12.1.1 电功、电热与焦耳定律的理解课时作业-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

人教版高一物理必修第三册课时作业第一节第1课时电功、电热与焦耳定律的理解一、单项选择题1、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多B.静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大C.电流通过电动机时的电功率和热功率相等D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路2、有一内阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V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120WB.电解槽消耗的电功率为60WC.电解槽的发热功率为60WD.电路消耗的总功率为60W3、电阻R1、R2的I-U图线如图所示,则下列说法正确的是()A.R1∶R2=3∶1B.将R1与R2串联后接于电源上,则电压比U1∶U2=1∶3C.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3D.将R1与R2并联后接于电源上,则功率比P1∶P2=1∶34、当纯电阻R两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J。为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A.3V1.8JB.3V3.6JC.6V1.8JD.6V3.6J5、如图为一种服务型机器人,其额定功率为48W,额定工作电压为24V,机器人的锂电池容量为20A·h。则机器人()A.额定工作电流为20AB.充满电后最长工作时间为2hC.电池充满电后总电量为7.2×104CD.以额定电流工作时每分钟消耗能量为1440J6、如图所示,电路两端的电压U保持不变,电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1∶R2∶R3是 ()A.1∶1∶1B.4∶1∶1C.1∶4∶4D.1∶2∶27、改革开放以来,人们的生活水平和生活质量有了较大的改善,电冰箱、空调、电视机等家用电器得到了普遍使用。根据图中铭牌上提供的信息,判断在12小时内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能的情况是()A.电冰箱比电风扇消耗电能多B.电风扇比电冰箱消耗电能多C.电风扇与电冰箱消耗电能一样多D.电冰箱比电风扇消耗电能可能多,也可能少8、通过电阻R的电流为I时,在t时间内产生的热量为Q。若电阻为2R,电流为I2,则在t时间内产生的热量为 A.4QB.2QC.Q2D.二、多项选择题9、关于三个公式P=UI、P=I2R、P=的适用范围,以下说法错误的是()A.第一个公式普遍适用于求电功率,后两式普遍适用于求电热功率B.在纯电阻电路中,三个公式既可适用于求电功率,又可适用于求电热功率C.在非纯电阻电路中,第一个公式可适用于求电功率,第二个和第三个公式可用于求电热功率D.由U=IR可知,三个公式没有任何区别,它们表达相同的意义10、用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts,如果不考虑电热丝电阻受温度的影响,那么()A.当线路电压为110V时,煮沸一壶水需要2tsB.当线路电压为110V时,煮沸一壶水需要4tsC.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要4tsD.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要16ts11、电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个电灯串联使用,电灯还和一只开关并联,然后再接到220V的电源上(如图所示)。下列说法中不正确的是()A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B.开关接通时,电灯熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,电灯发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热功率较小D.开关断开时,电灯发光,可供在焊接时照明使用,消耗总功率不变12、如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定电压，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是()A．L1亮度不变，L2变暗B．L1变暗，L2变亮C．电路消耗的总功率减小D．经过滑动变阻器的电流减小13、如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线,图中PQ为曲线上P点的切线。当通过该元器件的电流为0.4A时,下列说法正确的是()A.该元器件的阻值为250ΩB.该元器件的阻值为125ΩC.该元器件消耗的电功率为20WD.该元器件消耗的电功率无法求解三、非选择题14、某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW。不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60kg，g取10m/s2)15、如图所示,一台直流电动机所加电压为110V,通过的电流为5A。该电动机在10s内把一个质量为50kg的物体匀速提高了9m,求电动机的电功率和电动机线圈的电阻(不计摩擦,g取10m/s2)。16、如图所示的电路中，电流表均为理想电流表，电阻R1＝40Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.2A，电流表A的示数为0.3A。试求：(1)R1的电功率；(2)R2的阻值及在1min内R2消耗的电能。