3.3焦耳定律 课后练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
3.3焦耳定律
课后练习（解析版）
1．一阻值为的定值电阻，通有恒定电流I，则在时间t内产生的热量Q为（　　）
A．IR
B．I2R
C．I2Rt
D．IRt2
2．现有标有“110V
40W”的灯泡L1和标有“110V
100W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R，将它们接在220V的电路中，在如图所示的几种接法中，能让L1，L2同时正常发光的是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．电动机的电枢阻值为R，
电动机正常工作时，
两端电压为U，
通过电流强度为I，
工作时间为t，
下列说法中正确的是（　　）
A．电动机消耗的电能为UIt
B．电动机消耗的电能为I2Rt
C．电动机线圈的热功率为UI
D．电动机线圈生热为
4．如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40
W，在不损坏任何一个灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的最大功率为（　　）
A．60W
B．70W
C．40W
D．80W
5．小明家有一个烧水壶，铭牌上标有如下数据，下列说法正确的是（　　）
电热水壶
型号
RT25?C
额定容量
2
L
额定电压
220
V
额定功率
1
000
W
额定频率
50
Hz
A．该烧水壶的电阻是48.4Ω
B．该烧水壶在正常工作时的电流是0.22A
C．若实际电压为110V，此时水壶的实际功率为500W
D．该水壶加热水5min产生的热量是5000
J
6．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线P点处的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线。则下列说法中不正确的是（　　）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．对应P点，小灯泡的电阻为
C．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
D．对应P点，小灯泡的电阻为
7．一台电动机，线圈的电阻为r，当它两端所加的电压为U
时，通过的电流是I。当它工作时，下述说法中错误的是（　　）
A．电动机的电流
B．电动机的效率可写作
C．电动机的输出功率为
IU-I2r
D．电动机的发热功率为
I2r
8．为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，可行的办法是（　　）
A．使通过它的电流减半
B．使两端的电压减半
C．使电炉的电阻减半
D．使它两端的电压和电阻均减半
9．如图所示是一直流电动机竖直向上匀速提升质量为的重物时的电路图，已知电动机内电阻，定值电阻，直流电压，理想电压表示数，重力加速度g取，不计机械损耗，则提升速度大小是（　　）
A．2.5m/s
B．2.8m/s
C．3.2m/s
D．3.5m/s
10．如图为智能颈椎按摩器的铭牌，由铭牌上信息可知（　　）
产品名称：
智能颈椎按摩器
产品型号：
NJR-5868三头充电款
充电电压：
5V
额定电压：
3.7V
额定功率：
6W
执行标准：
GB4706.1-2005
GB4706.10-2008
温州希楠电子科技有限公司
A．该按摩器在额定电压下输出机械功率为6W
B．该按摩器在额定电压下工作电流约为1.6A
C．该按摩器充电电流为1.2A
D．该按摩器内阻约为2.3Ω
11．如图所示，电源电动势，内阻，两个小灯泡均标有“3V，1.5W”，R为定值电阻。开关S闭合，电动机M转动稳定后，两小灯泡恰能正常工作，则（　　）
A．定值电阻R的阻值为10Ω
B．电动机的线圈电阻为6Ω
C．电动机与电阻R消耗的电功率相等
D．电动机的输出功率为1.5W
12．如图为一同学对一个额定电压为的小灯泡进行测量后得出的伏安特性曲线，该同学算出此灯泡在额定电压下的电阻约为，在电压下的电阻为，若把此灯泡接在电动势为，内阻的电源两端，则小灯泡的实际功率为（　　）
A．
B．
C．
D．
13．有三个电阻的阻值及额定功率分别为、、、、、，它们组成的电路如图甲、乙、丙所示，关于各图的说法正确的是（　　）
