2019_2020学年高中物理第二章恒定电流5焦耳定律课后检测含解析新人教版选修3_1.doc

5焦耳定律记一记焦耳定律知识体系4个概念电功、电功率、电热、热功率4个公式WIUt、PIU、QI2Rt、PI2R2种电路纯电阻电路和非纯电阻电路辨一辨1.电流做功越多，电功率越大(×)2电功率越大，电流做功越多(×)3电流做功的过程实质上是静电力做功的过程()4热功率一定等于电功率(×)5在任何电路中都可以用QI2Rt求电热()6电功WUIt可以用来计算所有电路中电流所做的功()7电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热()想一想1.纯电阻电路和非纯电阻电路的区别是什么？提示：纯电阻电路中消耗的电能全部转化为内能，而非纯电组电路中消耗的电能只是部分转化为内能2在一般电路中消耗的电能和产生的内能有什么关系？提示：在任何电路中，产生的内能不会大于消耗的电能，即E内E电3一个电路消耗的总功率和各部分消耗电功率的关系与电路结构有关吗？提示：在任何电路中，整个电路消耗的定功率都等于各部分电路消耗的功率之和，与电路结构无关思考感悟：练一练1.2019·山东省普通高中学业水平考试如图所示为某品牌的扫地机器人，其内部电机的电阻为0.5 ，额定功率为24 W，额定工作电压为8 V，锂电池容量为9 A·h，则该扫地机器人正常工作时()A额定工作电流为3 AB额定工作电流为16 AC充满电后最长工作时间约为9 hD每秒消耗能量为128 J答案：A22019·湖北广水一中月考有一台电风扇，标有“220 V50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 ，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是()AQBQPtCQ()2Rt D以上三种方法均正确答案：C3.2019·山东实验中学期中如图所示的电路中，电源的输出电压恒为U，电动机M的线圈电阻与电炉L的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是()A电炉放出的热量大于电动机放出的热量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电动机消耗的电功率等于电炉消耗的电功率答案：B42019·湖南湘潭市一中期中考试如图甲所示的电路，三个小灯泡并联后与电阻箱串联，如图乙所示的电路，三个小灯泡与电阻箱串联，两个电路中的小灯泡均完全相同现将两个电路接在相同的电压两端，调节电阻箱的旋钮使所有的灯泡正常发光电路甲消耗的电功率为P1，电路乙消耗的电功率为P2.则下列关系式正确的是()A.<3 B.3C.>3 D.<答案：B要点一 纯电阻电路和非纯电阻电路1.如图所示电路中，R1R3<R2R4，在ab两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则它们的大小关系是()AP1P3<P2P4BP2>P1>P3>P4CP2>P1>P4>P3 DP1>P2>P3>P4解析：根据并联电阻的特点，R3、R4两电阻的并联值R34要小于R3，所以根据串联电路中功率分配关系可知，P2>P1>P34.再根据并联电路中功率分配关系可知P3>P4，故B项正确答案：B2额定电压都是110 V，额定功率PA100 W，PB40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是()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RA<RB，对于A电路，由于RA<RB，所以UB>UA，且有UB>110 V，B灯被烧毁，UA<110 V不能正常发光，A项错误对于B电路，由于RB>RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB>U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答案：C3加在某电动机上的电压是U(V)，电动机消耗的电功率为P(W)，电动机线圈的电阻为r()，则电动机线圈上消耗的电热功率为()AP B.C. DP解析：由PUI知电路中的电流I，所以线圈消耗的热功率PQI2r()2r.即C项正确答案：C4小明准备参加玩具赛车比赛，他想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中请问：电动机的电压/V电动机工作状态通过电动机的电流/A0.2不转动0.42.0正常转动1.0(1)这只电动机线圈的电阻为多少？(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？(4)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？解析：(1)电动机不转动时，是纯电阻电路，根据欧姆定律得：r 0.5 (2)当电动机正常工作时，P机UII2r(2×112×0.5) W1.5 W(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能EUIt2×1×60 J120 J(4)电能转化为机械能的效率×100%×100%75%.答案：(1)0.5 (2)1.5 W(3)120 J(4)75%要点二串、并联电路中电功率、电功和电势的综合分析与计算5.