2.6 电功和电热、焦耳定律、电阻定律 提高 巩固练习 word版含答案
文档属性
| 名称 | 2.6 电功和电热、焦耳定律、电阻定律 提高 巩固练习 word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 665.5KB | ||
| 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 | 2019-05-06 15:25:49 | ||
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文档简介
【巩固练习】
一、选择题
1．加在某电动机上的电压是U（V），电动机消耗的电功率为P（W），电动机线圈的电阻为r（Ω），则电动机线圈上消耗的电热功率为（ ）
A．P B． C． D．
2．如图所示，电阻R1=20Ω，电动机线圈的阻值R2=10Ω．当开关打开时，电流表的示数是I0=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
3．超导材料电阻率恰变为零的温度称为临界温度．1987年我国科学家发现了临界温度为90 K的高温超导材料．利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（ ）
A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW
4．如图所示的电路中，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定的电压，它们都正常发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，发生的现象是（ ）
A．L1亮度不变，L2变暗
B．L1变暗，L2变亮
C．电路消耗的总功率变小
D．流过滑动变阻器的电流变小
5．如图所示，在输入电压U恒定的电路上，将用电器L接在AB两端时消耗的功率是9 W，将它接在较远的CD两端时消耗的功率是4 W，则AC、BD两根输电线上消耗的功率为（ ）
A．1 W B．2 W C．5 W D．13 W
6．实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线，可用下列哪个图象来表示（ ）
7．在“测定金属的电阻率”的实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是（ ）
A．导线直径d的测量 B．电压U的测量
C．电流I的测量 D．导线长度的测量
8．在横截面积为S的粗细均匀铜导体中流过恒定电流I，铜的电阻率为，电子电荷量为e，则电子在铜导体中运动时受到的电场作用力为（ ）
A．0 B．Ie／S C．IS／e D．Ie／S
9．两根材料相同的均匀导线x和y，x长为，y长为2，串联的电路中，沿长度方向电势x和y，x长为，y长为2，串联在电路中时，沿长度方向电势变化如图所示，则x，y导线的横截面积比为之（ ）
A．2∶3 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶1
10．甲、乙两根保险丝均为同种材料制成，直径分别是d1=0.5 mm和d2=1 mm，熔断电流分别为2.0 A和6.0 A，把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是（ ）
A．6.0 A B．7.5 A C．10.0 A D．8.0 A
二、填空题
11．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性，现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．
（1）若用上述器材测量热敏电阻值随温度变化的特性，请你存图中的实物图上连线．
（2）实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据．
（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻R-t的关系式：R=________+________t（Ω）（保留3位有效数字）．
12．有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方（正方形）内圆，如图所示．此金属材料质量约为0.1 kg～0.2 kg，长约为30 cm，电阻约为10Ω．已知这种金属的电阻率为p，密度为0．因管线内径太小，无法直接测量，请根据下列提供的实验器材，设计一个实验方案测量其内径d。
A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表（600 mA 10Ω）
D．电流表（3 A 0.1Ω） E．电压表（3 V 6 kΩ）
F．滑动变阻器（2 kΩ 0.5 A） G．滑动变阻器（10Ω 2 A）
H．直流稳压电源（6 V 0.05Ω） Ⅰ．开关一个，带夹子的导线若干
（1）除待测金属材料外，应选用的实验器材有________（只填入代号字母）．
（2）在虚线框中画出你所设计的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．
（3）用已知的物理常量和所测的物理量，推导出计算金属管线内径d的表达式．
三、解答题
13．保护自然环境，开发绿色能源，实现旅游与环境的协调发展．某植物园的建筑层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1.0×105 W、输出电压为220 V．求：
（1）按平均每天太阳照射6 h计，该发电系统一年（按365天计）能输出多少电能？
（2）该太阳能发电系统除了向10台1000 W的动力系统正常供电外，还可以同时供园内多少盏功率100 W，额定电压为220 V的照明灯正常工作？
