2.5 焦耳定律 —人教版高中物理选修3-1巩固练习

焦耳定律同步练习
一、单选题
一内阻为的电动机，加上的电压后，电动机正常工作，此时通过它的电流为，则电动机输出功率为
A.
B.
C.
D.
关于电功W和电热Q的说法正确的是
A.
在任何电路中都有、，且
B.
在任何电路中都有、，但W不一定等于Q
C.
、均只有在纯电阻电路中才成立
D.
在任何电路中都成立，只在纯电阻电路中才成立
如图所示，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机．小灯泡L上标有“9V?9W”字样，电动机的线圈电阻若灯泡正常发光时，电源的输出电压为15V，此时
A.
电动机的输入功率为36?W
B.
电动机的输出功率为5?W
C.
电动机的热功率为6?W
D.
整个电路消耗的电功率为15?W
一个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，则在相同的时间内
A.
电炉和电动机产生的电热不相等
B.
电动机消耗功率等于电炉消耗功率
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
如图所示，灯和的铭牌标有“?
”的字样，灯和的铭牌标有“?
”的字样，如A、B两端电压为，则下述结论正确的是???
A.
四个灯同样亮
B.
灯最亮，灯最暗
C.
灯最暗，灯最亮
D.
灯最亮，灯最暗
R和R分别标有“，”和“，”，将它们串联后接入电路中，如图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为．
A.
B.
C.
D.
一额定功率为9W、额定电压为9V的小灯泡L和一直流电动机并联，与定值电阻串联后接在电路中的AB两点间，电流表A为理想电表，电路如图所示，灯泡的电阻不变。当AB间接电压时，电动机不转、灯泡不亮，电流表示数为；当AB间接电压15V时，电动机转动起来、灯泡正常发光。则下列说法正确的是?
?
A.
电动机线圈电阻为
B.
灯泡正常发光时电流表示数
C.
灯泡正常发光时电流表示数1A
D.
电动机输出的机械功率
如图所示，电源的电动势为，内电阻为，一个“，”的电灯与一个绕线电阻为的电动机串联．已知电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为
A.
B.
C.
D.
如图所示电路中，。在a、b两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为、、、，则它们的大小关系是???
A.
B.
C.
D.
4
如图所示为两电阻和的伏安特性曲线。若在两电阻两端加相同的电压，则下列说法正确的是???
A.
电阻的阻值较大
B.
通过电阻的电流较大
C.
电阻的发热功率较大
D.
电阻的发热功率较大
二、多选题
有两个灯泡、，额定电压皆为，额定功率分别为、，将它们接在电路中，下列说法正确的是
A.
若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为
B.
若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为
C.
若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为
D.
若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为
如图所示的图线表示某电池组的输出电压与电流的关系图线，图线表示其输出功率与电流的关系图线则下列说法正确的是?
?
?
A.
电池组的电动势为
B.
电池组的内阻为
C.
电流为时，外电路的电阻为
D.
输出功率为时，输出电压是
下面列出了某家庭的所有家用电器不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目。根据铭牌上提供的信息可判断，下列说法正确的是
彩色电视接收机
额定电压：
工作频率：
额定功率：
电冰箱
额定电压：
工作频率：
额定功率：
耗电量：
电风扇
规格：
额定电压：
工作频率：
额定功率：
空调机
额定电压：
工作频率：
制冷制热电流：
A.
正常工作时电风扇中流过的电流最小
B.
正常工作时电风扇消耗的电功率最小
C.
在24小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电多
D.
在24小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电少
有三个电阻的阻值及额定功率分别为、，、，、，它们组成的电路如图甲、乙、丙所示，关于各图的说法正确的是
A.
图甲两端允许加的最大电压为
B.
图乙干路允许流过的最大电流为
C.
图丙两端允许加的最大电压为
D.
