3.3 焦耳定律 同步练习（含答案解析） (5)

3.3
焦耳定律
同步练习
一、选择题(本题包括9小题，每小题6分，共54分)
1．关于电功W和电热Q的说法正确的是(　　)
A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q
B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q
C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立
D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立
解析：W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，B对，A、C、D错．
答案：B
2．一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R，其额定电压是U，额定功率是P，那么它正常工作时的电流(　　)
A．等于P/U，且大于U/R
B．等于P/U，且小于U/R
C．等于P/R，也等于U/R
D．不等于P/U，但等于U/R
解析：对电动机额定功率P＝UI，故正常工作时的电流I＝，因P＝UI＝I2R＋P输出，故UI>I2R，所以I<，只有B正确．
答案：B
3．一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，在相同时间内
(　　)
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，电动机属于非纯电阻．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＝IU
>I2R.
答案：ABD
4.图1中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U，测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是(　　)
A．I2R
B．U2/R
C．UI
D．UI－I2R
图1
解析：选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，功率P＝UI总是适用的，C选项正确．
答案：C
5.如图2所示，有一内电阻为4.4
Ω的电解槽和一盏标有“110
V　60
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
W
B．电解槽的发热功率为60
W
图2
C．电解槽消耗的电功率为60
W
D．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I＝I灯＝
A，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60
W，C对，A错；电解槽的发热功率P热＝I2R内＝1.3
W，B错；整个电路消耗的总功率P总＝220×
W＝120
W，D错．
答案：C
6．把六个相同的小灯泡接成如图3甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　)
图3
A．P甲＝P乙
B．P甲＝3P乙
C．P乙＝3P甲
D．P乙>3P甲
解析：设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12×3I＝36I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12×I＝12I，故有P甲＝3P乙，B正确．
答案：B
7．图4为甲、乙两灯泡的I－U图象，根据图象，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220
V的电路中，实际发光的功率约为(　　)
图4
A．15
W、30
W
B．30
W、40
W
C．40
W、60
W
D．60
W、100
W
解析：由题图中可知：当U＝220
V时，I甲＝0.18
A，I乙＝0.27
A．则P甲＝UI甲≈40
W，P乙＝UI乙≈60
W，故C选项正确．
答案：C
8．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图5所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是(　　)
A．通电后其功率先增大后减小
图5
B．通电后其功率先减小后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1～T2的某一值不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1或T2不变
解析：根据PTC元件的电阻率随温度变化的曲线可知，在0℃时，它的电阻较小，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大后变小．家用电热灭蚊器的温度应保持在T1至T2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，因为如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度又会升上去，所以本题正确答案为A、C.
答案：AC
9.如图6所示的电路中，输入电压U恒为12
V，灯泡L上标有“6
V,12
W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.50
Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是(　　)
A．电动机的输入功率为12
W
图6
B．电动机的输出功率为12
W
C．电动机的热功率为2.0
W
D．整个电路消耗的电功率为22
W
解析：灯泡L正常发光，则IL＝＝2
A，所以电路中的电流I＝2
A，故整个电路消耗的总功率P总＝UI＝24
W，D错．电动机的输入功率等于P总－P灯＝12
W，A对，B错．电动机的热功率P热＝I2RM＝2.0
W，C对．
答案：AC
二、非选择题(本题包括3小题，共46分)
10．(15分)规格为“220
V　36
W”的排气扇，线圈的电阻为40
Ω，求接上220
V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热功率分别为多少？
解析：排气扇正常工作的电流I＝＝
A≈0.16
A，发热功率P热＝I2R＝0.162×40
W≈1
W.
转化为机械能的功率P机＝P－P热＝36
W－1
W＝35
W.
答案：35
W　1
W
11．(15分)环保汽车在2008年奥运会场馆服务．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103
kg.当它在水平路面上以v＝36
km/h的速率匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50
A，电压U＝300
V．在此行驶状态下：
(1)求驱动电机的输入功率P电；
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值(g取10
m/s2)．
解析：(1)驱动电机的输入功率P电＝IU＝1.5×104
W.
(2)在匀速行驶时，P机＝0.9P电＝Fv＝Ffv，得Ff＝＝1.35×103
N，
汽车所受阻力与车重之比＝0.045.
答案：(1)1.5×104
W　(2)0.045
12．(16分)如图7是家用电饭煲的电路图．将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“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1/9，
电流为1.40
A，已知分压电阻的阻值是R＝100
Ω.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．
图7
解析：(1)电阻R两端的电压为
UR＝IR＝1.40×100
V＝140
V.
(2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则()2r＝·，解得：r＝50
Ω.
所以电源电压为U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50)
V＝210
V.
(3)电热丝的额定功率为P＝＝
W＝882
W.
答案：(1)140
V　(2)210
V　(3)882
W