（3）由于发电系统故障，输出电压降为110 V，此时每盏功率为100 W、额定电压为220 V的照明灯消耗的功率是其正常工作时的多少倍？
14．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
规格 后轮驱动直流永磁毂电机
车型 26＂电动自行车 额定输出功率 120 W
整车质量 30 kg 额定电压 40 V
最大载重 120 kg 额定电流 3.5 A
质量为M=70 kg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=10 m／s2．求：
（1）此车的永磁毂电机在额定电压下正常工作的效率；
（2）仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，人骑自行车的最大速度；
（3）仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v1=1.0 rn／s时人骑车的最大加速度．
15. 某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R的阻值，使电动机无法转动，此时电流表和电压表的示数分别为0.2 A和0.3V。重新调节R的阻值，使电动机能够正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为1.0 A和6.0 V。（电流表、电压表均为理想电表）求：
（1）这台电动机的线圈电阻；
（2）电动机正常运转时的输出功率。
【答案与解析】【答案】
【解析】
一、选择题
1．【答案】 C
【解析】本题考查电功率．电热功率P热=I2r，因为P=IU，，所以．故正确答案为C．
2．【答案】 BD
【解析】由题意知，电路两端的电压U=R1I0=10 V，闭合开关后，当电压全部加在电动机的内阻上时，它的电流为1 A，但只有一部分电压加在电动机内阻上，所以I＜1.5 A，B对；同理电动机所消耗的功率也小于10 W，则电路消耗的电功率P＜15 W，D正确，故选B、D．
3．【答案】 A
【解析】因为超导体电阻为零，不损耗电功率，所以节约的电功率即是用普通材料时线路损耗的电功率，．故选A项。
4．【答案】 BCD
【解析】变阻器滑片向右滑动时阻值增大，并联部分的电阻变大，分得电压变大，所以L2两端电压增大，L2变亮，L1分得电压变小，L1变暗，A错，B对．因为滑动变阻器电阻变大，总电阻变大，由可知，U一定时，P减小，即电路总功率减小，C对．又因为总电阻增大，总电流减小，而L2电压变大，电流变大，所以流过变阻器的电流减小，D正确．故正确答案为B、C、D．
5．【答案】 B
【解析】设用电器电阻为R，接在AB和CD两端时的电压分别为U和U＇，由，，得。因此用电器接在CD两端时，输电线上降落的电压。则两根输出电线的总电阻。所以 。故选B。
6．【答案】 A
【解析】灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化．随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，I-U曲线上对应于原点连线的斜率必然越小，敞选A．
7．【答案】 A
【解析】式中，d的方次最大，故d对实验的准确性影响最大，A正确．
8．【答案】 B
【解析】取长度为的一段导体，导体中有电流I，导体处于非静电平衡状态，内部有场强，设场强为E，由电阻定律可得，导体的电阻，由欧姆定律可得导体两端的电压U=IR，再由电势差与电场强度的关系可得U=E，由以上三式可得电场强度E=I／S，电子在铜导体中受到的电场力为F=eE=Ie／S．
9．【答案】 B
【解析】本题考查电阻定律．由图象可知，Ux=6 V，Uy=4 V，由两导体串联时电流相同，得，而，，所以，则，故正确答案为B．
10．【答案】 B
【解析】本题考查电阻定律和并联电路电流特点的应用．因甲、乙两保险丝等长，由，知，当R1、R2并联时，令I1=2 A，则由I1R1=I2R2得I2=8 A＞6 A，故I1不能取2 A；令I2=6 A，则由I1R1=I2R2得I1=1.5 A＜2.0 A，故两者并联时，整个电路允许通过的最大电流I=I1+I2=7.5 A．故正确选项为B．
二、填空题
11．【答案】（1）实物连线图如图
（2）记录温度计的示数记录电压表的示数 （3）100 0.400
【解析】改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变，从图线知R与t成线性关系，且纵轴上截距（当t=0℃时）R=100Ω，斜率为ΔR／Δt=0.400，所以R=100+0.400t（Ω）．
12．【答案】（1）ABCEGHI （2）见解析 （3）
【解析】（1）已知R约为10Ω，I最大为，故选600 mA量程。又因为，，故用 外接法，选ABCEGHI。
（2）为精确测量，用分压式接法，如图所示。
（3）设长度为，截面外边长为a，电压为U，电流为I。电阻，截面积，故有，解得。
三、解答题
13．【答案】（1）7.884×1011 J或2.19×105 kW·h （2）900盏 （3）
14．【答案】（1）85.7％ （2）6.0 m／s（3）1.0 m／s。
【解析】（1）由表可知，电机的额定电压为U0=40 V，额定电流为I0=3.5 A，所以电机正常工作时输人功率为P入=U0I0=140 W．又因电机的输出功率为P出=120 W，所以电机的功率为．（2）行驶时所受阻力为f=k(M+m)g，式中m为车的质量．当达到最速度vm时，应有P出=fvm，所以最大速度．（3）当车速为v1=1.0 m／s时，牵引力．设此时车的加速度为n，根据牛顿第二定律F－f=(M+m)a，解得a=1.0 m／s2．
15. 【答案】 ⑴ ⑵
【解析】⑴当电动机停止转动时看作纯电阻元件，由欧姆定律得：
线圈电阻 ，
代入数据得 .
