2.8焦耳定律 电路中的能量转化 课后练习（word版含解析）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
2.8焦耳定律电路中的能量转化 课后练习（解析版）
1．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是
A．卡文迪许发现了电荷之间的相互作用规律，并测出了静电力常量k的值
B．库仑在研究电荷间相互作用时，提出了“电场”的概念
C．闭合电路欧姆定律指出闭合电路中电流与电源的内阻也有关
D．安培发现电流的热效应，并得出了Q=I2Rt
2．LED灯可将电能高效转化为光能，在日常生活中得到普遍应用。某LED灯的额定电压为5.0V，额定功率为3.0W，其照明亮度与25W的白炽灯相当。该LED灯在额定电压下工作时的电流为（　　）
A．0.25A B．0.60A C．1.7A D．3.0A
3．把一个标有“10V，3W”小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作，该电路工作10s定值电阻产生的热量是（　　）
A．6J B．30J C．36J D．60J
4．某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物m=50kg，电源的电动势E=110V，不计电源内阻及各处的摩擦．当电动机以v=0．80m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度为I=5A，（g=10m/s2），下列说法中正确的是（ ）
A．电动机线圈的电阻是4Ω
B．电动机的输出功率是400W
C．电动机的输入功率是500W
D．电动机线圈的发热功率是125W
5．如图所示，电源电动势，内阻，标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M的绕线的电阻，也处于额定状态，则（　　）
A．电源的总功率为40W B．电动机的额定电流为8A
C．电动机的额定功率为64W D．电动机的输出功率16W
6．电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为(　　)
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热
C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
7．电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系正确的是(　　)
A．P>UI B．P＝I2(R1＋R2) C．U＝I(R1＋R2) D．P>I2(R1＋R2)
8．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，电动机驱动风叶旋转，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。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）
A．电热丝的电阻为55 Ω
B．电动机线圈的电阻为 Ω
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J
9．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
10．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，电动机驱动风叶旋转，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。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)
A．电热丝的电阻为55 Ω
B．电动机的电阻为Ω
C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J
11．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（　　）
A．U1C．W1=W2，Q1>Q2 D．W112．关于物理学史，下列说法中正确的是（　　）
A．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的
B．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了简洁的方法“电场线”描述电场，阐述了电场和电场线都客观存在
C．欧姆最初用实验直接得到电流通过导体产生热量的表达式
D．库仑通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律
13．额定电压为4V的直流电动机的线圈电阻为1，正常工作时，电动机线圈每秒产生的热量为4J，下列计算结果正确的是（ ）
A．电动机正常工作时的输入功率为4W
B．电动机正常工作时的输出功率为8W
C．电动机每秒能将电能转化成4J的机械能
D．电动机正常工作时的电流强度为2A
14．如图所示，电源的电动势，电阻，电动机饶组的电阻，开关始终闭合。当开关断开时，电阻的电功率是；当开关闭合时，电阻的电功率是。求：
（1）电源的内电阻：
（2）当开关闭合时流过电源的电流；
（3）当开关闭合时电动机的输出功率。
15．教室天花板里的电风扇芯子是由电感线圈绕制而成，每一台电风扇都接入有效值为220V的照明电压中，已知电感线圈的电阻为10Ω，正常工作时每分钟产生150J的热量，求：
（1）正常工作时电风扇的功率；
（2）每秒钟有多少电能转化为机械能。
参考答案
1．C
【详解】
试题分析：库仑发现了电荷之间的相互作用规律，并测出了静电力常量k的值，A错误；法拉第在研究电荷间相互作用时，提出了“电场”的概念，B错误；闭合电路欧姆定律指出闭合电路中电流与电源的内阻也有关，C正确；焦耳发现电流的热效应，并得出了Q=I2Rt，D错误；故选C．
考点：物理学史．
2．B
【详解】
已知LED灯的额定电压为5.0V，额定功率为3.0W，则LED灯在额定电压下工作时的电流，由电功率公式可得
故选B。
3．A
【详解】
灯泡正常工作时的电流为
根据串联电路的分压原理，可得
该电路工作10s定值电阻产生的热量为
故选A。
4．B
【详解】
试题分析：电动机的输出功率，电动机的输入功率，根据能量守恒定律得，发热功率，则线圈内阻，故B正确，
考点：考查了电功率的计算
【名师点睛】解决本题的关键知道输入功率和输出功率以及线圈发热功率的区别和联系，注意对于电动机电路，在电动机正常工作的情况下，不能运用闭合电路欧姆定律进行求解．
5．A
【详解】
A．由灯泡的参数可知，路端电压为
解得干路电流为
故电源的总功率为
A正确；
BCD．流过灯泡的电流为
电动机与灯泡并联，可知电动机的额定电压为8V，额定电流为
电动机的额定功率为
热功率为
电动机的输出功率为
BCD错误。
故选A。
6．D
【详解】
电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多．因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热。
故选D。
7．D
【详解】
A．电吹风机中有电动机，而电动机为非纯电阻用电器，电动机消耗的功率
P＝UI
对纯电阻电路和非纯电阻电路都成立，A错误；
BCD．由于整个电路属于非纯电阻性电路，因此满足
可得出
，
BC错误，D正确。
故选D。
8．A
【详解】
A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为
P＝1 000 W－120 W＝880 W
对电热丝，由P＝可得电热丝的电阻为
R＝Ω＝55Ω
选项A正确；
B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880J，选项C错误；
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J，选项D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．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错误；
B．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错误；
C．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错误；
D．Q=I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，故D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为
P=1 000 W－120 W=880 W
对电热丝，由P=可得电热丝的电阻为
Ω=55 Ω
选项A正确；
B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；
C．当电吹风吹冷风时，电热丝没有工作，选项C错误；
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
W=P电t=120 J
选项D错误。
故选A。
11．AD
【详解】
电阻R和电动机M串联接到电路中，则通过它们的电流I相同，对于电阻R，由欧姆定律得
U1=IR
对于电动机
U2>IR
则可得
U1根据焦耳定律得
Q1=I2Rt=Q2
电流通过电阻R做功为
W1= U1It
电流通过电动机做功为
W2= U2It
则
W2> W1
故选AD。
12．AD
【详解】
A．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，与物理学史相符，A正确；
B．法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了简洁的方法——“电场线”描述电场，电场线是假想的曲线，与物理学史不相符，B错误；
C．焦耳最初用实验直接得到电流通过导体产生热量的表达式
C错误；
D．库仑在前人工作的基础上，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律
与物理学史相符，D正确。
故选AD。
13．CD
【详解】
试题分析：为线圈产生的热量：故通过电动机的电流：，故D正确；电动机正常工作时的输入功率，故A错误；电动机的热功率；电动机的输出功率，故B错误；电动机每秒将电能转化成机械能：，故C正确；
考点：考查了电功率的计算
14．（1）1Ω；（2）26A；（3）1606W
【详解】
（1）设S2断开时R1消耗的功率为P1，则
代入数据可以解得
r=1Ω
（2）设S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2，则
由闭合电路欧姆定律得
E=U+Ir
代入数据，得
U=84V
I=26A
（3）流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2
而
I1+I2=I
所以
I2=22A
由
UI2=P出+
代入数据得
P出=1606W
15．（1）110W；（2）107.5J
【详解】
（1）电感线圈的电阻为10Ω，正常工作时每分钟产生150J的热量，由焦耳定律
Q=I2Rt
可知电路中的电流为
正常工作时电风扇的功率
P=UI=110W
（2）每秒钟转化为机械能的电能为
W机=W-Q=107.5J