17、如图是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到稳压电源上，当开头接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的eq\f(1,9)，电流为1.40A，已知分压电阻的阻值是R＝100Ω。求：(1)保温时，电阻R两端的电压；(2)稳压电源输出的电压；(3)电热丝的额定功率。18.如图所示是一直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r=0.8Ω,电路中另一电阻R=10Ω,直流电压U=160V,电压表示数UV=110V。试求:(1)通过电动机的电流;(2)输入电动机的总功率;(3)电动机输出的机械功率。答案与解析1.D解析：对于一段电路,Q=Pt,即Q与P、t都有关,所以P越大,Q不一定越大,故A项错误;由电流的微观表达式I=neSv,同一金属导体内电流不变,所以电子运动的速率不变,故B项错误;在电动机中,电流做的功=焦耳热+机械能,所以W>Q,即IU>I2R,故C项错误;Q=I2Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路,故D项正确。2、B解析：灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110V电压,且流过电解槽的电流I=I灯==A=A,则电解槽消耗的电功率P=IU=P灯=60W,选项A错误,选项B正确;电解槽的发热功率P热=I2r≈1.3W,选项C错误;电路消耗的总功率P总=IU总=×220W=120W,选项D错误。3、B解析：由题图可知,当I=1A时,U1=1V,U2=3V,所以R1=U1I=1Ω,R2=U2I=3Ω,则R1∶R2=1∶3,A错。R1与R2串联时,U1∶U2=R1∶R2=1∶3,B正确。R1与R2并联时,I1∶I2=R2∶R1=3∶1,P1∶P2=R2∶R14、D解析：设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t。由W1=U1q1和W1=U12Rt,可得U1=3V,tR=0.1s/Ω。再由W2=U2q2和W2=U22Rt,可求出U2=6V,W5、C解析：由P=UI知额定电流I==2A,故A项错误;充满电后,锂电池容量为20A·h,最长工作时间t==10h,故B项错误;电池充满电后总电量q=It=20×3600C=7.2×104C,故C项正确;以额定电流工作时每分钟消耗能量W=UIt=2880J,故D项错误。6、C解析：由于三个电阻消耗的功率一样大,则有U232R2=U232R3,得R2=R3,所以通过R1的电流是通过R2电流的2倍,则有(2I)2R1=I2R2,得R1=R27、B解析：依据电冰箱铭牌可知,电冰箱在12h内消耗电能0.25kW·h,而电风扇在12h内消耗电能W=Pt=0.78kW·h,B项正确。8、C解析：根据Q=I2Rt,若电阻变为原来的2倍,电流变为原来的12,时间不变,则产生的热量变为原来的129、ACD解析：首先,U=IR只适用于纯电阻电路,因此三个公式在纯电阻电路中没有区别,但在非纯电阻电路中它们互不相同,故A项错误,B项正确;在非纯电阻电路中,P=UI仅表示电功率,而P=I2R仅表示电热功率,P=无意义,故C、D项错误。10、BD解析：由公式Q=t,煮沸一壶水所需的热量为Q=tJ。当电压变为原来的时,煮沸一壶水所需热量没变,因此时间要变为原来的4倍,即4ts,故A项错误,B项正确;当电压变为原来的时,时间要变为原来的16倍,即16ts,故C项错误,D项正确。11、BCD解析：开关接通将灯短路,电灯熄灭,电路中总阻值减小,由P=知,电路的总电功率增大,故A项正确,B项错误;开关断开时,电灯发光,电路中总阻值较大,由P=知,电路的总电功率较小,电烙铁发热功率较小,故C、D项错误。12、BCD解析：当滑动变阻器的触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，R总变大，I总减小，由P1＝Ieq\o\al(2,总)R1知L1实际功率变小，即亮度变暗；U并＝U－I总R1变大，由P2＝eq\f(U\o\al(2,并),R2)知L2的实际功率变大，L2变亮，P总＝UI总变小，I变＝I总－I2，由于I2变大，所以I变变小。13、BC解析：由题图可知,当电流为0.4A时,电压为50V,则由欧姆定律可知,该元器件的阻值为R=Ω=125Ω,故B正确,A错误;由P=UI可知,该元器件消耗的电功率为20W,故C正确,D错误。14、解析：设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态。该状态下，扶梯自身移动所需功率为P1＝IU＝5×380W＝1900W＝1.9kW，n个人以恒定速度v＝0.4m/s向上移动所需功率为P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0kW，所以n＝eq\f(P2,mgvsinθ)＝eq\f(3.0×103,60×10×0.4×\f(1,2))＝25(人)。答案：25人15、解析：电功率:P=UI=110×5W=550W电动机做功的过程就是把电能转化为机械能和内能的过程。机械能:E=mgh=50×10×9J=4500J内能:Q=W-E=Pt-E=(550×10-4500)J=1000J,由焦耳定律Q=I2Rt,得:R==Ω=4Ω。答案:550W4Ω16、解析：(1)R1的电功率P1＝Ieq\o\al(2,1)R1＝1.6W。(2)由电路图可知，R2两端的电压U2＝I1R1＝8V，通过R2的电流为I2＝0.3A－0.2A＝0.1A，因此R2的阻值为R2＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(8,0.1)Ω＝80Ω，在1min内R2消耗的电能Q＝W＝U2I2t＝8×0.1×60J＝48J。答案：(1)1.6W(2)80Ω48J17、解析：(1)电阻R两端的电压为UR＝IR＝1.40×100V＝140V。(2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U,R＋r)))eq\s\up12(2)r＝eq\f(1,9)·eq\f(U2,r)解得：r＝50Ω。所以电源电压为U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50)V＝210V。(3)电热丝的额定功率为P＝eq\f(U2