焦耳定律同步练习
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2.5焦耳定律同步练习
1.计算用电量时，常用的单位是“度”，对此，下列说法中正确的是 ( )
A．1度等于3.6×103kW·h
B．1度等于3.6×106J
C．“度”是电功率的单位
D．“度”是电功的单位
答案：BD
解析：“度”是电功的单位，1度等于1kW·h，而1kW·h＝3.6×106J，故选项B、D正确．
2．(2009·泰安模拟)有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V,60W”．现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( )
A．日光灯最多 B．电烙铁最多
C．电风扇最多 D．一样多
答案：B
解析：电烙铁是纯电阻用电器．即以发热为目的，电流通过它就是用来产热．而日光灯和电风扇是非纯电阻电路，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)．综上所述，只有B正确．
3．小明家的保险丝突然熔断，不可能的原因是 ( )
A．家用电器的总功率过大
B．导线绝缘皮损坏，火线、零线直接接触，造成短路
C．火线断路
D．灯座里的电线发生短路
答案：C
解析：保险丝熔断是由于电路的电流过大造成的，用电功率过大和电路中有短路都是原因之一．因此，选项A、B、D都有可能造成电路中的电流过大使保险丝熔断．火线断路，电路中没有电流通过，不可能使保险丝熔断，故正确答案应选C
4．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V,40W”的灯泡，下列说法正确的是( )
A．接在110V的电路上时的功率为20W
B．接在110V的电路上时的功率为10W
C．接在440V的电路上时的功率为160W
D．接在220V的电路上时的功率为40W
答案：BD
解析：由P额＝得灯泡的电阻R＝Ω＝1210Ω
∴电压为110V时，P＝＝W＝10W
电压为440V时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P＝0.
5．如图为常见的家用电器，关于它们正常工作时的电流，下列说法中合理的是( )
A．电风扇约为2A B．电冰箱约0.7A
C．电饭煲约0.08A D．微波炉约100A
答案：B
解析：本题考查日常生活中常见的家用电器：把电能转化为热能的电器是大功率电器，一般在几百瓦到几千瓦左右；电风扇功率比较小，一般在十几瓦左右；冰箱功率在几百瓦左右．
6．如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是 ( )
A．P＝I2R B．P＝
C．P＝IU D．P＝
答案：C
7．(2009·上海嘉定一模)一个标有“12V”字样，功率未知的灯泡，测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系如图所示，利用这条图线计算：
(1)在正常发光情况下，灯泡的电功率P＝________W.
(2)若一定值电阻与灯泡串联，接在20V的电压上，灯泡能正常发光，则串联电阻的阻值为________Ω.
答案：24,4
8．有一起重机用的是直流电动机，如图所示，其内阻r＝0.8Ω，线路电阻R＝10Ω，电源电压U＝150V，伏特表的示数为110V，求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入到电动机的功率P入；
(3)电动机的发热功率Pr，电动机输出的机械功率．
答案：(1)4A (2)440W (3)12.8W；427.2W
解析：(1)I＝＝A＝4A
(2)P入＝U′I＝110×4W＝440W
(3)Pr＝I2r＝42×0.8W＝12.8W
P机＝P入－Pr＝(440－12.8)W＝427.2W
1.(2009·济南模拟)一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如表所示．根据表中所提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为 ( )
额定容量 54L 最高水温 75℃
额定功率 1 500W 额定压力 0.7MPa
额定电压 220V 电器类别 Ⅰ类
A.6.8A B．0.15A
C．4.4A D．0.23A
答案：A
解析：由P＝UI，可知该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：I＝＝A≈6.8A，故选A正确．
2．用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts，如果不考虑煮水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么 ( )
A．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2ts
B．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4ts
C．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4ts
D．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要16ts
答案：BD
解析：由公式Q＝t，煮沸一壶水所需的热量为Q＝tJ.当电压变为原来的时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4ts，答案B正确．当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16ts，答案D正确．
3．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为 ( )
A．30W B．20W
C．15W D．10W
答案：C
解析：接成后电路如右图，其中L3两端电压最高，它消耗的电功率为10W时，因L1与L2串联，且电阻相等，则分配在L1与L2两灯电压都是灯L3两端电压的一半．
∴P1＝P2＝＝＝＝W＝2.5W
则整个电路消耗的功率P＝P1＋P2＋P3＝(2.5＋2.5＋10)W＝15W.
