2020学年高中物理 第二章 恒定电流 专题第5节 焦耳定律

2020学年高中物理 第二章 恒定电流 专题第5节 焦耳定律

第5节 焦耳定律 ‎ ‎1．（2020·浙江新高考选考科目）杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400 W，LED灯功率为180 W，若更换4 000盏，则一个月可节约的电能约为 A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】一个月可节省的电能最接近，故B正确，ACD错误。‎ ‎2．关于四个公式①P=UI；②P=I2R；③P=；④P=，下列叙述正确的是 A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B．公式②适用于任何电路的热功率的计算 C．公式①②③适用于任何电路电功率的计算 D．以上均不正确 ‎【答案】AB ‎3．（2020·浙江省第一次普通高校招生选考）小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，则这些电器一天消耗的电能约为 A．6.1×103W B．6.1×103J C．2.2×104W D．2.2×107J ‎【答案】D ‎【解析】根据公式可知一天消耗的电能为又知道，故，D正确。‎ ‎4．通过电阻R的电流强度为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为，则在时间t内产生的热量为 A．4Q B．2Q C． D．‎ ‎【答案】C ‎5．（2020·浙江省杭州市第四中学高三模拟考试）如图所示是饮水机的工作电路简化图，S是温控开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管电阻，R是与加热管串联的电阻。表格是从其说明书中摘录的一些技术数据。不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率。下列关于饮水机的工作状态和正确的是 A．当S闭合时饮水机处于加热状态，R0=220 Ω B．当S闭合时饮水机处于加热状态，R0=2112 Ω C．当S断开时饮水机处于保温状态，R1=88 Ω D．当S断开时饮水机处于保温状态，R1=2112 Ω ‎【答案】D ‎6．如果家里的微波炉（1 000 W）、电视机（100 W）和洗衣机（400 W）平均每天都工作1 h，一个月（30天计）的用电荷量是 A．10 kW·h B．20 kW·h C．45 kW·h D．40 kW·h ‎【答案】C ‎【解析】P=1 000 W+100 W+400 W=1 500 W=1.5 kW，故W=Pt=1.5 kW×1 h×30=45 kW·h，故选C。‎ ‎7．（2020·浙江省温岭中学高三考前冲刺试卷）《2020年中国风光互补路灯行业发展前景与投资预测分析报告》数据显示，我国现有城乡路灯总数约有2亿只，并以每年加20％的速度增长，我国有丰富的风能及太阳能资源。路灯作为户外装置，两者结合做成风光互补路灯，无疑给国家的节能减排提供了一个很好的解决方案。如图为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图。国家发改委提供的数据显示，每燃烧1吨标准煤可以发电3000千瓦时，排放二氧化碳2.61吨。假如传统路灯消耗的电能来自燃烧标准煤发电，用比套路灯替换400‎ 瓦、每天工作10小时的传统路灯，则每套路灯1年（365天）可减少多少吨二氧化碳的排放？‎ A．‎1.27 kg B．‎‎12.7 kg C．‎1270 kg D．1.27×‎‎106 kg ‎【答案】C ‎【解析】400 W的路灯一年消耗的电能为：W=Pt=0.4kW×10h×365=1 460 kW·h，则买一套路灯1年可减小二氧化碳的排放量为：，故选C。‎ ‎【点睛】该题主要考查对电功率的公式的理解和掌握的程度，代入相关的公式即可求出。‎ ‎8．如图所示电路中，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流。R0为定值电阻，移动滑动变阻器的滑片，则下列表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中，可能正确的是 ‎【答案】C ‎9．（2020·山东省德州市高一下学期期末）如图所示．电源电动势E=6 V，内阻，定值电阻与电动机M串联接在电源上，开关闭合后，理想电流表示数为‎1 A，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻。下列说法中正确的是 A．