A．图甲两端允许加的最大电压为
B．图乙干路允许流过的最大电流为
C．图丙两端允许加的最大电压为
D．图丙允许消耗的最大电功率为
14．“神舟”载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达。单片单晶硅太阳能电池可产生的电动势，可获得的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量是（　　）
A．
B．
C．
D．
15．LED
灯是一种半导体新型节能灯。已知某种型号的
LED
灯在一定电压范围内的工作电流是
20
mA，在不同电压下发出不同颜色的光：当两端电压为
1.8
V
时，发黄光；当两端电压为
1.4
V
时，发红光；当两端电压为
3.2
V
时，发蓝光。广告牌上LED
灯数量为
10000个
/m2，那么一块
5
m2的
LED
广告牌发红光时，需要供给的电功率大约是（　　）
A．500W
B．100W
C．1400W
D．2300W
16．如图甲所示，用内阻为充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间t内（　　）
A．充电宝输出的电功率为
B．充电宝的总功率为
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池增加的化学能为
17．如图甲所示，三个小灯泡完全相同，电源电动势为15V。闭合开关后理想电流表的读数为0.5A，此时电动机通过轻绳以2.5m/s的速度匀速拉起一质量为0.2kg的物体。电动机的内阻为1.0Ω，电动机起重装置如图乙所示，小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示，电压均未超过各用电器额定值，重力加速度g取10m/s2，不计一切阻力，下列说法正确的是（
）
A．电源的效率为93.3%
B．电动机的效率为90.0%
C．电源的内阻为0.5Ω
D．电源的总功率为15W
18．电流熔断器又称保险丝，它的关键部位熔丝是由电阻率较大而熔点较低的合金制成的。熔丝会在电流异常升高到一定值时熔断，从而起到保护电路的作用。已知如图所示的家庭电路中，输入端火线与零线两端的电压为220V，干路电流达到20A时，保险丝会熔断以保护电路，以下说法正确的是（　　）
A．熔断器的电阻为11Ω
B．熔断器恰好熔断时，电路总功率为4400W
C．若电路正常工作，白炽灯两端的电压小于220V
D．若插座中接入大功率的用电器，白炽灯将变暗
参考答案
1．C
【详解】
根据焦耳定律，则电阻在时间t内产生的热量
Q=I2Rt
故选C。
2．C
【详解】
A.灯泡1的额定电流
灯泡2的额定电流
在A电路中，两灯泡串联，则两灯泡电流相等，不能保证两灯泡都正常发光；故A错误
BC．在B电路中，两灯泡正常发光，则通过R的电流等于两灯泡额定电流之和，为，两灯泡的并联电压为110V，则R上的电压为110V，根据P=UI，知电阻R上消耗的功率与两个灯泡消耗的功率相等，所以整个电路的总功率
在C电路中，两灯泡正常发光时，通过R的电流为，R与L1并联，电压相等，根据P=UI，所以功率之比等于电流之比，为3：2，则R上消耗的功率为60W，则整个电路的总功率
故BC正确；
D.在D电路中，L1，L2同时正常发光时，灯泡1的额定电流
灯泡2的额定电流
不能保证两灯泡正常发光，故D错误。
故选BC。
3．A
【详解】
AB．电动机消耗电能为
故A正确，B错误；
C．电动机为非纯电阻，线圈热功率为
故C错误；
D．电动机线圈产生的热量要用
来计算，故D错误。
故选A。
4．A
【详解】
因为三灯泡相同，而通过L3的电流较大，则L3的功率最大，则当L3的功率为40W时，根据P=I2R可知，因L1和L2的电流等于L3电流的一半，则L1和L2的功率等于L3功率的，则L1和L2的功率均为10W，则这三个灯泡消耗的最大功率为60W。
故选A。
5．A
【详解】
A．该烧水壶的电阻是
故A正确；
B．该烧水壶在正常工作时的电流是
故B错误；
C．若实际电压为110V，根据可知，功率减为原来的
，则此时水壶的实际功率为250W，故C错误；
D．该水壶加热水5min产生的热量是
Q=W=Pt=1000×300J=3×105J
故D错误；
故选A。
6．D
【详解】
A．I-U图像中某点与O点的连线的斜率表示小灯泡的电阻的倒数，所以随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，所以A正确，但不符合题意；