⑵当电动机恢复正常运转时，有：
. ①
. ②
. ③
由①、②、③式得：
.
代入数据得
.
一、选择题
1．加在某电动机上的电压是U（V），电动机消耗的电功率为P（W），电动机线圈的电阻为r（Ω），则电动机线圈上消耗的电热功率为（ ）
A．P B． C． D．
2．如图所示，电阻R1=20Ω，电动机线圈的阻值R2=10Ω．当开关打开时，电流表的示数是I0=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
3．超导材料电阻率恰变为零的温度称为临界温度．1987年我国科学家发现了临界温度为90 K的高温超导材料．利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（ ）
A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW
4．如图所示的电路中，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定的电压，它们都正常发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，发生的现象是（ ）
A．L1亮度不变，L2变暗
B．L1变暗，L2变亮
C．电路消耗的总功率变小
D．流过滑动变阻器的电流变小
5．如图所示，在输入电压U恒定的电路上，将用电器L接在AB两端时消耗的功率是9 W，将它接在较远的CD两端时消耗的功率是4 W，则AC、BD两根输电线上消耗的功率为（ ）
A．1 W B．2 W C．5 W D．13 W
6．实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线，可用下列哪个图象来表示（ ）
7．在“测定金属的电阻率”的实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是（ ）
A．导线直径d的测量 B．电压U的测量
C．电流I的测量 D．导线长度的测量
8．在横截面积为S的粗细均匀铜导体中流过恒定电流I，铜的电阻率为，电子电荷量为e，则电子在铜导体中运动时受到的电场作用力为（ ）
A．0 B．Ie／S C．IS／e D．Ie／S
9．两根材料相同的均匀导线x和y，x长为，y长为2，串联的电路中，沿长度方向电势x和y，x长为，y长为2，串联在电路中时，沿长度方向电势变化如图所示，则x，y导线的横截面积比为之（ ）
A．2∶3 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶1
10．甲、乙两根保险丝均为同种材料制成，直径分别是d1=0.5 mm和d2=1 mm，熔断电流分别为2.0 A和6.0 A，把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是（ ）
A．6.0 A B．7.5 A C．10.0 A D．8.0 A
二、填空题
11．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性，现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．
（1）若用上述器材测量热敏电阻值随温度变化的特性，请你存图中的实物图上连线．
（2）实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据．
（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻R-t的关系式：R=________+________t（Ω）（保留3位有效数字）．
12．有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方（正方形）内圆，如图所示．此金属材料质量约为0.1 kg～0.2 kg，长约为30 cm，电阻约为10Ω．已知这种金属的电阻率为p，密度为0．因管线内径太小，无法直接测量，请根据下列提供的实验器材，设计一个实验方案测量其内径d。
A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表（600 mA 10Ω）
D．电流表（3 A 0.1Ω） E．电压表（3 V 6 kΩ）
F．滑动变阻器（2 kΩ 0.5 A） G．滑动变阻器（10Ω 2 A）
H．直流稳压电源（6 V 0.05Ω） Ⅰ．开关一个，带夹子的导线若干
（1）除待测金属材料外，应选用的实验器材有________（只填入代号字母）．
（2）在虚线框中画出你所设计的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．
（3）用已知的物理常量和所测的物理量，推导出计算金属管线内径d的表达式．
三、解答题
13．保护自然环境，开发绿色能源，实现旅游与环境的协调发展．某植物园的建筑层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1.0×105 W、输出电压为220 V．求：
（1）按平均每天太阳照射6 h计，该发电系统一年（按365天计）能输出多少电能？
（2）该太阳能发电系统除了向10台1000 W的动力系统正常供电外，还可以同时供园内多少盏功率100 W，额定电压为220 V的照明灯正常工作？
（3）由于发电系统故障，输出电压降为110 V，此时每盏功率为100 W、额定电压为220 V的照明灯消耗的功率是其正常工作时的多少倍？
14．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
