2018年高中物理第3章恒定电流第3节焦耳定律随堂演练巩固提升鲁科版选修3_1

第3节 焦耳定律
[随堂检测]
1．(2018·宁夏育才中学期末)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是(　　)
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．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，UI＞I2R
D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
解析：选A．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，A错误；公式W＝UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路，当为纯电阻电路时，根据欧姆定律I＝，可以推到出W＝I2Rt，W＝t，所以W＝I2Rt，W＝t只能适用于纯电阻电路，B正确；在不是纯电阻的电路中，UI表示的是总功率的大小，而I2R只是电路中发热功率，还有对外做功的功率的大小，所以UI＞I2R，所以C正确；焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，D正确．
2．(2018·广西陆川中学高二月考)额定电压、额定功率相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下工作了相同时间，比较它们产生的热量，结果是(　　)
A．电风扇最多　　　　　　　 B．电烙铁最多
C．日光灯最多 D．一样多
解析：选B．电风扇，电烙铁和日光灯额定电压、额定功率相同，相同时间内消耗的电能相等，而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能，日光灯消耗的电能大部分转化为光能，电烙铁消耗的电能全部转化为内能，所以产生的热量电烙铁最多．故选B．
3.如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法中错误的是(　　)
A．通过电动机的电流为10 A
B．电动机的输入功率为20 W
C．电动机的热功率为4 W
D．电动机的输出功率为16 W
答案：A
4．如图所示，两个不同的电烙铁，其中甲的规格的“220 V，800 W”，乙的规格为“220 V，1 600 W”．则当两电烙铁分别接通，其通过的电流分别为I1＝0.4 A，I2＝0.2 A时，分别工作t1＝10 s，t2＝20 s后释放的热能为多少？
解析：由P＝得R＝，
故R甲＝ Ω＝60.5 Ω
R乙＝ Ω＝30.25 Ω，
由焦耳定律Q＝I2Rt得
Q甲＝IR甲t1＝(0.4)2×60.5×10 J＝96.8 J，
Q乙＝IR乙t2＝(0.2)2×30.25×20 J＝24.2 J.
答案：96.8 J　24.2 J
[课时作业]
一、单项选择题
1．(2018·甘肃天水一中高二月考)下列家用电器在工作时，主要利用电流热效应的是(　　)
A．电熨斗　　　　　　　 B．电冰箱
C．吸尘器 D．电风扇
解析：选A．电熨斗是利用了电流的热效应来产生热量的，故A正确．电冰箱利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应．故B错误．吸尘器工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，选项C错误．电风扇主要是把电能转化为机械能，是利用了电流的磁效应，故D错误．
2．下列说法正确的是(　　)
A．家庭生活中，常说的“1度”电，指的是电功率的单位
B．功率是1千瓦的空调正常工作一个小时所消耗的电功是1度
C．1度等于1 000焦耳
D．1度等于3.6×106瓦
解析：选B．“度”是电功的单位，1 度＝1 kW·h＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J，故A、C、D错误．功率为1 千瓦的空调正常工作1个小时消耗的电功为W＝Pt＝1 kW·h＝1度，故B正确．
3．电功率的计算公式P＝中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于(　　)
A．计算电冰箱的功率 B．计算电风扇的功率
C．计算电烙铁的功率 D．计算洗衣机的功率
解析：选C．公式P＝是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，A、B、D错误．
4．两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“100 Ω　10 W”和“20 Ω　40 W”，则它们的额定电流之比为(　　)
A．∶5 B．∶20
C．∶10 D．1∶2 000
解析：选C．由公式P＝I2R得：I＝，所以I1∶I2＝∶10.
5．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
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：选C．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＝，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≈1.3 W，B错；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错．
6．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(　　)
A．3 V，1.8 J B．3 V，3.6 J
C．6 V，1.8 J D．6 V，3.6 J
答案：D
二、多项选择题
7．一台电动机，线圈电阻为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为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．电动机线圈产生的热量为I2Rt
D．电动机线圈产生的热量为U2t/R
答案：AC
8．一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：选ABD．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＝UI>I2R.
9．如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的绕组的电阻R2＝10 Ω.当开关打开时，电流表的示数是0.5 A，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　　)
A．I＝1.5 A B．I＜1.5 A
C．P＝15 W D．P＜15 W
解析：选BD．电路两端的电压为：U＝I1R1＝0.5 A×20 Ω＝10 V．电动机是非纯电阻用电器，UI2＞IR2，所以I2＜＝1 A．电流表的示数I＝I1＋I2＜1.5 A，A错误、B正确．电路总功率为P＝U(I1＋I2)＜15 W，C错误、D正确．
10．(2018·河北石家庄市期末联考)表格中是一辆电动自行车的部分技术指标，参考表中数据判断以下说法正确的是(　　)
载重
电源输出电压
充电时间
电动机额定输出功率
电动机额定工作电压和电流
80 kg
≥36 V
6～8 h
180 W
36 V/6 A
A．自行车每秒钟消耗的电能为216 J
B．电动机每秒钟消耗的电能为180 J
C．电动机的内电阻为6 Ω
D．电动机的内电阻为1 Ω
解析：选AD．电动机每秒消耗的电能W＝UIt＝36 V×6 A×1 s＝216 J，则自行车每秒消耗的电能是216 J，故A正确，B错误；电动机的热功率PQ＝P－P出＝UI－P出＝36 V×6 A－180 W＝36 W，PQ＝I2r，则电动机内阻r＝1 Ω，故C错误，D正确．
三、非选择题
11．(1)一只规格为“220 V　2 000 W”的电炉，求正常工作时的电阻．
(2)若电网电压为200 V，求电炉的实际功率．
(3)在220 V电压下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电炉一个月要消耗多少度电？(一个月＝30天)
解析：(1)设电炉电阻为R，由P＝得
R＝＝ Ω＝24.2 Ω.
(2)当电压为U′＝200 V时，电炉的实际功率为
P′＝≈ W≈1 653 W.
(3)在220 V的电压下，一个月消耗电能
W＝Pt＝2×30×2 kW·h＝120 kW·h＝120度．
答案：(1)24.2 Ω　(2)1 653 W　(3)120度
12．(2018·河南南阳一中高二月考)直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用．如图所示，一直流电动机M和电灯L并联之后接在直流电源上，电动机内阻r′＝0.5 Ω，电灯灯丝电阻R＝9 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω.开关S闭合，电动机正常工作时，电压表读数为 9 V．求：
(1)流过电源的电流．
(2)流过电动机的电流．
(3)电动机对外输出的机械功率．
解析：(1)电源的输出电压：U＝E－Ir，则有I＝
代入解得：I＝3 A．
(2)对灯泡：I灯＝＝1 A
电动机与灯泡并联，则电动机的电流
I电＝I－I灯＝3 A －1 A＝2 A．
(3)根据能量转化与守恒定律得，电动机的输出功率
P出＝UI电－Ir′
代入解得，P出＝16 W.
答案：(1)3 A　(2)2 A　(3)16 W