4．某同学在家中测算电冰箱的月耗电，他将家中其他用电器断开，只使用电冰箱，观察电度表转盘的转动情况，测得冰箱制冷时，转盘每12s转动一圈；保温时，每120s转动一圈．电度表上标明“每千瓦时转2000圈”．该同学还测得冰箱每小时制冷10min，保温50min.若按每月30天计，则该冰箱月耗电为________度．
答案：27
5．在长时间使用电烙铁的过程中，当暂时不使用时，如果断开电源，电烙铁将会很快变凉，再次使用时温度不能及时达到要求，如果不断开电源，烙铁头容易“烧死”且浪费电能．因此，实验室内常用的电路如图所示，其中RL为白炽灯泡，R为电烙铁．暂时不用电烙铁时，断开开关S，再次使用时闭合开关S.这样既能起到预热作用，又能保护电烙铁和节省电能．试用你学过的电学知识说明其道理．
答案：暂时不用烙铁时，断开S，RL与R串联后接在电路中，整个电路电阻较大，消耗的电功率较小，同时又使R保持预热状态；需用烙铁时，接通S，电烙铁在额定电压下工作，很快升温．
6．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表
质量为M＝70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力Ff恒为车和人总重的k＝0.02倍．取g＝10m/s2，求：
(1)此车电机在额定电压下正常工作的效率．
(2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度．
(3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v1＝1.0m/s时，人骑车的加速度．
答案：(1)85.7% (2)6.0m/s (3)1.0m/s2
解析：(1)由表可知，电机的额定电压为U0＝40V、额定电流为I0＝3.5A，所以电机正常工作时输入功率为P入＝U0I0＝140W
又因电机的输出功率为P出＝120W，所以电机的效率为η＝＝85.7%
(2)行驶时所受阻力为Ff＝k(M＋m)g式中m为车的质量．
当达到最大速度vmax时，应有P出＝Ffvmax，
所以最大速度vmax＝＝6.0m/s.
(3)当车速为v1＝1.0m/s时，牵引力F＝＝120N.
设此时车的加速度为a，根据牛顿第二定律F－Ff＝(M＋m)a，解得a＝1.0m/s2.
7．保护自然环境，开发绿色能源，实现旅游与环境的协调发展．
(1)“天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊”，描绘的是________系统的美景．若过度放牧或不合理开发利用，则易导致________．
(2)某植物园的建筑屋顶装有太阳能发电系统，用来满足园内用电需求．已知该发电系统的输出功率为1.0×105W、输出电压为220V.求：
①按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？
②该太阳能发电系统除了向10台1 000W的动力系统正常供电外，还可以同时供园内多少盏额定功率为100W、额定电压为220V的照明灯正常工作？
③由于发电系统故障，输出电压降为110V.此时每盏额定功率为100W、额定电压为220V的照明灯消耗的功率是其正常工作时的多少倍？
答案：(1)见解析 (2)①E＝2.19×105kW·h ②900 ③P2＝
解析：(1)草原生态 草原沙漠化(或草原退化)
(2)①P＝1.0×105W
t＝365×6h
E＝Pt＝2.19×105kW·h或E＝7.884×1011J
②900盏．
③设P1和U1分别为照明灯正常工作时的功率和电压，P2和U2分别为供电系统发生故障后照明灯的实际功率和电压，有
P＝，P2＝＝
1.计算用电量时，常用的单位是“度”，对此，下列说法中正确的是 ( )
A．1度等于3.6×103kW·h
B．1度等于3.6×106J
C．“度”是电功率的单位
D．“度”是电功的单位
答案：BD
解析：“度”是电功的单位，1度等于1kW·h，而1kW·h＝3.6×106J，故选项B、D正确．
2．(2009·泰安模拟)有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V,60W”．现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( )
A．日光灯最多 B．电烙铁最多
C．电风扇最多 D．一样多
答案：B
解析：电烙铁是纯电阻用电器．即以发热为目的，电流通过它就是用来产热．而日光灯和电风扇是非纯电阻电路，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)．综上所述，只有B正确．
3．小明家的保险丝突然熔断，不可能的原因是 ( )
A．家用电器的总功率过大
B．导线绝缘皮损坏，火线、零线直接接触，造成短路
C．火线断路
D．灯座里的电线发生短路
答案：C
解析：保险丝熔断是由于电路的电流过大造成的，用电功率过大和电路中有短路都是原因之一．因此，选项A、B、D都有可能造成电路中的电流过大使保险丝熔断．火线断路，电路中没有电流通过，不可能使保险丝熔断，故正确答案应选C
4．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V,40W”的灯泡，下列说法正确的是( )
A．接在110V的电路上时的功率为20W
B．接在110V的电路上时的功率为10W
C．接在440V的电路上时的功率为160W
D．接在220V的电路上时的功率为40W
答案：BD
解析：由P额＝得灯泡的电阻R＝Ω＝1210Ω
∴电压为110V时，P＝＝W＝10W
电压为440V时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P＝0.
5．如图为常见的家用电器，关于它们正常工作时的电流，下列说法中合理的是( )
A．电风扇约为2A B．电冰箱约0.7A
C．电饭煲约0.08A D．微波炉约100A
答案：B
解析：本题考查日常生活中常见的家用电器：把电能转化为热能的电器是大功率电器，一般在几百瓦到几千瓦左右；电风扇功率比较小，一般在十几瓦左右；冰箱功率在几百瓦左右．
6．如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是 ( )
A．P＝I2R B．P＝
C．P＝IU D．P＝
答案：C
7．(2009·上海嘉定一模)一个标有“12V”字样，功率未知的灯泡，测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系如图所示，利用这条图线计算：
(1)在正常发光情况下，灯泡的电功率P＝________W.
(2)若一定值电阻与灯泡串联，接在20V的电压上，灯泡能正常发光，则串联电阻的阻值为________Ω.
