2.5焦耳定律 作业Word版含解析

第5节　焦耳定律
基础训练
生活中的电功率
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,只有电烙铁能将电能全部转化为内能,电风扇将部分电能转化为机械能,日光灯将部分电能转化为光能,故B选项正确。
2.通过电脑的USB接口不仅可以在电脑和各种数码产品之间传递数据,也可以为数码产品供电。现通过电脑的USB接口给一个阻值为10 Ω的电热鼠标垫供电,已知供电电流为0.5 A,则此电热鼠标垫的发热功率是(　D　)
A.50 W B.20 W C.5 W D.2.5 W
解析:P=I2R=0.52×10 W=2.5 W,选项D正确。
电功和电功率
3.在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换,为了延长电灯泡的使用寿命,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　)
A.两个灯泡串联
B.两个灯泡并联
C.每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一
D.每个灯泡实际消耗的功率小于其额定功率的四分之一
解析:两个灯泡串联时,每个灯泡承受的电压为U= V=110 V,低于额定电压,灯泡不易损坏,故A正确;两个灯泡并联,每个灯泡承受的电压为U=220 V,仍等于灯泡的额定电压,灯泡正常工作,不能延长电灯泡的使用寿命,故B错误;由P=,两个灯泡串联时,U变为原来的,由于灯丝较正常发光时温度偏低,故灯丝电阻较正常发光时小,所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一,故C,D错误。
4.把标有“220 V　40 W”和“220 V　15 W”的甲、乙两盏灯串联接在220 V电压下,则下面分析正确的是(　D　)
A.两盏灯的总功率等于55 W
B.两盏灯的总功率大于15 W,小于40 W
C.甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率
D.乙灯的实际功率大于甲灯的实际功率
解析:设“220 V　40 W”灯的电阻为R1,“220 V　15 W”灯的电阻为R2,当两灯串联后,总电阻大于R2,根据P=可知,总功率小于P2,A,B错;在串联电路中,功率P与R成正比,由于R1焦耳定律的理解和应用
5.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。
6.某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24 V,200 W)和10个相同的指示灯X1～X10(220 V,2 W),将其连接在220 V电压上,电路如图所示,若工作一段时间后,L2灯丝烧断,则(　C　)
A.X1的功率减小,L1的功率增大
B.X1的功率增大,L1的功率增大
C.X2功率增大,其他指示灯的功率减小
D.X2功率减小,其他指示灯的功率增大
解析:显然L1和X1并联、L2和X2并联…然后它们再串联接在220 V电压上,L2灯丝烧断,则总电阻变大,干路中电流I减小,又L1和X1并联的电流分配关系不变,则X1和L1的电流都减小,功率都减小,同理可知除X2和L2外各灯功率都减小,A,B均错误;由于I减小,各并联部分的电压都减小,总电压不变,则X2上电压增大,根据P=可知X2的功率变大,C正确,D错误。
非纯电阻电路的分析
7.一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36 V、10 Ah”字样,假设工作时电源(不计内阻)的输出电压恒为36 V,额定输出功率为180 W,由于电动机发热造成的损耗(其他损耗不计),电动自行车的效率为80%,则下列说法正确的是(　D　)
A.额定工作电流为10 A
B.电池充满电后总电量为3.6×103 C
C.自行车电动机的内阻为7.2 Ω
D.自行车保持额定功率行驶的最长时间是2 h
解析:由P=UI可知,额定电流I== A=5 A,故A错误;电量q=10 Ah= 10×3 600 C=3.6×104 C,故B错误;电动车的热功率P热=-P= W- 180 W=45 W,则由P热=I2r可得,r= Ω=1.8 Ω,故C错误;根据电池容量Q=10 Ah,电流为5 A,行驶时间t== h=2 h,故D正确。
