人教版物理选修3-1 同步练习：第2章 第5节 焦耳定律

第5节　焦耳定律
电功和电功率
1.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯,各自在额定电压下正常工作了相同的时间.比较它们产生的热量,结果是(　B　)
A.电风扇最多
B.电烙铁最多
C.日光灯最多
D.一样多
解析:在三种用电器中,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能,故选项B正确.
2.(2016扬州中学期中)当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3
C,消耗的电能为0.9
J.为在相同时间内使0.6
C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是(
D
)
A.3
V,1.8
J
B.3
V,3.6
J
C.6
V,1.8
J
D.6
V,3.6
J
解析:根据公式W=Uq可知,当通过该电阻的电荷量为0.3
C,消耗的电能为0.9
J时,电阻的两端电压为3
V,此时的电流为I;若在相同时间内使0.6
C的电荷量通过该电阻,表明后者的电流是前者的二倍,则说明后者的电压也是前者的二倍,即在其两端需加的电压为3
V×2=6
V,消耗的电能为W=6
V×0.6
C=3.6
J,选项D正确.
3.
(2016惠州市期末)粗细均匀的金属环上,A,B,C,D四点把其周长四等分,如图所示,当A,C点接入电路中时,圆环消耗的电功率为P;当A,D点接入电路中时,圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)(　A　)
A.4P/3
B.3P/4
C.P
D.3P
解析:设电源的电动势为E,金属环每一等份的电阻为R,则当A,C点接入电路中时总电阻R1=R.当A,D点接入电路中时总电阻R2==,由功率公式P=,U=E,得到P2∶P1=R1∶R2=4∶3,又P1=P,得到P2=.选项A正确.
焦耳定律的理解和应用
4.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上,若要产生相等的热量,则两种方法所需的时间之比t串∶t并为(　C　)
A.1∶1
B.2∶1
C.4∶1
D.1∶4
解析:设每根电热丝电阻为R,则R串=2R,R并=.由Q=W=t得t串∶t并=4∶1.
5.有两个灯泡,L1标有“6
V,3
W”的字样,L2没有标记.测得L2电阻为6
Ω,把它们串联在电路中,两灯均正常发光,那么L2额定电压和额定功率分别是(　D　)
A.
12
V,3
W
B.
12
V,1.5
W
C.
9
V,3
W
D.
3
V,1.5
W
解析:灯泡L1的额定电流为I=0.5
A,由于灯泡L2与灯泡L1串联,二者电流相同,由U=IR可得L2的额定电压为3
V,由P=I2R可得,L2的额定功率为1.5
W,故选项D正确.
非纯电阻电路的分析
6.
如图所示,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的直流电源两端,灯泡正常发光,则(　C　)
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
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,则电解槽消耗的电功率P=P灯=60
W,选项A错误,C正确;电解槽的发热功率P热=I2R内≈1.3
W,选项B错误;整个电路消耗的总功率P总=220×
W=120
W,选项D错误.
7.
(2015武汉调研)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　)
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
解析: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=55
Ω,选项A正确;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;当电吹风吹热风时,电热丝每秒消耗的电能为880
J,选项C错误;当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120
J,选项D错误.
8.
(2016宁德市一级达标中学期中联考)在如图所示的电路中,a,b两端电压U恒为8
V,灯泡L标有“3
V　6
W”字样,电动机线圈的电阻RM=1
Ω.若灯泡恰能正常发光,则下列说法正确的是(　C　)
A.电动机的热功率为25
W
B.电动机的输入功率为16
W
C.电动机的输出功率为6
W
D.整个电路消耗的电功率为10
W
解析:标有“3
V　6
W”字样的灯泡L恰能正常发光,流过灯泡和电动机的电流为I==2
A,则电动机的热功率为P热=I2RM=4
W,选项A错误;电动机的输入功率为P入=I(U-U灯)=10
W,选项B错误;电动机的输出功率为P入-P热=6
W,选项C正确;整个电路消耗的电功率为P=IU=16
W,选项D错误.
