高中物理鲁科版选修3-1课时作业 第3章 第3节 焦耳定律 Word版含解析

第3章 恒定电流
第3节 焦耳定律

一、选择题
1．关于电功，下列说法中正确的有(　　)
A．电功的实质是电场力所做的功
B．电功是其他形式的能转化为电能的量度
C．电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大
D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
解析：电场力移动电荷时对电荷所做的功叫电功，是电能转化为其他形式能的量度，A对，BCD错．
答案：A
2．(多选)对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式是(　　)
A．P＝I2R　　　　　　　　 B．P＝
C．P＝UI D．P＝
解析：电功率计算的普适公式是P＝＝UI，只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由I＝改写功率的表达式，故C、D正确．
答案：CD
3．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内不正确的是(　　)
A．电炉和电动机产生的热量相同
B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
C．电炉两端电压小于电动机两端电压
D．电炉和电动机两端电压相等
解析：对电动机IU＝IU′＋IUR①，其中IU′为转化为机械能的功率．
对电炉：只有P＝I2R＝IUR②，比较①②得：U＞UR，D错．
答案：D
4．有一只灯泡的灯丝断了，通过转动灯泡灯丝接通，再接入电源后，所发生的现象及其原因是(　　)
A．灯丝电阻变小，通过它的电流变大，根据P＝I2R，电灯亮度不变
B．灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据P＝I2R，电灯变暗
C．灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据P＝，电灯变亮
D．灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据P＝，电灯变暗
解析：转动灯泡灯丝重新搭接后，L变短，由R＝ρ，R减小，而灯泡两端电压不变，故C正确．
答案：C
5．一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(电源内阻忽略不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是(　　)
A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C．1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机消耗的电能为6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
解析：由于电饭煲是纯电阻用电器，所以R1＝＝44 Ω，P1＝UI1＝1 100 W，其在1 min内消耗的电能W1＝UI1t＝6.6×104 J，洗衣机为非纯电阻用电器，所以R2≠＝440 Ω，P2＝UI2＝110 W，其在1 min内消耗的电能W2＝UI2t＝6.6×103 J，其热功率P热≠P2，而P1＝10 P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍，只有选项C正确．
答案：C
6．(多选)在高速公路隧道内两侧的灯泡不易更换，为了延长灯泡的寿命，故一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡，下列说法正确的是(　　)
A．两个灯泡串联
B．为了增加亮度，两个灯泡并联
C．串联时每个灯泡实际消耗的功率为其额定功率的四分之一
D．串联时每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一
解析：为延长灯泡寿命应使灯泡两端电压小于额定电压，故两个灯泡应串联，P额＝，P实＝，R′＜R，故P实＞P额，故A、D正确．
答案：AD
7．一辆电瓶车，质量为500 kg，由内阻不计的蓄电池组向直流电动机提供24 V的电压，当电瓶车在水平地面上以0.8 m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5 A，设车所受的阻力是车重的0.02倍(取g＝10 m/s2)，则此电动机的内阻是(　　)
A．4.8 Ω B．3.2 Ω
C．1.6 Ω D．0.4 Ω
解析：UI＝I2R＋fv，f＝0.02mg，解得R＝1.6 Ω.
答案：C
8．(多选)3个完全相同的小型电动机(线圈电阻为r)分别接在相同电压为U的电路中，如图所示，甲、乙、丙中、、理想电表示数分别为I0、U0、I.固定电阻阻值为R，关于电动机转动中功率的说法正确的是(不计摩擦)(　　)
A．甲图中电动机消耗的功率为UI0
B．乙图中电动机发热消耗的功率为
C．丙图中输入给电动机的功率为U(I－)
D．甲图中电动机输出的功率为UI0－Ir
解析：甲图中加在电动机两端电压为U，故电动机消耗的功率为UI0，输出功率为UI0－Ir，乙图中发热功率P＝()2 r，丙图中流过电动机的电流为I－，故输给电动机的功率为U(I－)，故A、C、D正确．
答案：ACD
二、非选择题
9．如图所示，电源电动势为20 V，内阻不计，当接入固定电阻R＝5 Ω时，电路中标有“3 V，4.5 W”的灯泡L和内阻r′＝0.5 Ω的小型直流电动机恰能正常工作，求：
(1)电路中电流强度；
(2)电动机的额定工作电压；
(3)电源的总功率．
解析：(1)对灯泡I＝＝A＝1.5 A
(2)UR＝IR＝1.5×5V＝7.5 V，电动机额定电压UM＝E－UL－UR＝9.5 V，
(3)P总＝IE＝1.5×20 W＝30 W.
答案：(1)1.5 A　(2)9.5 V　(3)30 W
10. 如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端的电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N，不计摩擦力，求：
(1)电动机线圈上电阻的热功率；
(2)电动机输入功率和输出功率；
(3)10 s内，可以把重物A匀速提升的高度；
(4)这台电动机的机械效率．
解析：(1)根据焦耳定律，热功率P热＝I2r＝12×1 W＝1 W.
(2)电动机输入功率P入＝IU＝1×5 W＝5 W，
输出功率P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W.
(3)电动机输出的功率用来提升重物，
在10 s内P出t＝mgh.
解得h＝＝ m＝2 m.
(4)机械效率η＝×100%＝80%.
答案：(1)1 W　(2)5 W　4 W　(3)2 m　(4)80%