2.5 焦耳定律 每课一练（人教选修3-1）
文档属性
| 名称 | 2.5 焦耳定律 每课一练（人教选修3-1） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 41.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-12-28 20:02:19 | ||
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文档简介
2.5 焦耳定律
1．关于电功和焦耳热，下列说法不正确的是( )
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝I2Rt
D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝UIt
解析：电功的计算式W＝UIt适用于任何形式的电路，焦耳热计算式Q＝I2Rt也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W才等于焦耳热Q，所以只有B项错。
答案：B
2. 电阻R和电动机一起串联在电路中，如图1所示。已知电阻R跟电动机线圈的电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1、U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生的电热为Q1；电流通过电动机做功为W2，产生的电热
为Q2，则有( ) 图1
A．U1＝U2，Q1＝Q2 B．W1＝W2，Q1＝Q2
C．W1＜W2，Q1＜Q2 D．W1＜W2，Q1＝Q2
解析：设电路中的电流为I，则R上的电压U1＝IR，对于电动机，欧姆定律不再适用，但电动机线圈电阻上的电压仍为U2′＝IR，而电动机两端的电压U2一定大于U2′，所以U1＜U2；对于电阻R，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1＝I2Rt，将电能全部转化为电热，即Q1＝W1＝I2Rt；对于电动机，经过时间t，电流通过电动机做功为W2＝U2It，所以有W1＜W2，电流通过电动机线圈产生的电热由焦耳定律得Q2＝I2Rt，故有Q1＝Q2。选项D正确。
答案：D
3．有一个电风扇，标有“220 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，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，正确的是( )
A．Q＝U2·t/R B．Q＝Pt
C．Q＝(P/U)2·Rt D．以上三种方法均正确
解析：由于电风扇工作时其电路是非纯电阻电路，故A、B错误。由P＝UI得I＝，再由Q＝I2Rt知C正确。
答案：C
4．(2012·青岛模拟)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断错误的是( )
A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 A
B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W
C．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m
D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
解析：I＝＝ A＝105 A
E＝＝ V/m＝106 V/m
W＝Uq＝6×109 J
P＝＝ W＝1×1014 W。
答案：D
5. 如图2所示，电路两端电压U保持不变，滑动变阻器R的全阻值与R2的阻值均为20 Ω，电阻R1的阻值为5 Ω。在滑动变阻器R的滑片P由a向b滑动的过程中，以下判断错误的是( )
A．干路中电流不断增大 图2
B．R1上消耗的电功率不断增大
C．R1上消耗的电功率不断减小
D．R2上消耗的电功率不断减小
解析：滑片由a向b滑动时接入电路的电阻R变小，R并变小，R总变小，电路中的总电流变大，R1两端电压变大，消耗的电功率变大；并联部分电压变小，R2消耗的电功率变小。故选项A、B、D正确。
答案：C
6．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，经过相同的时间，则以下判断错误的是( )
A．电炉放热与电动机放热相等
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．电动机消耗的功率大于电炉的功率
解析：电炉属于纯电阻用电器，电动机属于非纯电阻用电器。对于电炉有：U＝IR，放热Q＝I2Rt，消耗功率P＝I2R；对于电动机有：U′>IR，放热Q′＝I2Rt，消耗功率P′＝U′I>I2R，所以A、B、D项正确。
答案：C
7．如图3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∶1 B．4∶1∶1
C．1∶4∶4 D．1∶2∶2 图3
解析：对R2、R3，由P＝U2/R知R2∶R3＝1∶1，对R1、R2由P＝I2R；I1＝2I2，所以R1∶R2＝I∶I＝1∶4，C选项正确。
答案：C
8．如图4所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M的内阻也是0.2 Ω，线路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是( )
A．72% B．28%
C．55.6% D．44.4%
解析：电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的电热功率 图4
P热＝I2(R＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝×100%＝44.4%。
答案：D
9．两用电器A和B上分别标有“110 V 12.1 Ω”和“110 V 6.05 Ω”。现将A、B串联接在电压为220 V的电源两端，电源内阻不计，且A和B均为电阻元件。试计算用电器A和B的实际功率，并说明哪一个用电器可能被烧毁。
解析：用电器A、B串联后，R总＝RA＋RB＝18.15 Ω，总电流I＝＝ A。PA＝I2RA＝×12.1 W≈1 778 W>P额A＝ W＝1 000 W；PB＝I2RB＝×6.05 W≈889 W答案：1 778 W 889 W 用电器A可能被烧毁
10. 某一用直流电动机提升重物的装置，如图5所示，重物质量m＝50 kg，电源的电压为U＝110 V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以v＝0.90 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，