定值电阻消耗的热功率2 W B．电动机的输出功率为2.5 W C．电动机的输出功率为3 W D．电源的输出功率是6 W ‎【答案】AB ‎【解析】根据可知定值电阻消耗的热功率为，故A正确；电动机两端的电压：，电动机消耗的电功率为，电动机的输出功率：，故B正确，C错误；电源的输出功率：，故D错误。‎ ‎【名师点睛】由P=UI求出电动机输入功率，由P=I2R求出电动机热功率，电动机输入功率与热功率之差是电动机的输出功率。‎ ‎10．（2020·浙江省杭州市高考命题预测卷）2020年，杭州正式推出微公交，它是一零排放的纯电动汽车，这为杭州人绿色出行又提供一种方案。该电动车配有一块12 V三元锂电池，容量达260 Ah；采用220 V普通电压充电，一次完全充电，约需8小时；行驶时，最大时速可达‎80 km/h，充满电后，可最多行驶‎80 km。则以下判断正确的是：（在计算过程中不考虑各种能转化的效率，可认为电能的价格为0.8元/kw.h）‎ A．充电电流为‎260 A B．充满电后储存的电能为3 120 J C．折合每公里的电能成本约为0.03元 D．匀速行驶时的阻力约为2.0×103 N ‎【答案】C ‎11．（2020·湖南省长郡中学高三月考）如图所示，在输入电压U恒定的电路上，将用电器L接在较近的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两根输电线消耗的功率为 A．1 W B．2 W C．5 W D．13 W ‎【答案】B ‎12．（2020·四川省成都市第七中学高三零诊模拟）如上图所示，电源电动势E=8V，内电阻为r=0.5 ，“3 V，3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R0=1.5 Ω，下列说法正确的是 A．通过电动机的电流为‎1.6 A B．电动机的效率是62.5%‎ C．电动机的输入功率为1.5 W D．电动机的输出功率为3 W ‎【答案】D ‎【解析】灯泡L正常发光，通过灯泡的电流：，电动机与灯泡串联，通过电动机的电流，故A错误；路端电压：‎ ‎，电动机两端的电压：，电动机的输入功率，电动机的输出功率：，电动机的效率为：，故BC错误，D正确。‎ ‎【名师点睛】由灯泡铭牌可知，可以求出灯泡额定电流，由串联电路特点可以求出通过电机的电流。求出路端电压，然后由P=UI求出电源的输入功率和电动机消耗的功率．则可求得效率。‎ ‎13．用电动势E=6 V、内电阻r=4 Ω的直流电源分别单独对下列四个小灯泡供电，实际消耗电功率最大的小灯泡的额定电压和额定功率是（设灯泡电阻不随电压变化）‎ A．“6 V，12 W” B．“6 V，9 W”‎ C．“6 V，4 W” D．“6 V，3 W”‎ ‎【答案】B ‎14．（2020·浙江省选考十校联盟适应性考试）太阳能路灯是采用晶体硅太阳能电池供电，用代替传统公用电力照明的路灯，白天太阳能电池对蓄电池充电，晚上蓄电池的电能供给路灯照明。太阳光垂直照射到地面上时，单位面积的辐射功率为。某一太阳能路灯供电系统对一盏LED灯供电，太阳阳能电池的光电转换效率为12%左右，电池板面积‎1 m2‎，采用一组24V的蓄电池（总容量300 Ah），LED路灯规格为“40 W，24 V”，蓄电池放电预留20%容量，下列说法正确的是 A．蓄电池的放电电流约为‎0.6 A B．一盏LED灯每天消耗的电能约为0.96 kW·h C．该太阳能电池板把光能转换为电能的功率约为40 W D．平时把该蓄电池充满所需要的最大能量约为5.76 kW·h ‎【答案】D ‎【解析】蓄电池的放电电流为I==‎1.67 A，故A错误；一盏LED灯的功率为40 W，每天平均使用按10小时算，每天消耗的电能约为：W=Pt=40 W×10 h=400W•h=0.40 kW·h，故B错误；太阳能电池板把光能转化为电能的功率P=P0S×12%=1.0×103×1×12% W=120 W，故C错误；把蓄电池完全充满电，假设太阳能电池板全部用于对蓄电池充电，需能量为：E=(1-0.2)qU=0.8×300×24W·h=5760W·h=5.76kW·h，故D正确。‎ ‎15．如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L标有“6 V， 12 W”字样，电动机线圈的电阻RM=0.50 Ω。若灯泡恰能正常发光，以下说法中不正确的是 A．电动机的输入功率是12 W B．电动机的输出功率是12 W C．电动机的热功率是2.0 W D．整个电路消耗的电功率是24 W ‎【答案】B ‎16．