人教版物理九年级全册焦耳定律练习题.doc

焦耳定律在非纯电阻电路、纯电阻电路中的运用1如右图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。（1）要送冷风，选择开关应放在_位置；要送热风，选择开关应放在_位置。（填“A”、“B”或“C”）。（2）若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功是多少?（3）若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值应为多大？2一电动机线圈的电阻为1，线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。 （1）在求电动机正常工作lmin所消耗的电能时，有以下两种不同的解法 小明解：W=Ult=2V0.8A60s=96J 小华解：W=I2Rt=(0.8A)2l60s=38.4J 你认为哪位同学做得对，请作出判断并说明理由。（2） 求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少?3用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电动机刚刚开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示当电流稳定时，电动机正常工作已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题（1）当单刀双掷开关S1、S2 合上时可实现电动机的反转（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为 W（3）求电动机的电阻及正常工作时的输出功率 4当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.5在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25s，把质量为3t的重物吊起22m（g取10N/kg）求：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率二、纯电阻电路中的发热问题思路总结：（1）在纯电阻电路中，电流做的功与电流通过电阻产生的热量相等，同时，欧姆定律也可以在此电路中成立，因此有W电=Q= UIt=U2/Rt=I2R t，P电=P热=UI=U2/R=I2R，可以通用。（2）在分析电热档位问题时即电热功率大小问题时，由于各种各种公式可以通用，所以存在选择公式分析问题的迷茫，根据控制变量法的思想，总结为：A、如果是要分析动态电路中某一个电阻电热功率的变化，建议用P热=I2R公式分析（因为R一定，只需分析两次电路中电流的变化）；B、如果是要分析动态电路中电路总功率的变化，建议用P热=U2/R公式分析（因为U总一定，只需分析两次电路中总电阻的变化）。这样分析起来思路明了，事斗功倍。1冬天，伍珍同学使用电热毯时，发现电热毯有高温和低温档，她决定探究电热毯内部电路图甲、乙分别为他和裘实设计的电热毯的模拟电路图（电炉丝相当于电热毯内部发热电阻）（1）图甲中定值电阻R1=10（置于电热毯外部），电炉丝R220，请计算低温档时发热电功率；（2）图乙中两根电炉丝R2=20、R310，请计算高温档时发热电功率；2饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻。下表是从其说明书中摘录下的一些技术数据（不考虑R0、R的阻值受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率）。额定电压220V频率50Hz加热功率550W保温功率22W（1）用你学过的物理知识推理、说明开关S闭合时，饮水机是处于加热状态，还是处于保温状态（要写出必要的推导过程才能得分。（2）求R的阻值。3电热炉内有两个阻值分别为R1=60和R2=120的发热电阻，用一个旋转开关可以实现电热炉多档位工作的要求。将电热炉接入家庭电路中。 （1）当电热炉只有发热电阻R1工作时，通过它的电流是多大? （2）若要求电热炉发热功率最大，R1、R2应怎样连接？求出这个最大功率值。（3）如图是这个电热炉的工作原理图，其中的旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2，9共10个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置C时，金属滑片将3、4触点接通，同时也将8、9触点接通。试分析旋转开关的箭头指向何位置时，电热炉的功率最大？ 4如图是某家用电热器内部电路结构图，其中R1、R2为加热电阻丝（R1R2）。下列关于电阻丝的四种连接方式，可使电热器提供不同的发热功率，其中大小说法正确的是（ ） A甲的连接方式发热功率最小 B乙的连接方式发热功率最小C丙的连接方式发热功率最大 D丁的连接方式发热功率最大5下图是一种调温型电热毯的电路示意图，R1和R2是两根相同的电热丝。图中虚线框内是“三刀四档”滑动式调温开关，“三刀”（即AB、CD、EF三个滑片）只能同时并排向左或向右滑动，使开关处于“1”、“2”、“3”、“4”档中的某一档位上。