高二年级物理焦耳定律随堂作业

高二年级物理焦耳定律随堂作业一、选择题（每题6分，共30分）下列关于电功和电功率的说法中，正确的是（）A.电流做功越多，电功率越大B.电功率越大，电流做功越快C.电流做功时间越短，电功率越大D.电流做同样的功，用的时间越长，电功率越大答案：B解析：电功率是表示电流做功快慢的物理量，电功率越大，说明电流做功越快，与电流做功的多少和时间无关。选项A中，电流做功多，但如果时间很长，电功率可能并不大；选项C中，电流做功时间短，但如果做功很少，电功率也不一定大；选项D中，电流做同样的功，用的时间越长，电功率越小。所以正确答案是B。一只“220V40W”的灯泡，正常工作时的电流是（）A.0.18AB.5.5AC.220AD.40A答案：A解析：根据电功率公式P=UI，可得正常工作时的电流I=\frac{P}{U}=\frac{40W}{220V}\approx0.18A，所以正确答案是A。两个电阻R_1和R_2串联在电路中，已知R_1>R_2，在相同时间内，电流通过两个电阻所做的功分别为W_1和W_2，则（）A.W_1>W_2B.W_1=W_2C.W_1<W_2D.无法确定答案：A解析：串联电路中电流处处相等，根据电功公式W=I^2Rt，在电流I和时间t相同的情况下，电阻越大，电流做的功越多。因为R_1>R_2，所以W_1>W_2，正确答案是A。关于焦耳定律，下列说法正确的是（）A.电流通过导体产生的热量跟电流成正比B.电流通过导体产生的热量跟电阻成正比C.电流通过导体产生的热量跟通电时间成正比D.焦耳定律只适用于纯电阻电路答案：C解析：焦耳定律的表达式为Q=I^2Rt，它表明电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比，所以选项A、B错误，C正确。焦耳定律适用于任何电路中电流产生的热量计算，并非只适用于纯电阻电路，选项D错误。因此正确答案是C。某家庭电路中，已有两盏灯正常发光，如果再使用一个电熨斗，则该电路的（）A.总电流变小B.总电压变大C.总电阻变大D.总功率变大答案：D解析：家庭电路中各用电器是并联的，并联电路中总电压等于各支路电压，且等于电源电压，所以总电压不变，选项B错误。并联电路中干路电流等于各支路电流之和，再使用一个电熨斗，相当于增加了一个支路，总电流会变大，选项A错误。根据欧姆定律R=\frac{U}{I}，总电压不变，总电流变大，所以总电阻变小，选项C错误。总功率P=UI，总电压不变，总电流变大，所以总功率变大，选项D正确。二、简答题（每题10分，共20分）简述电功和电热的区别与联系。答：电功是电流所做的功，其大小等于电路中消耗的总电能，计算公式为W=UIt，适用于任何电路。电热是电流通过导体时产生的热量，由焦耳定律可知Q=I^2Rt。区别：在非纯电阻电路中，电流所做的功一部分转化为热能，另一部分转化为其他形式的能（如机械能、化学能等），此时W>Q；而在纯电阻电路中，电流所做的功全部转化为热能，此时W=Q。联系：电热是电功的一部分，在纯电阻电路中两者相等，在非纯电阻电路中电热小于电功。为什么在电路中保险丝要用电阻率大、熔点低的材料制作？答：保险丝的作用是在电路中电流过大时，自动熔断，从而保护电路中的用电器和线路。选用电阻率大的材料，是因为在相同长度和横截面积的情况下，电阻率大的材料电阻较大。根据焦耳定律Q=I^2Rt，当电路中电流过大时，电阻大的保险丝在相同时间内产生的热量更多，能够迅速升温。而熔点低的材料，在吸收一定热量后容易达到熔点而熔断，从而及时切断电路，起到保护作用。如果保险丝熔点高，在电流过大时不能及时熔断，就无法保护电路，可能会导致用电器损坏甚至引发火灾等危险。三、计算题（每题10分，共50分）一个标有“220V100W”的灯泡，接在220V的电源上，求：（1）灯泡正常工作时的电阻；（2）灯泡正常工作1小时消耗的电能；（3）如果将该灯泡接在110V的电源上，其实际功率是多少（假设灯泡电阻不变）。解：（1）根据P=\frac{U^2}{R}，可得灯泡正常工作时的电阻R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220V)^2}{100W}=484\Omega。（2）灯泡正常工作1小时消耗的电能W=Pt=0.1kW\times1h=0.1kW\cdoth。