8.(2018·浙江桐乡测试)如图为2017年5月戴森公司发售的360Eye扫地机器人。360Eye内置锂电池容量为2 250 mAh,在一般状况下,充满一次电可供其运行的时间为45 min。已知360Eye扫地机器人额定功率为54 W,则下列说法正确的是(　B　)
A.扫地机器人正常工作时的电流是2.25 A
B.扫地机器人正常工作时额定电压为18 V
C.扫地机器人工作时的内阻为6 Ω
D.扫地机器人电池充满电之后的电能为4.374×105 J
解析:根据电流的定义式可得工作电流为I== A=3 A,故A错误;机器人额定功率为54 W,则工作电压U== V=18 V,故B正确;机器人消耗的电功率大部分转化为机械能,所以其电阻值一定小于r== Ω=6 Ω,故C错误;机器人电池充满电之后的电能等于放电过程中消耗的电能E=Pt=54×2 700 J=1.458×105 J,故D错误。
能力提升
9.(2018·浙江“七彩阳光”联盟联考)如图所示的充电宝是由可充电电池(称为电芯)和输入、输出接口电路组成的,下表列出了它的几个主要参数:
尺寸
142 mm×65×18.6 mm
重量
235 g
电芯参数
3.6 V　10 000 mAh
最大可输
出容量
6 000 mAh
输入
DC5 V　2.2 A
输出
DC5 V　2 A(最大)
工作温度
-10 ℃～60 ℃
保护电路
有
根据上述信息,下列说法正确的是(　D　)
A.充电宝充电时输入电压为3.6 V
B.充电宝充电时输入电功率为10 W
C.充电宝以最大电流输出时可工作5小时
D.充电宝充满电时电芯储存的能量为129 600 J
解析:根据表格可知,充电输入电压为5 V,电流为2.2 A,电功率为5 V×2.2 A=11 W,所以选项A,B错误;最大可输出容量6 000 mAh,最大输出电流2 A,因此可以用最大电流工作3 h,选项C错误;电充满时的能量E=UQ=3.6×10×3 600 J=1.296×105 J,所以选项D正确。
10.某品牌电动汽车电池储存的电能为60 kWh,充电时,直流充电桩的充电电压为400 V,充电时间4.5 h,充电效率95%,以v=108 km/h的速度在高速公路匀速行驶时,汽车的输出功率为15 kW,转化机械能的效率90%,则(　D　)
A.充电电流约为33 A
B.匀速行驶距离可达432 km
C.匀速行驶时每秒钟消耗电能1.5×104 J
D.匀速行驶时所受阻力为500 N
解析:电能E=60 kWh=60×103 Wh,则由W=UIt可知,充电电流I= A≈35 A,故A错误;汽车能匀速行驶的时间t= h=3.6 h,故汽车匀速行驶的最大距离为x=vt=108×3.6 km=388.8 km,故B错误;匀速行驶时每秒钟输出的电能W=Pt=15×103×1 J=1.5×104 J,因消耗电能中有一部分转化为内能,故消耗的电能一定大于1.5×104 J,故C错误;匀速行驶时v=108 km/h=30 m/s,F=f,由P=Fv=fv,可得f= N=500 N,故D正确。
11.微型吸尘器的直流电动机内阻一定,把它接入电压为U1=0.2 V的电路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流I1=0.4 A;若把电动机接入电压为U2=2.0 V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I2= 1.0 A,求:
(1)电动机线圈的电阻R;
(2)电动机正常工作时的输出功率及吸尘器的效率;
(3)如果电动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机此时的发热功率(设此时线圈未被烧坏)。
解析:(1)电动机不转时,设线圈电阻为R,则
R== Ω=0.5 Ω。
(2)电动机正常工作时消耗的功率为
P=U2I2=2.0×1.0 W=2.0 W,
电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为
P损=R=1.02×0.5 W=0.5 W,
电动机正常工作时输出功率为
P出=P-P损=(2.0-0.5) W=1.5 W,
电动机正常工作时吸尘器的效率为
η=×100%=×100%=75%。
(3)电动机正常工作时转子被卡住,电功全部转化为电热,P热== W =8 W。
答案:(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　75%　(3)8 W