【创新设计】高中物理 2.8 焦耳定律 电路中的能量转化同步精炼 教科版选修31.doc

对电功、电热、电功率、热功率的考查1电功率的计算公式pu2/r中，u是加在用电器上的电压，r是用电器的电阻，此式可用于()a计算电冰箱的功率 b计算电风扇的功率c计算电烙铁的功率 d计算洗衣机的功率答案c解析公式pu2/r是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故c正确，a、b、d错误非纯电阻电路的特点及有关计算2一台电动机的线圈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答案abd解析电炉属于纯电阻，电动机属于非纯电阻，对于电炉有：uir，放热qi2rt，消耗功率pi2r，对于电动机有：uir，放热qi2rt，消耗功率puii2r.图2823如图282所示是一直流电动机工作时的电路图电动机内阻r0.8 ，电路中另一电阻r10 ，直流电压u160 v，电压表示数uv110 v试求：(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)电动机输出的机械功率答案(1)5 a(2)550 w(3)530 w解析(1)由电路中的电压关系可得电阻r的分压uruuv(160110) v50 v通过电阻r的电流ir a5 a即通过电动机的电流imir5 a.(2)电动机的分压umuv110 v输入电动机的功率p入imum550 w.(3)电动机的发热功率p热ir20 w电动机输出的机械功率p出p入p热530 w闭合电路中能量的转化4.图283如图283所示，直流电动机线圈的电阻为r，电源内阻为r.当该电动机正常工作时，路端电压为u，通过电动机的电流为i，则()a电动机内部的发热功率为i2rb电动机的机械功率为iuc电源的电动势为i(rr)d电源的输出功率为iui2r答案a解析电动机正常工作时，其属于非纯电阻电路，欧姆定律已不适用，则c错误；由焦耳定律可知电动机的发热功率为i2r，a正确；由电路的特点可知，电动机的输入功率等于电源的输出功率，即pui，由能量守恒定律可得，电动机的机械功率为puii2r，b、d错误.(时间：60分钟)题组一对电功、电热、电功率和热功率的理解1关于四个公式pui；pi2r；p；p，下列叙述正确的是()a公式适用于任何电路的电功率的计算b公式适用于任何电路的热功率的计算c公式适用于任何电路电功率的计算d以上均不正确答案ab解析pui、p适用于任何电路的电功率的计算，而pi2r、p只适用于纯电阻电路的电功率的计算，故a正确，c错误pi2r适用于任何电路的热功率的计算，pui、p只适用于纯电阻电路的热功率的计算，故b正确2两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“100 ，10 w”和“20 ，40 w”，则它们的额定电流之比为()a.5 b.20c.10 d12 000答案c解析由公式pi2r得：i ，所以i1i210.3电压都是110 v，额定功率pa100 w，pb40 w的灯泡两盏，若接在电压为220 v的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是()答案c解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有pui，可知rarb.对于a电路，由于rarb，所以ubua，且有ub110 v，b灯被烧毁，ua110 v，a灯不能正常发光对于b电路，由于rbra，a灯又并联变阻器，并联电阻更小于rb，所以ubu并，b灯烧毁对于c电路，b灯与变阻器并联电阻可能等于ra，所以可能uaub110 v，两灯可以正常发光对于d电路，若变阻器的有效电阻等于a、b的并联电阻，则uaub110 v，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(iaib)110 v，而d电路中变阻器功率为(iaib)110 v，所以c电路消耗电功率最小4两盏额定功率相同的灯泡a和b，其额定电压uaub，则下列说法正确的是()a两灯正常发光时，灯泡的电流iaibb两灯电阻rarbc将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率papbd将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率parb，由pui可知额定电流iapb；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知p，所以papb.题组二非纯电阻电路的特点5.图284如图284有一内阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 v60 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 wb电解槽消耗的电功率为60 wc电解槽的发热功率为60 wd电路消耗的总功率为60 w答案b解析灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 v电压，且流过电解槽的电流ii灯 a a，则电解槽消耗的电功率piup灯60 w，a选项错误，b选项正确；电解槽的发热功率p热i2r1.3 w，c选项错误；电路消耗的总功率p总iu总220 w120 w，d错6.图285如图285所示的电路中，输入电压u恒为12 v，灯泡l上标有“6 v12 w”字样，电动机线圈的电阻rm0.50 .若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是()a电动机的输入功率为24 wb电动机的输出功率为12 wc电动机的热功率为2.0 wd整个电路消耗的电功率为22 w答案c解析电动机为非纯电阻电路，欧姆定律对电动机不再适用灯泡l正常发光，则il2 a，所以电路中的电流i2 a，故整个电路消耗的总功率p总ui24 w，d选项错误电动机的输入功率p入p总p灯12 w，a选项错误电动机的热功率p热i2rm2.0 w，c选项正确电动机的输出功率为p出p入p热10 w，b选项错误7.