规格 后轮驱动直流永磁毂电机
车型 26＂电动自行车 额定输出功率 120 W
整车质量 30 kg 额定电压 40 V
最大载重 120 kg 额定电流 3.5 A
质量为M=70 kg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=10 m／s2．求：
（1）此车的永磁毂电机在额定电压下正常工作的效率；
（2）仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，人骑自行车的最大速度；
（3）仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v1=1.0 rn／s时人骑车的最大加速度．
15. 某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R的阻值，使电动机无法转动，此时电流表和电压表的示数分别为0.2 A和0.3V。重新调节R的阻值，使电动机能够正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为1.0 A和6.0 V。（电流表、电压表均为理想电表）求：
（1）这台电动机的线圈电阻；
（2）电动机正常运转时的输出功率。
【答案与解析】【答案】
【解析】
一、选择题
1．【答案】 C
【解析】本题考查电功率．电热功率P热=I2r，因为P=IU，，所以．故正确答案为C．
2．【答案】 BD
【解析】由题意知，电路两端的电压U=R1I0=10 V，闭合开关后，当电压全部加在电动机的内阻上时，它的电流为1 A，但只有一部分电压加在电动机内阻上，所以I＜1.5 A，B对；同理电动机所消耗的功率也小于10 W，则电路消耗的电功率P＜15 W，D正确，故选B、D．
3．【答案】 A
【解析】因为超导体电阻为零，不损耗电功率，所以节约的电功率即是用普通材料时线路损耗的电功率，．故选A项。
4．【答案】 BCD
【解析】变阻器滑片向右滑动时阻值增大，并联部分的电阻变大，分得电压变大，所以L2两端电压增大，L2变亮，L1分得电压变小，L1变暗，A错，B对．因为滑动变阻器电阻变大，总电阻变大，由可知，U一定时，P减小，即电路总功率减小，C对．又因为总电阻增大，总电流减小，而L2电压变大，电流变大，所以流过变阻器的电流减小，D正确．故正确答案为B、C、D．
5．【答案】 B
【解析】设用电器电阻为R，接在AB和CD两端时的电压分别为U和U＇，由，，得。因此用电器接在CD两端时，输电线上降落的电压。则两根输出电线的总电阻。所以 。故选B。
6．【答案】 A
【解析】灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化．随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，I-U曲线上对应于原点连线的斜率必然越小，敞选A．
7．【答案】 A
【解析】式中，d的方次最大，故d对实验的准确性影响最大，A正确．
8．【答案】 B
【解析】取长度为的一段导体，导体中有电流I，导体处于非静电平衡状态，内部有场强，设场强为E，由电阻定律可得，导体的电阻，由欧姆定律可得导体两端的电压U=IR，再由电势差与电场强度的关系可得U=E，由以上三式可得电场强度E=I／S，电子在铜导体中受到的电场力为F=eE=Ie／S．
9．【答案】 B
【解析】本题考查电阻定律．由图象可知，Ux=6 V，Uy=4 V，由两导体串联时电流相同，得，而，，所以，则，故正确答案为B．
10．【答案】 B
【解析】本题考查电阻定律和并联电路电流特点的应用．因甲、乙两保险丝等长，由，知，当R1、R2并联时，令I1=2 A，则由I1R1=I2R2得I2=8 A＞6 A，故I1不能取2 A；令I2=6 A，则由I1R1=I2R2得I1=1.5 A＜2.0 A，故两者并联时，整个电路允许通过的最大电流I=I1+I2=7.5 A．故正确选项为B．
二、填空题
11．【答案】（1）实物连线图如图
（2）记录温度计的示数记录电压表的示数 （3）100 0.400
【解析】改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变，从图线知R与t成线性关系，且纵轴上截距（当t=0℃时）R=100Ω，斜率为ΔR／Δt=0.400，所以R=100+0.400t（Ω）．
12．【答案】（1）ABCEGHI （2）见解析 （3）
【解析】（1）已知R约为10Ω，I最大为，故选600 mA量程。又因为，，故用 外接法，选ABCEGHI。
（2）为精确测量，用分压式接法，如图所示。
（3）设长度为，截面外边长为a，电压为U，电流为I。电阻，截面积，故有，解得。
三、解答题
13．【答案】（1）7.884×1011 J或2.19×105 kW·h （2）900盏 （3）
14．【答案】（1）85.7％ （2）6.0 m／s（3）1.0 m／s。
【解析】（1）由表可知，电机的额定电压为U0=40 V，额定电流为I0=3.5 A，所以电机正常工作时输人功率为P入=U0I0=140 W．又因电机的输出功率为P出=120 W，所以电机的功率为．（2）行驶时所受阻力为f=k(M+m)g，式中m为车的质量．当达到最速度vm时，应有P出=fvm，所以最大速度．（3）当车速为v1=1.0 m／s时，牵引力．设此时车的加速度为n，根据牛顿第二定律F－f=(M+m)a，解得a=1.0 m／s2．
15. 【答案】 ⑴ ⑵
【解析】⑴当电动机停止转动时看作纯电阻元件，由欧姆定律得：
线圈电阻 ，
代入数据得 .
⑵当电动机恢复正常运转时，有：
. ①
. ②
. ③
由①、②、③式得：
.
代入数据得
.