高中物理 2.5焦耳定律同步练习 新人教版选修3-1

1、 5焦耳定律A组1.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V40 W”的灯泡,下列说法正确的是()A.接在110 V的电路上时的功率为20 WB.接在110 V的电路上时的功率为10 WC.接在440 V的电路上时的功率为160 WD.接在220 V的电路上时的功率为80 W解析:由P=得,灯泡的电阻R= =1 210 ,所以电压为110 V时,P= W=10 W。电压为440 V时,超过灯泡的额定电压一倍,灯泡烧坏,P=0。电压为220 V时,P=40 W,选项B正确。答案:B2.一根电阻丝,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

2、耗的电能分别是() A.4 V,16 JB.8 V,16 JC.4 V,32 JD.8 V,32 J解析:由W=qU知,U1=4 V当q2=4 C时,I2=2I1,所以U2=I2R=8 VW2=q2U2=32 J,D选项正确。答案:D3.四盏灯的连接方式如图所示,灯L1、L2上标有“110 V100 W”,灯L3、L4上标有“110 V40 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.L1和L2B.L1和L3C.L3和L4D.L2和L4解析:由P=得,R=,灯L1、L2的阻值R1小于灯L3、L4的阻值R2。由于灯L1和L4的电流相同,P=I2

3、R,L1和L4相比,L4功率较大。通过L1的电流大于通过L2的电流,由P=I2R知,L1和L2相比,L1功率较大。灯L2和L3的电压相同,由P=知,L2和L3相比,L2功率较大。所以L3的功率最小,L4功率最大,选项C正确。答案:C4.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,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能,故选项B正确。答案:B5.如图所示,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

4、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.电解槽的发热功率为60 WC.电解槽消耗的电功率为60 WD.电路消耗的总功率为60 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= A,则电解槽消耗的功率P=P灯=60 W,选项A错误,选项C正确;电解槽的发热功率P热=I2R内=1.3 W,选项B错误;整个电路消耗的总功率P总=220× W=120 W,选项D错误。答案:C6.(多选)在某段电路中,其两端电压为U,通过的电流为I,通电时间为t,若该电路电阻为R,则关于电功和电热,下列结论正确的是()A.在任何电路中,电功

5、UIt=I2RtB.在任何电路中,电功为UIt,电热为I2RtC.在纯电阻电路中,UIt=I2RtD.在非纯电阻电路中,UItI2Rt解析:对于任何电路,电功为UIt,电热为I2Rt;对于纯电阻电路,电功等于电热,即UIt=I2Rt;而对于非纯电阻电路,电功大于电热,即UIt>I2Rt。所以选项B、C正确。答案:BC7.(多选)如图所示为两电阻R1和R2的伏安特性曲线。若在两电阻两端加相同的电压,关于它们的电阻值及发热功率的比较正确的是()A.电阻R1的阻值较大B.电阻R2的阻值较大C.电阻R1的发热功率较大D.电阻R2的发热功率较大解析:由伏安特性曲线知,R1<R2;因为U1=U

6、2,由P=知,P1>P2。选项B、C正确。答案:BC8.(多选)如图所示,R1=20 ,电动机M中线圈的电阻R2=10 ,当开关打开时,电流表示数为0.5 A;当开关合上时,若电压U不变,电流表的示数I及电路消耗的功率P应是()A.I=1.5 AB.I<1.5 AC.P=15 WD.P<15 W解析:当开关打开时,U=I1R1=10 V。开关合上时,U>I2R2,所以流过电动机的电流I2<=1 A,而I1=0.5 A,故I<1.5 A,选项B正确。P1=R1=5 W,P2<UI2=10 W,故P<15 W,选项D正确。答案:BD9.如图所示的电路

7、中,电源电压为60 V,内阻不计,电阻R=2 ,电动机的内阻R0=1.6 ,电压表的示数为50 V,电动机正常工作,求电动机的输出功率。解析:电动机正常工作时,电动机两端的电压U0=50 V,此时通过电路中的电流I=5 A,电动机的输出功率P出=U0I-I2R0=50 V×5 A-(5 A)2×1.6 =210 W。答案:210 WB组1.(多选)一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为R,设通过的电流相同,则(在相同时间内)下列说法中正确的是()A.电炉和电动机产生的电热相等B.电动机消耗功率大于电炉消耗功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压D.电炉和电动机两端

8、电压相等解析:因为电热Q=I2Rt,所以当电流I、电阻R都相等时,在相同时间内产生电热也相等;电炉两端的电压U=IR,但电动机两端的电压除了发热还要工作,即U=IR+U,所以电炉两端电压小于电动机两端电压,由P=UI可知电动机消耗功率大于电炉消耗功率。答案:ABC2.关于电功W和电热Q的说法正确的是()A.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,且W=QB.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,但W不一定等于QC.W=UIt、Q=I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立D.W=UIt在任何电路中成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立解析:W=UIt、Q=I2Rt适用于一切电路,但在纯电阻电路中

9、W=Q,在非纯电阻电路中W>Q,选项B正确,选项A、C、D错误。答案:B3.如图所示,电路两端电压U保持不变。(1)若电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1R2R3=。 (2)若电阻R1=R2=R3,则它们在相同时间内产生的热量之比Q1Q2Q3=。 解析:(1)根据题意,由混联电路的特点可知I1=I2+I3,且I2=I3,再由P=I2R可得R1R2R3=144。(2)根据题意,由混联电路的特点可知I1=I2+I3,且I2=I3,再由Q=I2Rt,可得Q1Q2Q3=411。答案:(1)144(2)4114.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们

10、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=220 V,设加热时用电器的功率为400 W,保温时用电器的功率为40 W,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= =1 089 。答案:(1)S闭合时为加热状态,S断开时为保温状态(2)121 1 089 5.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r=0.8 ,电路中另一电阻 R=10 ,直流电压U=160 V,电压表示数UV=110 V。试求:(1)通过电动机的电流;(2)输入电动机的电功率;(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10 m/s2)解