图286如图286所示，电阻r120 ，电动机的绕组的电阻r210 .当电键打开时，电流表的示数是0.5 a，当电键合上后，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()ai1.5 a bi1.5 acp15 w dp15 w答案bd解析电路两端的电压为：ui1r10.5 a20 10 v电动机是非纯电阻用电器，ui2ir2，所以i21 a电流表的示数ii1i21.5 a，a错误，b正确电路总功率为pu(i1i2)15 w，c错误，d正确8.图287如图287所示电路，电动机m转动起来后，将滑动变阻器的滑动触头向左移动时，电动机中产生的电热q随电压表测得的电压u和电流表测得的电流i而变化的情况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)()aq跟电流i的平方成正比bq跟电压u的平方成正比cq跟电压u与电流i的乘积成正比dq跟电压u与电流i的比值成正比答案a解析根据焦耳定律，电流通过用电器产生的热量qi2rt，其中i是电路中的电流，r是用电器的电阻，a项正确，在纯电阻电路中，用电器只发光发热，电流做功把所有的电能都转化为内能，所以qwuit，即q与电压u和电流i的乘积成正比但电动机m在电路中除把部分电能转化为内能q外，还把部分的电能转化成机械能，此时wq，所以c项不正确同样，只有在纯电阻电路中，欧姆定律i才成立，所以qi2rtt，即热量q与电压的平方成正比，在电动机电路中，欧姆定律不成立，也就不能得出这个结论了，b项不正确，由于在电动机电路中欧姆定律i不成立，r，d项不正确题组三闭合电路的能量9.图288如图288所示电路中，电源电动势为e，内阻为r，电动机内阻为r1.当开关闭合，电动机正常工作时，滑动变阻器接入电路中的电阻为r2，电动机两端的电压为u，通过电动机的电流为i.电动机输出的机械功率p等于()aui bi2r1cuii2r1 d.u答案c解析电动机是非纯电阻电路，电动机两端的电压为u，通过电动机的电流为i，故电机的电功率为ui；电动机内阻为r1，故电动机消耗的热功率为i2r1；根据能量守恒定律，电动机输出的机械功率为：puii2r1；故选c.10如图289所示，甲、乙两电路中电源完全相同，电阻r1r2，在两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，下列判断正确的是()图289a电源内部产生电热较多的是乙电路br1上产生的电热比r2上产生的电热多c电源做功较多的是甲电路d甲、乙两电路中电源做功相等答案abd解析甲、乙两电路中电源完全相同，即电动势e与内电阻r相同，电阻r1r2，根据闭合电路欧姆定律i，得出i1i2，再比较irt1与irt2，而i1t1i2t2，可知电源内部产生电热较多的是乙电路a对由公式wqe，可知，两电源做功相等，整个电路产生的电热相等，而甲电源内部产生的电热小于乙电源内部产生的电热，所以甲图外电路产生的电热大于乙图外电路bd对，c错故选abd.11.图2810如图2810所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升已知电动机线圈的电阻为r，电源电动势为e，通过电源的电流为i，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()a电源内阻rrb电源内阻rrc如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大d如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小答案bc解析由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率p1ui，热功率p2i2r，输出功率p3mgv，p1p2p3，可解得：uir，又由闭合电路欧姆定律得：euir，解得：rr；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流i总，电流增大，故电源消耗的功率p增大，所以选项b、c正确题组四综合应用12如图2811所示，电源电动势e30 v，内阻r1 ，灯泡上标有“6 v，12 w”字样，直流电动机线圈电阻r2 ，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率图2811答案36 w解析因灯泡正常发光，所以i a2 au内ir21 v2 v所以电动机两端电压为umeu内u30 v2 v6 v22 v电动机输出的机械功率为p机umii2r222 w222 w36 w.13规格为“220 v36 w”的排气扇，线圈电阻为40 ，求：(1)接上220 v的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上(1)中电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率答案(1)35 w1 w(2)1 210 w1 210 w解析(1)排气扇在 220 v的电压下正常工作时的电流为i a0.16 a发热功率为p热i2r(0.16)240 w1 w转化为机械能的功率为p机pp热(361) w35 w.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为i a5.5 a电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：p电p热ui2205.5 w1 210 w.14表中是一辆电动自行车说明书上的一些技术参数，根据表中提供的信息，探究以下问题：规格后轮驱动直流电机车型26电动自行车额定输出功率120 w整车质量30 kg额定电压40 v最大载重120 kg额定电流3.5 a(1)在额定电压下工作时，该电机的内阻是多少？其效率为多大？(2)假设行驶过程中所受阻力是车和人总重的0.02倍，在最大载重量的情况下，人骑车行驶的最大速度为