(多选)2019·山东济南二中高二检测如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法，正确的是()AU甲>2U乙 BU甲2U乙CR甲4R乙 DR甲2R乙解析：设灯泡的电阻为R，正常发光时电流为I，电压为U，由于两个电路的总功率相等PU甲IU乙·2I，得U甲2U乙；又由U甲2UIR甲，U乙U2IR乙，得R甲4R乙，故B、C两项正确答案：BC6三只电阻R1、R2和R3按如图所示连接，在电路的A、B端加上恒定电压后，电阻R1消耗的功率最大，则三只电阻的阻值大小关系为()AR1>R2>R3 BR2>R1>R3CR3>R2>R1 DR1>R3>R2解析：电阻R1、R2并联，电阻两端的电压相等，因为电阻R1消耗的功率最大，由功率公式P，可判断R2>R1，由串、并联电路的特点可知，通过电阻R1的电流小于通过电阻R3的电流，根据功率公式PI2R，可判断R1>R3，故选B项答案：B7将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两端，R1消耗的功率为P1，R2消耗的功率为3P1，当把它们串联在电压为4U的电源两端时，下列说法正确的是()AR1两端的电压为UBR2消耗的功率变小C通过R2的电流变小D两个电阻消耗的总功率为12P1解析：由P23P1得：R13R2.R1、R2串联后接在4U电路中，由得：U13U，U2U，所以A、B、C三项均错误R1、R2消耗的总功率P12P1.即D项错误答案：D基础达标1.关于电功率的下列说法中，正确的是()A用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率D电功率越小，则电流做功越少解析：用电器的额定功率是它正常工作时的功率其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和电压无关，故A项错误，C项正确；而用电器实际功率是多大，是由加在它两端的电压和通过的电流决定的，故B项错误；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与时间有关，故D项错误答案：C2一台电动机，额定电压是100 V，电阻是1 .正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为()A500 WB25 WC1 000 W D475 W解析：电动机的热功率PI2r(5 A)2·1 25 W，B项正确，A、C、D三项错误答案：B3有一内电阻为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，II灯，则电解槽消耗的功率PP灯60 W，C项正确，A项错误；电解槽的发热功率P热I2R1.3 W，B项错误；整个电路消耗的功率P总220 V×120 W，D项错误答案：C42019·江苏海安高级中学期末考试如图为A、B两灯泡的IU图象，把它们串联接在220 V的恒压电源上根据图象，计算A、B两灯泡的实际功率分别约为()A5 W、17 W B22 W、48.4 WC48.4 W、22 W D50 W、170 W解析：由两灯泡串联接在220 V的恒压电源上，可知两灯泡中的电流相等，且总电压为220 V，则由题图可知，电流约为0.1 A，A灯泡的电压为50 V，B灯泡的电压约为170 V，则由PUI可知，A灯泡的功率为5 W，B灯泡的功率为17 W，A项正确答案：A5(多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是()A焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解B电功公式WUIt、焦耳定律公式QI2Rt都适合于任何电路，因此W一定等于QC非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热D电功的另一表达式Wt只适用于纯电阻电路解析：任何电路的焦耳热的求解都可用焦耳定律求解，A项正确；B项中的两个公式均适合于任何电路，但W不一定等于Q，B项错误；非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，C项错误；Wt只适用于纯电阻电路，D项正确答案：AD6三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为()A30 W B20 WC15 W D10 W解析：连接后电路如图，其中L3两端电压最高，它消耗的电功率为10 W时，因L1与L2串联，且电阻相等，则分配在L1与L2两灯电压都是灯L3两端电压的一半所以P1P2 W2.5 W则整个电路消耗的功率PP1P2P3(2.52.510) W15 W.答案：C72019·北京师大二附中期中考试取两根完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝并联，两次在电阻丝两端加相同的电压若两次两电阻丝产生的热量均为Q，第一次用时t串，第二次用时t并，则先后两次所用时间之比为()A11 B21C41 D14解析：设每个电阻丝的电阻为R，则R串2R，R并，由Qt得t串t并41，C项正确答案：C8(多选)2019·重庆南开中学期中考试一台直流电动机的电阻为R，额定电压为U，额定电流为I，当其正常工作时，下列叙述正确的是()A电动机所消耗的电功率I2RBt时间内所产生的电热为UItCt时间内所产生的电热为I2RtDt时间内输出的机械能为(UIR)It解析：电动机所消耗的电功率PUI，所以A项错误；I2R计算的是电动机的内阻发热的功率，所以t时间内产生的电热为I2Rt，所以B项错误，C项正确；t时间内所产生的机械能为电动机的总功减去电热，所以产生的机械能为(UItI2Rt)，D项正确答案：CD9一个电阻接到某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有330 J的电能转化为内能，则()A电阻所加电压为330 VB通过电阻的电流为1 AC电阻通电时间为3 sD这个电阻的阻值为110 解析：由WqU得U110 V，故A项错误由Wpt得t3 s，又由qIt得I1 A，故B、C两项正确由WQI2Rt得R110 .