答案：24,4
8．有一起重机用的是直流电动机，如图所示，其内阻r＝0.8Ω，线路电阻R＝10Ω，电源电压U＝150V，伏特表的示数为110V，求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入到电动机的功率P入；
(3)电动机的发热功率Pr，电动机输出的机械功率．
答案：(1)4A (2)440W (3)12.8W；427.2W
解析：(1)I＝＝A＝4A
(2)P入＝U′I＝110×4W＝440W
(3)Pr＝I2r＝42×0.8W＝12.8W
P机＝P入－Pr＝(440－12.8)W＝427.2W
1.(2009·济南模拟)一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如表所示．根据表中所提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为 ( )
额定容量 54L 最高水温 75℃
额定功率 1 500W 额定压力 0.7MPa
额定电压 220V 电器类别 Ⅰ类
A.6.8A B．0.15A
C．4.4A D．0.23A
答案：A
解析：由P＝UI，可知该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：I＝＝A≈6.8A，故选A正确．
2．用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts，如果不考虑煮水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么 ( )
A．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2ts
B．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4ts
C．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4ts
D．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要16ts
答案：BD
解析：由公式Q＝t，煮沸一壶水所需的热量为Q＝tJ.当电压变为原来的时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4ts，答案B正确．当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16ts，答案D正确．
3．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为 ( )
A．30W B．20W
C．15W D．10W
答案：C
解析：接成后电路如右图，其中L3两端电压最高，它消耗的电功率为10W时，因L1与L2串联，且电阻相等，则分配在L1与L2两灯电压都是灯L3两端电压的一半．
∴P1＝P2＝＝＝＝W＝2.5W
则整个电路消耗的功率P＝P1＋P2＋P3＝(2.5＋2.5＋10)W＝15W.
4．某同学在家中测算电冰箱的月耗电，他将家中其他用电器断开，只使用电冰箱，观察电度表转盘的转动情况，测得冰箱制冷时，转盘每12s转动一圈；保温时，每120s转动一圈．电度表上标明“每千瓦时转2000圈”．该同学还测得冰箱每小时制冷10min，保温50min.若按每月30天计，则该冰箱月耗电为________度．
答案：27
5．在长时间使用电烙铁的过程中，当暂时不使用时，如果断开电源，电烙铁将会很快变凉，再次使用时温度不能及时达到要求，如果不断开电源，烙铁头容易“烧死”且浪费电能．因此，实验室内常用的电路如图所示，其中RL为白炽灯泡，R为电烙铁．暂时不用电烙铁时，断开开关S，再次使用时闭合开关S.这样既能起到预热作用，又能保护电烙铁和节省电能．试用你学过的电学知识说明其道理．
答案：暂时不用烙铁时，断开S，RL与R串联后接在电路中，整个电路电阻较大，消耗的电功率较小，同时又使R保持预热状态；需用烙铁时，接通S，电烙铁在额定电压下工作，很快升温．
6．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表
质量为M＝70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力Ff恒为车和人总重的k＝0.02倍．取g＝10m/s2，求：
(1)此车电机在额定电压下正常工作的效率．
(2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度．
(3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v1＝1.0m/s时，人骑车的加速度．
答案：(1)85.7% (2)6.0m/s (3)1.0m/s2
解析：(1)由表可知，电机的额定电压为U0＝40V、额定电流为I0＝3.5A，所以电机正常工作时输入功率为P入＝U0I0＝140W
又因电机的输出功率为P出＝120W，所以电机的效率为η＝＝85.7%
(2)行驶时所受阻力为Ff＝k(M＋m)g式中m为车的质量．
当达到最大速度vmax时，应有P出＝Ffvmax，
所以最大速度vmax＝＝6.0m/s.
(3)当车速为v1＝1.0m/s时，牵引力F＝＝120N.
设此时车的加速度为a，根据牛顿第二定律F－Ff＝(M＋m)a，解得a＝1.0m/s2.
7．保护自然环境，开发绿色能源，实现旅游与环境的协调发展．
(1)“天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊”，描绘的是________系统的美景．若过度放牧或不合理开发利用，则易导致________．
(2)某植物园的建筑屋顶装有太阳能发电系统，用来满足园内用电需求．已知该发电系统的输出功率为1.0×105W、输出电压为220V.求：
①按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？
②该太阳能发电系统除了向10台1 000W的动力系统正常供电外，还可以同时供园内多少盏额定功率为100W、额定电压为220V的照明灯正常工作？
③由于发电系统故障，输出电压降为110V.此时每盏额定功率为100W、额定电压为220V的照明灯消耗的功率是其正常工作时的多少倍？
答案：(1)见解析 (2)①E＝2.19×105kW·h ②900 ③P2＝
解析：(1)草原生态 草原沙漠化(或草原退化)
(2)①P＝1.0×105W
t＝365×6h
E＝Pt＝2.19×105kW·h或E＝7.884×1011J
②900盏．
③设P1和U1分别为照明灯正常工作时的功率和电压，P2和U2分别为供电系统发生故障后照明灯的实际功率和电压，有
P＝，P2＝＝