以上说法均不正确
三、计算题
如图所示，M为电动机，N为电炉子，电炉子的电阻，电动机的内阻，恒定电压当闭合、断开时，理想电流表A示数为；当、同时闭合时，理想电流表A示数为求：
理想电流表的示数及电炉子发热功率；
电动机的输出功率。
电动机的额定电压是，额定功率是，线圈的电阻是。问：
电动机正常工作时的电流多大？
内线圈上产生的热量是多少？
内电动机转化的机械能是多少？
用此电动机提升质量为的重物，重物匀速上升时的速度是多大？
如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为，电动机两端的电压为，电路中的电流为，物体A重，不计摩擦力，求：
电动机线圈电阻上消耗的热功率；
电动机输入功率和输出功率；
内，可以把重物A匀速提升的高度；
这台电动机的机械效率．
如图所示的电路中，输入电压U恒为，灯泡L上标有“、”字样，电动机线圈的电阻若灯泡恰能正常发光，求：
电动机的输入功率为多少？
电动机的输出功率为多少？
电动机的效率是多少？
规格为“”的排气扇，线圈电阻为，求：
接的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；
如果接上中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．
答案和解析
1.【答案】C
2.【答案】B
【解析】
【分析】
纯电阻电路，电功可用公式计算，也可用公式计算；非纯电阻电路，电功用公式计算，电热用公式计算。
本题考查电功及电热公式的应用，要注意各式的适用范围，并能正确应用。
【解答】
是电功的定义式，适用于任何电路，是焦耳热的规律，也适用于任何电路，如果是纯电阻电路，则，在非纯电阻电路中，B正确，ACD错误。
故选B。
3.【答案】B
【解析】
【分析】
电动机与灯泡串联，通过它们的电流相等；已知小灯泡额定电压与额定功率，由电功率公式的变形公式求出灯泡正常工作时的电流；由电功率公式分析答题；
本题考查闭合电路欧姆定律的基本应用以及电功率的计算，要注意明确电动机是非纯电阻电路，电动机的输出功率等于输入功率与热功率之差。
【解答】
灯泡正常发光，则电路电流为：；电动机的电压为：，故电动机的输入功率为：；电动机的热功率为：；电动机的输出功率为：；故B正确，AC错误；
D.电源的输出电压为15V，电源内阻不可忽略，已知电路电流，无法求解电源电动势，无法求出整个电路消耗的电功率，故D错误；
故选B。
4.【答案】C
5.【答案】B
6.【答案】A
【解析】
【分析】
把和串连接入电路中，他们的电流相同，根据和的参数可知串联时的最大的电流，根据，可以求得电路中允许消耗的最大功率。
本题考查的是串联电路的特点，在串联电路中，电路的电流的大小是相同的，根据这一个特点就可以判断出电流中允许通过的最大的电流。
【解答】
串联电路中各用电器电流相同，允许最大电流应小于等于，由?，可知和在最大允许电流时的功率分别为、，整个电路消耗的最大功率应该为，故BCD错误，A正确。
故选A。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
根据欧姆定律列式可求出流过电路的电流，电动机为非纯电阻元件，再对电动机根据列式可求出电动机输出功率。
本题考查电功电功率的计算和欧姆定律的应用，注意电动机为非纯电阻元件，注意电动机部分不遵循欧姆定律。
【解答】
A.根据可知灯泡电阻，当AB间接电压时，电动机不转、为纯电阻电路，根据欧姆定律可知R两端电压：，
灯泡两端电压，
通过灯泡的电流
通过电动机的电流：，
根据并联电路特点可知电动机线圈电阻；故A正确；
当AB间接电压15V时，灯泡正常发光，
灯泡两端电压为，通过灯泡的电流为，
则电动机两端电压为，R两端电压为，
干路电流，电流表示数为，
通过电动机的电流为，
则此时电动机输出的机械功率：故BC错误，D错误。
故选A。
8.【答案】A
【解析】
【分析】
电动机正常工作时的电路是非纯电阻电路，闭合电路欧姆定律不适用，对于R是纯电阻，可以用欧姆定律求电流，根据功率关系求出电动机输出的功率。
对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路，可从从能量转化的角度理解：电能全部转化内能时，是纯电阻电路，电能转化为内能和其他能时，是非纯电阻电路。
【解答】
电路中电灯正常发光，所以，?
则电路中电流为，
电动机两端的电压；?
则电动机输出的机械功率；?
故选A。
9.【答案】B
10.【答案】C
11.【答案】BC
【解析】
【分析】
本题主要考查电功率的计算，欧姆定律的应用，由灯泡的铭牌可知两灯泡的额定电压相等，两灯泡并联时它们两端的电压相等，电源的最大电压等于两灯泡的额定电压，此时灯泡的实际功率和额定功率相等，电路的最大功率等于两灯泡的额定功率之和；根据求出两灯泡的额定电流，根据欧姆定律求出两灯泡的电阻，两灯泡串联时通过它们的电流相等，电路中的最大电流为两灯泡额定电流中较小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的最大电压，根据求出电路的最大总功率。
【解答】
当两灯泡串联时，电流相等，的额定电流为，电阻，的额定电流为，电阻要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为，最大功率为，故A错误，B正确；
当两灯泡并联时，电压相等，当电压为时，两灯皆可正常发光，此时电路最大功率为，故C正确，D错误
故选BC．
12.【答案】ACD
【解析】
【分析】
先根据根据闭合电路欧姆定律推导出电源输出电压与电流的关系图象的表达式，然后对照图象求解电动势和内电阻；可以从图象读出不同电流对应的电压和输出功率，根据欧姆定律求解电阻。
本题关键是根据闭合电路欧姆定律列式求解图象表达式进行分析，基础问题。
【解答】
电源的输出电压和电流的关系为：，显然直线的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出截距为，斜率的绝对值等于，A正确，B错误；
当电流时，由回路中电流，解得外电路的电阻，C正确；
当输出功率为时，由题图中关系图线中看出对应干路电流为，再从图线中读取对应的输出电压为，D正确。
故选ACD。
13.【答案】ABD
【解析】
【分析】
从铭牌图象得到各个用电器的额定功率和额定电压，根据计算额定电流。
本题考查读取电器铭牌信息的能力，同时根据功率公式列式分析。
【解答】
A.从铭牌图象得到四个用电器的额定电压都是220V，除空调机外，其余的用电器的额定功率中最小的是电风扇，电风扇的额定电流，小于空调机的额定电流，故A正确；?