故D项正确答案：BCD10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元件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图所示)，下列说法正确的是()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，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总电功率增大，但电烙铁发热较少D开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗总电功率不变解析：开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的总电阻变小，电路的总电功率变大，电烙铁的电功率变大，A项正确，B项错误；开关断开时，电路总电阻变大，电路的总电功率变小，C、D两项错误答案：A112019·山东师大附中期中考试如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，当闭合开关S1、S2后，电动机正常工作，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出，断开开关S1，电吹风吹冷风已知电吹风的额定电压为220 V，吹热风时的功率为1 000 W，吹冷风时的功率为120 W，关于该电吹风，下列说法正确的是()A当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为1 000 JB.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒消耗的电能为120 JC电热丝的电阻为55 D.电动机线圈的电阻为 解析：吹热风时，电势丝和电动机并联，即电路消耗的电功率等于电热丝消耗的电功率与电动机消耗的电功率之和，故1 000 W120 WP热，则电热丝的功率为P热880 W，根据公式WPt，可得当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880 J，根据公式P可得电热丝的电阻为R55 ，A项错误，C项正确；当吹冷风时，只有电动机工作，电热丝不工作，电热丝消耗的电能为0，B项错误；因为电动机是非纯电阻用电器，所以不能根据公式R求解线圈电阻，D项错误答案：C12如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 的镍氢电池充电下列说法错误的是()A充电器输出的电功率为0.14 WB充电时，电池消耗的热功率为0.02 WC电能转化为化学能的功率为0.12 WD充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内解析：充电器输出的电功率P电UI1.4×0.1 W0.14 W，A项正确；充电时，电池消耗的热功率为P热I2r0.02 W，B项正确；电能转化为化学能的功率为P化P电P热0.12 W，C项正确；充电器每秒把0.12 J的能量存储在电池内，D项错误答案：D能力达标13.2019·四川乐山中学高二月考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：(g取10 m/s2，计算结果均保留两位有效数字)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，在最大载重量的情况下，人骑车行驶的最大速度为多大？解析：(1)由题目提供信息可知，电机的输出功率为P出120 W，额定电压为U040 V，额定电流为I03.5 A.电机正常工作时输入功率为P入U0I040×3.5 W140 W所以电机的效率为×100%×100%86%设电机的内阻为r，则P入P出Ir解得r1.6 .(2)由题意知，行驶时所受阻力为F阻k(Mm)g当达到最大速度vmax时，应有P出F阻vmax解得vmax4.0 m/s.答案：(1)1.6 86%(2)4.0 m/s142019·天津静海县第一中学期中考试有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m50 kg，电路电压为120 V，当电动机以v0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I5 A，求：(取g10 m/s2)(1)电动机线圈的电阻尺等于多少？(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少？(3)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大，电动机消耗的电功率又为多大？解析：(1)电动机提升重物时，根据能量守恒定律得P电P热P机，即UII2Rmgv解得R6 (2)根据P电P热P机，得P机P电P热UII2RR(I)2当I时，P机有最大值即I10 A时，P机max W600 W根据P机maxmgvmax得vmax1.2 m/s(3)若因故障电动机不能转动，则由欧姆定律得通过电动机线圈的电流为I A20 A电动机消耗的电动率为P串I2R2 400 W答案：(1)6 (2)1.2 m/s(3)20 A2 400 W- 9 -