（2020·辽宁省营口市开发区第一高级中学高二月考）如图甲所示为某一小灯泡的U－I图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电阻R 串联，接在内阻为1 Ω、电动势为3 V的电源两端，如图乙所示，则 A．通过每盏小灯泡的电流强度约为‎0.2 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 W B．通过每盏小灯泡的电流强度约为‎0.3 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 W C．通过每盏小灯泡的电流强度约为‎0.2 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.2 W D．通过每盏小灯泡的电流强度约为‎0.3 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.4 W ‎【答案】C ‎【解析】设通过每个小灯泡的电流为I，电压为U，则电路中总电流为2I．根据闭合电路欧姆定律得：，代入得：，当时，；当时，，在图上作出的图象如图所示，此图线与小灯泡的U-I图线的交点即为乙图状态下小灯泡的工作状态，由图读出通过每盏小灯泡的电流强度为，电压为，则此时每盏小灯泡的电功率为：，故C正确，ABD错误。‎ ‎【名师点睛】本题考查运用数学知识解决物理问题的能力，由物理规律得到解析式作出图象是常用的思路，同时注意分析电路结构，再根据闭合电路欧姆定律分析对应电流与电压间的关系是解题的关键。‎ ‎17．如图所示，电路两端电压U恒为28 V，电灯上标有“6 V，12 W”字样，直流电动机线圈电阻R=2 Ω。若电灯恰能正常发光，且电机能运转，求：‎ ‎（1）流过电灯的电流是多大?‎ ‎（2）电动机两端的电压是多大?‎ ‎（3）电动机输出的机械功率是多大？‎ ‎【答案】（1）‎2 A （2）22 V （3）36 W ‎18．（2020·山东省济南市长清区高一期末）在如图所示的电路中，电源电动势，内阻。D为直流电动机，其电枢线圈电阻，限流电阻，当电动机正常工作时，理想电压表示数为，求：‎ ‎（1）通过电动机的电流是多大；‎ ‎（2）电动机输出功率是多少。‎ ‎【答案】（1）‎0.1 A（2）0.54 W ‎【解析】（1）通过电动机的电流I与流过限流电阻的电流相同 由：‎ ‎【名师点睛】电动机与电阻串联，根据欧姆定律求解电流；根据P=UI求解输入到电动机的电功率；根据P出=UI-I2r求解输出功率。‎ ‎19．（2020·黑龙江省齐齐哈尔市高二期末）一个理想变压器原线圈输入功率为P=260 W，原、副线圈匝数比为=3:1，其副线圈两端接一内阻为r=5 Ω的电动机，此电动机正以速度v=‎0.8 m/s匀速向上提升质量为m=‎10 kg的重物，已知重力加速度g=‎10 m/s²。则图中理想的电流表和电压表的示数为多大?‎ ‎【答案】‎2 A 130 V ‎20．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（‎103 ℃‎）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，当温度低于‎60 ℃‎时会自动闭合；温度高于‎80 ℃‎时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1=R2=500 Ω，加热电阻丝R3=50 Ω，两灯电阻不计。‎ ‎（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加热和保温的过程）。‎ ‎（2）简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？‎ ‎（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。‎ ‎【答案】（1）见解析 （2）不煮饭 （3）12:1‎ ‎【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，同时把手动开关S1关闭，这时黄灯被短路红灯亮，电饭煲处于加热状态。‎ 加热到‎80 ℃‎时，S2自动断开，S1仍闭合，待电饭煲中水烧干后，温度升高到‎103 ℃‎时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。‎ 由于电饭煲散热，待温度下降至‎60 ℃‎时，S2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到‎80 ℃‎时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态。‎ ‎（2）如果不闭合开关S1， 电饭煲不能将饭煮熟 从而有