BD．对应P点，小灯泡的电阻为PO连线的斜率的倒数，为
所以B正确，D错误，但是B不符合题意，D符合题意；
C．对应P点，小灯泡的功率为
即小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积，所以C正确，但不符合题意。
故选D。
7．B
【详解】
ABCD．电动机为非纯电阻电路，电动机的电功率等于机械功率与热功率之和，电功率为
热功率为
故电动机输出的机械功率
电功率大于热功率，即
可得，效率为机械功率与电功率的比值，即
故ACD正确，不符合题，B错误，符合题意。
故选B。
8．D
【详解】
A．根据电功率公式
P=I2R
当电流减半时，发热功率减小为，故A错误；
B．根据电功率公式
当电压减半时，发热功率减小为，故B错误；
C．根据电功率公式
当电阻减半时，发热功率变为2倍，故C错误；
D．根据电功率表达式
P=UI
使它两端的电压和电阻均减半，电流不变，发热功率减小为，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】
通过电动机的电流
对电动机由能量关系
解得
v=2.5m/s
故选A。
10．B
【详解】
A．由表格可知，该按摩器在额定电压下的功率为6W，但按摩器在工作时还会发热，则按摩器在额定电压下输出机械功率小于6W，故A错误；
B．该按摩器在额定电压下工作电流
故B正确；
C．由题目条件无法求得该按摩器充电电流，故C错误；
D．由于该按摩器为非纯电阻，欧姆定律不适用，则无法求出其电阻，故D错误。
故选B。
11．C
【详解】
C．因为两灯泡一样并正常发光，所以两个支路的电压和电流均相等，即两支路的功率相等，去掉灯泡功率后，电动机与电阻R消耗的电功率相等。C正确；
A．根据灯泡参数，得到灯泡电流为
路端电压为
对于电阻R支路，有
A错误；
BD．电动机消耗的功率为
因为电动机为非纯电阻电路，所以电动机的发热功率、输出功率均小于电动机功率，即
解得
BD错误。
故选C。
12．C
【详解】
在灯泡的伏安特性曲线图中作出电源的I-U图线，如图
两图线的交点坐标即灯泡的实际电压和电流，由图可知
，
则小灯泡的实际功率为
故选C。
13．B
【详解】
由、，得
，
由、，得
，
由、，得
，
A．图甲中三个电阻串联，取最小额定电流，则最大电流为，最大电压为
故A错误；
B．图乙中三个电阻并联，取最小额定电压，则最大电压为，最大电流为
故B正确；
C．图丙中与并联，取最小额定电压，则最大电压为，最大电流为
并联部分与电阻串联，取最小额定电流，则最大电流为，故电阻的电压为
故丙图的最大电压为
故C错误；
D．图丙中与并联，功率为
电阻的功率
电路中的总功率
故D错误。
故选B。
14．C
【详解】
太阳能电池每秒产生的电能为
则照到太阳能电池上的光能为
故C正确。
故选C。
15．C
【详解】
每个灯的功率
P=UI=1.4×20×10-3=2.8×10-2W
则总功率
P总=nP=10000×5×2.8×10-2=1400W
故选C。
16．B
【详解】
A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为
A错误；
B．充电宝的总功率为输出功率加上内阻发热功率，总功率为
B正确；
C．是充电宝的输出电压，不是内电压，所以不能用计算电池产生的热量，电池产生的热量应该为，C错误；
D．输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律知手机增加的化学能为，D错误。
故选B。
17．AD
【详解】
A．根据题意，并联电路各支路电流为0.5A，则并联电路总电流为1A，由图丙可得并联电路的电压为2V，根据串联电路电流特点，在外电路中电流为1A，则在串联电路中的灯泡的电流为1A，两端电压由图丙可得为6V。设电动机两端电压为U，电动机的电流为1A，电动机消耗的电能有部分转化为热量，部分转化为机械能，则有
解得
U=6V
则电源内电压为
U1=E-6V-6V-2V=1V
则电源效率为
所以A正确；
B．电动机的效率为
所以B错误；
C．电源内电阻
所以C错误
D．电源的总功率为
P总=EI=15W
所以D正确。
故选AD。
18．BCD
【详解】
AC．由图可知，熔断器与白炽灯串联，则白炽灯两端电压小于220V，由欧姆定律可得
故A错误，C正确；
B.熔断器恰好熔断时，电路总功率为
故B正确；
D．若插座中接入大功率的用电器，电路总电阻变小，总电流变大，熔断器分压变大，白炽灯电压变小，则白炽灯变暗，故D正确。
故选BCD。