（3）当灯泡接在110V的电源上时，实际功率P_{实}=\frac{U_{实}^2}{R}=\frac{(110V)^2}{484\Omega}=25W。答：（1）灯泡正常工作时的电阻为484Ω；（2）灯泡正常工作1小时消耗的电能为0.1kW・h；（3）接在110V电源上时的实际功率为25W。某定值电阻两端的电压为4V时，通过的电流为0.5A，求：（1）该电阻的阻值；（2）当电阻两端的电压为6V时，通过的电流和电阻消耗的电功率；（3）当通过电阻的电流为0.2A时，电阻两端的电压和在1分钟内产生的热量。解：（1）根据欧姆定律R=\frac{U}{I}=\frac{4V}{0.5A}=8\Omega。（2）当电压为6V时，通过的电流I'=\frac{U'}{R}=\frac{6V}{8\Omega}=0.75A，电阻消耗的电功率P=U'I'=6V\times0.75A=4.5W。（3）当电流为0.2A时，电阻两端的电压U''=I''R=0.2A\times8\Omega=1.6V，1分钟内产生的热量Q=I''^2Rt=(0.2A)^2\times8\Omega\times60s=19.2J。答：（1）电阻的阻值为8Ω；（2）电压为6V时，电流为0.75A，电功率为4.5W；（3）电流为0.2A时，电压为1.6V，1分钟内产生的热量为19.2J。如图所示，电源电压保持不变，R_1=10\Omega，R_2=20\Omega，闭合开关S后，电流表的示数为0.5A。求：（1）电源电压；（2）R_1消耗的电功率；（3）通电10分钟，R_2产生的热量。（假设图中为R_1和R_2串联，电流表测电路中的电流）解：（1）因为R_1和R_2串联，总电阻R=R_1+R_2=10\Omega+20\Omega=30\Omega，根据U=IR，电源电压U=0.5A\times30\Omega=15V。（2）R_1消耗的电功率P_1=I^2R_1=(0.5A)^2\times10\Omega=2.5W。（3）通电10分钟，R_2产生的热量Q_2=I^2R_2t=(0.5A)^2\times20\Omega\times10\times60s=3000J。答：（1）电源电压为15V；（2）R_1消耗的电功率为2.5W；（3）通电10分钟R_2产生的热量为3000J。一个电热水壶，铭牌如下表所示。求：|额定电压|220V||----|----||额定功率|1100W||频率|50Hz|（1）电热水壶正常工作时的电阻；（2）电热水壶正常工作5分钟消耗的电能；（3）如果电热水壶的效率为80%，正常工作5分钟可将多少千克初温为20℃的水加热至100℃（c_æ°´=4.2\times10^3J/(kg\cdot℃)）。解：（1）根据P=\frac{U^2}{R}，电热水壶正常工作时的电阻R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220V)^2}{1100W}=44\Omega。（2）正常工作5分钟消耗的电能W=Pt=1100W\times5\times60s=3.3\times10^5J。（3）水吸收的热量Q_吸=\etaW=80\%\times3.3\times10^5J=2.64\times10^5J，根据Q_吸=cm\Deltat，可得水的质量m=\frac{Q_吸}{c\Deltat}=\frac{2.64\times10^5J}{4.2\times10^3J/(kg\cdot℃)\times(100℃-20℃)}\approx0.795kg。答：（1）正常工作时的电阻为44Ω；（2）正常工作5分钟消耗的电能为3.3×10⁵J；（3）可加热水的质量约为0.795kg。某电动机的额定电压为220V，额定电流为5A，线圈电阻为0.5Ω，求：（1）电动机正常工作时的总功率；（2）电动机正常工作时线圈的发热功率；（3）电动机正常工作1小时消耗的电能和产生的热量；（4）电动机的效率。解：（1）电动机正常工作时的总功率P_总=UI=220V\times5A=1100W。（2）线圈的发热功率P_热=I^2R=(5A)^2\times0.5\Omega=12.5W。（3）电动机正常工作1小时消耗的电能W=P_总t=1100W\times3600s=3.96\times10^6J，产生的热量Q=P_热t=12.5W\times3600s=4.5\times10^4J。（4）电动机输出的机械功率P_机=P_总-P_çƒ