阻等于LA、LB的并联电阻，则UA=UB=110V，两灯可以正常发光。比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA-IB)×110V，而D电路中变阻器功率为(IA+IB)×110V，所以C电路消耗电功率最小。【补偿训练】R1=10，R2=20，R1允许通过的最大电流为1.5A，R2两端允许加的最大电压为10 V，若将它们并联，则消耗电能的最大功率为()A.10WB.15WC.27.5 WD.33.75W【解析】选B。电阻并联，两电阻两端的电压相等，所以R1两端的最大电压也为10V，通过的电流I1=A=1A，因此最大功率P=R1+，代入数据得P=15 W，选项B正确。二、非选择题(本题共2小题，共20分。需写出规范的解题步骤)6.(10分)电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同，如图所示为某种电热式用电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S，问：(1)当开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)用电器由照明电路供电，U=220V，设加热时用电器的功率为400W，保温时用电器的功率为40W，则R1和R2分别为多大？【解析】(1)由于是纯电阻电路，当S闭合时，R2短路，用电器消耗的电功率P1=；当S断开时，用电器消耗的电功率P2=，故S闭合时为加热状态，S断开时为保温状态。(2)S闭合时，由P1=得R1=121；S断开时，由P2=得R2=-R1=1089。答案：(1)S闭合时为加热状态，S断开时为保温状态(2)12110897.(10分)(2018·南阳高二检测)如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r=1，电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，物体A重20N，不计摩擦力，问：(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)10s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：P热=I2r=12×1W=1 W。(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积：P入=IU=1×5W=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热=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，在10s内P出t=mgh，解得h=m=2m。(4)机械效率=×100%=80%。答案：(1)1W(2)5W4W(3)2m(4)80%【延伸探究】上题中如果电动机将重物A由静止以a=1m/s2匀加速提升，求匀加速运动能持续的时间。提示：对A：FT-mg=maP出=FTv1v1=at1代入数据解得：t1=s答案：s