B.四个用电器的额定电压都是220V，正常工作时电风扇中流过的电流最小，根据，正常工作时电风扇消耗的电功率最小，故B正确；?
电风扇的每日耗电量为：，电冰箱的每日耗电量为，故C错误，D正确；?
故选ABD。
14.【答案】BC
【解析】
【分析】
并联电路各个支路电压相同，以最小额定电压最大电压，串联电路电流相同，以最小额定电流为最大电流。
本题考查串并联电路电压、电流关系的理解及应用，关键是明确用电器混连时，串联电路最大电流取额定电流的最小值，并联电路最大电压取额定电压的最小值。
【解答】
，，；，，；，，。
A.图甲中三个电阻串联，取最小额定电流，故最大电流为1A，故最大电压为：，故A错误；
B.图乙中三个电阻并联，取最小额定电压，最大电压为10V，故最大电流为：，故B正确；
图丙中与并联，取最小额定电压，故最大电压为10V，故最大电流为：，?并联部分与电阻串联，取最小额定电流，故最大电流为，?故电阻的电压为，故丙图的最大电压为：，故C正确，D错误。?
故选BC。
15.【答案】解：电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：
?
其发热功率为：；
当、同时闭合时，流过电动机的电流为：
，
电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：
，
代入数据解得：。
【解析】首先根据开关的闭合进行分类，注意纯电阻电路和非纯电阻公式选取的不同，利用能量守恒求解即可。
明确纯电阻和非纯电阻的区别，及公式使用时的不同，利用能量守恒的角度分析问题。
16.【答案】解：根据得，电动机正常工作时的电流为：?
内产生的热量为：??
内转化的机械能为：??
内转化的机械能等于机械功率，故：?
而P机?
物体匀速上升，拉力等于重力，故：?
故?
答：电动机正常工作时的电流为20A；?
时间内线圈上产生的热量为200J；?
内转化的机械能有；?
匀速运动时的速度为。
【解析】根据电动机的功率的大小和电压的大小可以求得电动机正常工作时的电流的大小；?
根据发热的公式可以求得1s时间内线圈上产生的热量；?
总的能量转化为电动机的对外做的功和产生的热量；?
根据列式求解速度。
电动机是非纯电阻，电动机的总功转化为电动机的对外做的功和产生的热量；机械功率。
17.【答案】解：根据焦耳定律，热功率为：；
输入功率为：，输出功率为：；
电动机的输出功率用来提升重物在10s内，有：，解得：；
机械效率为：。
答：电动机线圈电阻消耗的热功率为1W；
电动机输入功率为5W，输出功率为4W；
内电动机可以把重物匀速提升2m；
这台电动机的机械效率是。
【解析】本题关键明确电动机的输入功率、热功率和输出功率的计算方法，注意功率公式的正确应用。
根据求解热功率；
根据求解电功率，根据求解输出功率；
根据列式求解高度；
机械效率。
18.【答案】解：电动机两端的电压
，整个电路中的电流灯泡正常发光，??则：电动机的输入功率?
电动机的热功率，则电动机的输出功率?
??
电动机的效率
【解析】由灯泡铭牌可知灯泡额定电是6V，额定功率是12W，由电功率的变形公式可以求出灯泡正常发光时的电流；由串联电路特点可以求出电动机的电压，由电功率公式可以求出电机总功率与热功率，进一步求出电动机的输出功率；由电功率公式可以求出电路总功率．?解决本题的关键知道电动机的输出功率以及知道整个电路消耗的功率．
19.【答案】解：排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为
发热功率为：
转化为机械能的功率为：
扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为：
电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：。
【解析】本题考查非纯电阻电路的功率以及效率计算，解题时要注意排气扇属于非纯电路器件，在运行的过程中，排气扇既有发热功率，还有机械功率，根据能量守恒与热功率的公式即可求解。
发热功率根据，机械功率等于总功率减去热功率；
扇叶卡住之后扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，根据即可求解。
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