由此可知电动机线圈的电阻R为多少？ 图5
解析：电动机消耗的总能量一部分转化为重物的机械能，一部分转化为内能，故P电＝P机＋P热，
其中P电＝UI，P机＝mgv，P热＝I2R
所以有IU＝mgv＋I2R
所以R＝＝4.4 Ω。
答案：4 .4 Ω
1．关于电功和焦耳热，下列说法不正确的是( )
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝I2Rt
D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝UIt
解析：电功的计算式W＝UIt适用于任何形式的电路，焦耳热计算式Q＝I2Rt也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W才等于焦耳热Q，所以只有B项错。
答案：B
2. 电阻R和电动机一起串联在电路中，如图1所示。已知电阻R跟电动机线圈的电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1、U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生的电热为Q1；电流通过电动机做功为W2，产生的电热
为Q2，则有( ) 图1
A．U1＝U2，Q1＝Q2 B．W1＝W2，Q1＝Q2
C．W1＜W2，Q1＜Q2 D．W1＜W2，Q1＝Q2
解析：设电路中的电流为I，则R上的电压U1＝IR，对于电动机，欧姆定律不再适用，但电动机线圈电阻上的电压仍为U2′＝IR，而电动机两端的电压U2一定大于U2′，所以U1＜U2；对于电阻R，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1＝I2Rt，将电能全部转化为电热，即Q1＝W1＝I2Rt；对于电动机，经过时间t，电流通过电动机做功为W2＝U2It，所以有W1＜W2，电流通过电动机线圈产生的电热由焦耳定律得Q2＝I2Rt，故有Q1＝Q2。选项D正确。
答案：D
3．有一个电风扇，标有“220 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，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，正确的是( )
A．Q＝U2·t/R B．Q＝Pt
C．Q＝(P/U)2·Rt D．以上三种方法均正确
解析：由于电风扇工作时其电路是非纯电阻电路，故A、B错误。由P＝UI得I＝，再由Q＝I2Rt知C正确。
答案：C
4．(2012·青岛模拟)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断错误的是( )
A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 A
B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W
C．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m
D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
解析：I＝＝ A＝105 A
E＝＝ V/m＝106 V/m
W＝Uq＝6×109 J
P＝＝ W＝1×1014 W。
答案：D
5. 如图2所示，电路两端电压U保持不变，滑动变阻器R的全阻值与R2的阻值均为20 Ω，电阻R1的阻值为5 Ω。在滑动变阻器R的滑片P由a向b滑动的过程中，以下判断错误的是( )
A．干路中电流不断增大 图2
B．R1上消耗的电功率不断增大
C．R1上消耗的电功率不断减小
D．R2上消耗的电功率不断减小
解析：滑片由a向b滑动时接入电路的电阻R变小，R并变小，R总变小，电路中的总电流变大，R1两端电压变大，消耗的电功率变大；并联部分电压变小，R2消耗的电功率变小。故选项A、B、D正确。
答案：C
6．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，经过相同的时间，则以下判断错误的是( )
A．电炉放热与电动机放热相等
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．电动机消耗的功率大于电炉的功率
解析：电炉属于纯电阻用电器，电动机属于非纯电阻用电器。对于电炉有：U＝IR，放热Q＝I2Rt，消耗功率P＝I2R；对于电动机有：U′>IR，放热Q′＝I2Rt，消耗功率P′＝U′I>I2R，所以A、B、D项正确。
答案：C
7．如图3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∶1 B．4∶1∶1
C．1∶4∶4 D．1∶2∶2 图3
解析：对R2、R3，由P＝U2/R知R2∶R3＝1∶1，对R1、R2由P＝I2R；I1＝2I2，所以R1∶R2＝I∶I＝1∶4，C选项正确。
答案：C
8．如图4所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M的内阻也是0.2 Ω，线路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是( )
A．72% B．28%
C．55.6% D．44.4%
解析：电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的电热功率 图4
P热＝I2(R＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝×100%＝44.4%。
答案：D
9．两用电器A和B上分别标有“110 V 12.1 Ω”和“110 V 6.05 Ω”。现将A、B串联接在电压为220 V的电源两端，电源内阻不计，且A和B均为电阻元件。试计算用电器A和B的实际功率，并说明哪一个用电器可能被烧毁。
解析：用电器A、B串联后，R总＝RA＋RB＝18.15 Ω，总电流I＝＝ A。PA＝I2RA＝×12.1 W≈1 778 W>P额A＝ W＝1 000 W；PB＝I2RB＝×6.05 W≈889 W
10. 某一用直流电动机提升重物的装置，如图5所示，重物质量m＝50 kg，电源的电压为U＝110 V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以v＝0.90 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，
由此可知电动机线圈的电阻R为多少？ 图5
解析：电动机消耗的总能量一部分转化为重物的机械能，一部分转化为内能，故P电＝P机＋P热，
其中P电＝UI，P机＝mgv，P热＝I2R
所以有IU＝mgv＋I2R
所以R＝＝4.4 Ω。
答案：4 .4 Ω