当开关处于“4”档时，电热毯不发热；当开关处于其他三档中的某一档位时，电热毯的最小发热功率为30W。（1）电热毯以最小发热功率工作时，流过电路中的电流为 A。（结果保留两位小数）（2）开关分别处于“1”、“2”档时，电热毯的发热功率分别为 W、 W。（3）开关分别处于“3”档时，电热毯工作30分钟产生的热量是多少焦？1答案：（1）B A (2)电流做的功 W=P1t =120W860S=57600J （3）电热丝发热功率为 P2=560W-120W=440W 电热丝的电阻R 对第三问的说明：电路总功率560W等于电动机的功率和电热丝的功率之和。对于电热丝而言，属于纯电阻电路，各种公式可以通用。对于电动机电路而言，计算电功率和计算热功率的公式不能通用。2分析与答案：（1）小明对；因为电动机工作时电能没有全部转化为内能，大部分电能转化为机械能，所以电动机工作时电功大于电热(或电动机的电流与电压、电阻之间的关系不满足欧姆定律)。（2）1min内这台电动机所转化的机械能：W机=W - Q= 96J-38.4J = 57.6 J3分析与答案：（1）根据开关的控制作用可以看出，单刀双掷开关S1、S2同时向下合上时流入电动机的电流方向改变，则可实现电动机的反转。（2）由图乙可知电动机正常工作时的电流I=0.4A，则电动机消耗的电功率。（3）由图乙可知电动机刚开始转动时的电流I=1.2A，刚开始转动，欧姆定律对电动机仍适用电动机的电阻，电动机正常工作时，电阻丝发热的功率，电动机的输出功率。4分析与答案：（1）由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P=38kW=3.8104W，工作时间t=25s，所以电动机消耗的电能为： W=Pt3.8104W25s9.5105J （2）电动机正常工作时的电流：线圈产生的热量：Q=I2Rt=(100A)20.525s =1.25105J（3）线圈电流产生热量即该“塔吊”本身消耗的电能为W1=Q=1.25105J，所以“塔吊”电能转化为机械能的总量，即机械部分所做的总功为： W总=W-W1 =9.5105J一1.25105J=8.25105J，又因为所以该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率：1分析与答案：（1）由题可知，本题发热电阻为R2。所以确定低温档与高温档时，实际上是比较S2开关闭合与断开时，R2的功率大小。据P热=I2R可知，R2一定，只需比较两次电路中的电流大小即可。开关S1闭合，S2断开，电阻R1和R2串联，此时电路中电流最小，R2的发热电功率最小，为低温档，R1=10，R2=20，此时电路中的总电阻为：R=R1+R2=10+20=30，而U=6V，则低温档时电路中的电流为I=U/I=6V/30=0.2A此时的发热电功率，即电炉丝R2的功率为：P=I2R2=（0.2A）220=0.8W答：低温档时发热电功率为0.8W（2）由题可知，本题发热电阻为R2、R3.。所以确定低温档与高温档时，实际上是比较S开关闭合与断开时，电路的总功率大小。据P热=U2/R可知，开关S1、S2闭合，电阻R2和R3并联，此时电路中的总电阻最小，电路中的发热电功率最大，为高温档，R2=20、R3=10，此时电路中的总电阻为：R=（R2R3）/（R2+R3）=（2010）/（20+10）=20/3而U=6V，则高温档时发热电功率为：P=U2/ R=3（6V）2/20=5.4W答：高温档时发热电功率为5.4W2分析和答案：（1）由题知，发热电阻为R0。根据P热= I 2R可知，R0不变时，当电路中电流小时，P执小，当电路中电流大时，P执大。 当温度控制开关S接通时，电阻R被短接，电路中电流大，所以饮水机处于加热状态当温度控制开关S断开时，R、R0串联接入电路，电路中电流小，所以饮水机处于保温状态。（2）根据题目所给表中技术数据： 饮水机处于加热状态时： P加 =550W=I12R0 饮水机处于保温状态时： P保 =22W=I22R0 所以I1：I2=5：1；5R0=（R0+R），R=4R0，又U2/R0=(220V)2/R0=550W，R0=88，所以R =3523分析与答案：（1）当只有R1工作时，由欧姆定律知：IU/I=220V/60=3.67A（2）据P热=U2/R可知，两电阻并联时等效电阻最小，电热炉发热功率值是最大。R并（R1R2）/（R1+R2）=（60120）/（60+120）=40最大功率值为Pmax=U2/R并=（220V）2/40=1210W。（3）箭头指向A（或F）时，两电阻并联，总电阻最小，电压不变，故此时电热炉的功率最大；箭头指向C（或H）时，两电阻串联，电阻最大，电压不变，故电热炉的功率最小4分析与答案：分析各连接方式可知：甲图中只有电阻R2工作，乙图中两电阻串联，丙图中只有电阻R1工作，丁图中两电阻并联；两电阻串联时电路电阻最大，并联时电阻最小；电源电压不变，由电功率公式P=U2/R可知，两电阻串联时电功率最小，乙图的连接方式发热功率最小；两电阻并联时电功率最大，丁图的连接方式，发热最大故选B5分析与答案：（1）由于电热毯最小发热电功率为30W，故由公式P=UI可得，电路中的电流I=P/U=30W/220V0.14A；（2）当开关处于“