9.(2016孝感高中期中)机动车的尾气含有铅等大量有害物质,并且也是造成地球“温室效应”的重要因素之一.电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素,正在逐渐被人们接受.某国产品牌电动汽车的铭牌如下,已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压,则下列说法正确的是(　D　)
规格
后轮驱动直流电动机
车型:60″电动汽车
电动机额定输出功率:1
675
W
整车质量:400
kg
额定转速:600
r/min
蓄电池(容量It=800
A·h,输出电压:约为36
V)
额定工作电压/电流:36
V/50
A
A.电动汽车正常工作时消耗的电功率为1
675
W
B.电动机的内阻为0.72
Ω
C.蓄电池充满电后储存的电能约为2.88×104
J
D.充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为16
h
解析:电动机正常工作时消耗的电功率P电=U额I额=1
800
W,故选项A错误;电动机内阻的发热功率P热=P电-P出=(1
800-1
675)
W=125
W,则电动机内阻r==0.05
Ω,故选项B错误;蓄电池充满电后储存的电能W=IUt≈1.04×108
J,故选项C错误;在额定功率下连续行驶最长时间为t==16
h,故选项D正确.
10.(2016南昌二中月考)如图为A,B两灯泡的IU图像.把它们串联接在220
V的恒压电源上.根据图像,计算A,B两灯泡的实际功率分别约为(　D　)
A.48.4
W,22
W
B.22
W,48.4
W
C.50
W,170
W
D.5
W,17
W
解析:两灯串联接在220
V的电压下,则可知两灯电流相等,且总电压为220
V,则由图可知,电流约为0.1
A,灯泡A的电压为50
V,灯泡B的电压约为170
V;则由P=IU可知,灯泡A的功率约为5
W,灯泡B的功率约为17
W,故选项D正确.
11.(2016兰州一中期中)一台小型电动机在380
V电压下正常工作时,能将30
kg的货物在30
s内匀速提升30
m,通过它的电流是1
A.除电动机线圈生热,其他能量损失不计,求在此过程中:(g取10
m/s2)
(1)拉力对货物做功的功率;
(2)电动机的输出功率;
(3)电动机线圈所产生的热量.
解析:(1)货物匀速上升,故牵引力等于重力,故有
F=mg=30×10
N=300
N,
上升的速度为v=1
m/s,
故牵引力的功率为P=Fv=300×1
W=300
W.
(2)电动机的输出功率为300
W.
(3)由能量守恒定律可知
Q=IUt-mgh=(1×380×30-300×30)J=2
400
J.
答案:(1)300
W　(2)300
W　(3)2
400
J
(教师备用)
【补偿题组】
1.(针对第5题)(2016雅安中学期中)如图所示电路中,三个相同的灯泡额定功率是40
W,在不损坏灯泡的情况下,这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过(　B　)
A.40
W
B.60
W
C.80
W
D.120
W
解析:由电路图可知,IL3=2IL2=2IL1,则L3消耗的功率最大,当L3消耗的功率是40
W时,根据P=I2R可知,L1,L2各消耗功率10
W,则电路消耗的总功率为60
W,故选项B正确.　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　
2.(针对第8题)如图所示,厚薄均匀的矩形金属片,边长ab=10
cm,
bc=5
cm,当A与B之间接入的电压为U时,电流为1
A,若C与D间接入的电压为U时,其电流为(　A　)
A.4
A
B.2
A
C.0.5
A
D.0.25
A
解析:设金属片的厚度为m,则接A,B时R1=ρ·=ρ·;接C,D时,R2=ρ·;所以=,又电压不变,得I2=4I1=4
A.选项A正确.
3.(针对第11题)(2016银川一中期中)如图所示,电路两端电压U恒为28
V,电灯上标有“6
V,12
W”字样,直流电动机线圈电阻R=2
Ω.若电灯恰能正常发光,且电动机能运转,求:
(1)流过电灯的电流是多大
(2)电动机两端的电压是多大
(3)电动机输出的机械功率.
解析:(1)灯泡正常发光,电路中的电流为
I==
A=2
A.
(2)电动机两端的电压为U1=U-UL=28
V-6
V=22
V.
(3)电动机的总功率为P总=IU1=2×22
W=44
W
电动机的热功率为P热=I2R=22×2
W=8
W
所以电动机的输出功率为
P出=P总-P热=(44-8)W=36
W.
答案:(1)2
A　(2)22
V　(3)36
W