人教版物理选修3-1习题：第2章 5 焦耳定律

人教版物理选修3-1习题：第2章 5 焦耳定律

www.ks5u.com 第二章　5‎ ‎[练案14]‎ ‎ 基础夯实 ‎ 一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)‎ ‎1．(2019·江西省九江一中高二上学期期末)关于电功W和电热Q的说法，正确的是(　B　)‎ A．在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W不一定等于Q C．W＝UIt，Q＝I2Rt均只在纯电阻电路中才成立 D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立 解析：非纯电阻电路中，W＝UIt用来求电功；Q＝I2Rt用来求电热，但W＞Q；只有在纯电阻电路，根据能量守恒电功和电热相等，电功可用公式W＝UIt计算，也可用公式W＝I2Rt计算，故A错误；B正确；W＝UIt可用于任何电路求总电功；而Q＝I2Rt可以适用任何电路求热功，故CD均错误。‎ ‎2．室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器。如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是(　C　)‎ A．电饭煲和电冰箱　　 B．取暖器和空调器 C．电饭煲和空调器 D．电冰箱、电视机和空调器 解析：电路中允许的最大功率为P m＝UI＝2 860 W。用电器的功率之和大于P m时，用电器就不可能同时使用，故选C。‎ ‎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，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．如图所示，R1＝2 Ω，R2＝10 Ω，R3＝10 Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则(　B　)‎ A．S断开时，R1与R2的功率之比为5∶1‎ B．S闭合时通过R1与R2的电流之比为2∶1‎ C．S断开与闭合两种情况下，电阻R1两端的电压之比为2∶1‎ D．S断开与闭合两种情况下，电阻R2的功率之比为7∶12‎ 解析：由P＝I2R，I相等，R1与R2的功率之比等于电阻之比1∶5，故A错误；S闭合I2＝I3，则I1＝2I2，故B正确；S断开时，U1∶U2＝R1∶R2＝1∶5，则U1＝UAB，S闭合时，U1′∶U2′＝R1∶ R2＝2∶5，则U1′＝UAB，故C错误；U2＝UAB，U2′＝UAB，由P2＝，P2∶P2′＝49∶36，故D错误；故选B。‎ ‎5．(2019·河北省石家庄一中高二检测)在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V,6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(　AC　)‎ A．电动机的输入电压是5 V B．电动机的效率是80%‎ C．流过电动机的电流是2 A D．整个电路消耗的电功率是10 W 解析：电路电流I＝＝ A＝2 A，‎ 整个电路消耗的电功率P＝IU＝16 W，‎ 电动机的输入电压UM＝U－UL＝5 V，‎ 电动机的效率η＝×100%＝60%，‎ 综上所述可知选项AC正确。‎ 二、非选择题 ‎6．如图所示的电路中，电阻R1＝1 Ω，R2＝2 Ω，R3＝3 Ω，在A、B间接电源，S1、S2都打开，此时电阻R1、R2、R3消耗的功率之比P1∶P2∶P3＝__1∶2∶3__；当S1、S2都闭合时，电阻R1、R2、R3消耗的功率之比P1′∶P2′∶P3′＝__6∶3∶2__。‎ 解析：当两个开关均打开时，三个电阻串联，电流相等，则由P＝I2R可知，功率之比等于电阻之比；故P1∶P2∶P3＝1∶2∶3；当开关均闭合时，三个电阻并联，电阻两端的电压相等，则由P＝可知，功率之比与电阻成反比；故P1′∶P2′∶P3′＝6∶3∶2。‎ ‎7．一只规格为“220 V　2 000 W”的电炉，求在正常工作时的电阻。若电网电压为200 V，求电炉的实际功率。在220 V电压下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电炉一个月要消耗多少度电？(一个月＝30天)‎ 答案：24.2 Ω　1653 W　120度 解析：设电炉电阻为R，由P＝得 R＝＝ Ω＝24.2 Ω 当电压为U′＝200 V时，电炉的实际功率为 P′＝＝ W＝1 653 W 在220 V的电压下，一个月耗用电能 W＝Pt＝2×30×2 kW·h＝120 kW·h。‎ ‎ 能力提升 ‎ 一、选择题(单选题)‎ ‎1.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，当闭合开关S1、S2后，电动机正常工作，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出，断开开关S1，电吹风吹冷风。已知电吹风的额定电压为220 V，吹热风时的功率为1 000 W，吹冷风时的功率为120 W，关于该电吹风，下列说法正确的是(　C　)‎ A．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为1 000 J B．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒消耗的电能为120 J C．电热丝的电阻为55 Ω D．电动机线圈的电阻为 Ω 解析：吹热风时，电热丝和电动机并联，即电路消耗的电功率等于电热丝消耗的电功率与电动机消耗的电功率之和，故1 000 W＝120 W＋P热，则电热丝的功率为P热＝880 W，根据公式W＝Pt，可得当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880 J，根据公式P＝可得电热丝的电阻为R＝＝55 Ω，选项A错误，C正确；当吹冷风时，只有电动机工作，电热丝不工作，电热丝消耗的电能为0，选项B错误；因为电动机是非纯电阻，所以不能根据R＝求解线圈电阻，选项D错误。‎ ‎2．有四盏电灯，如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V,100 W”字样，L3和L4都标有“220 V,40 W”字样，把电路接通后，亮度最暗的灯泡是(　C　)‎ A．L1 B．L2‎ C．L3 D．L4‎ 解析：根据串联电路的电压分配原则知L2、 L3两端的电压最小，L4两端的电压最大。根据并联电路的电流分配原则知通过L3的电流小于通过L2的电流。由此可知L4最亮，L1次之，L3最暗。选项C正确。‎ ‎3．(2019·河北正定中学高二上学期段考)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(　C　)‎ 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，洗衣机电动机消耗的电能为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＝10P2，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。‎ ‎4．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交流电源上，电路如图。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的功率增大，其他指示灯的功率减小 D．X2的功率减小，其他指示灯的功率增大 解析：L2和X2并联，灯丝烧断。X2两端电压增大，由P＝知，照明灯X2实际功率变大；在串联电路中总电压等于分电压之和，X2两端电压增大，所以其他灯组两端电压减小，由P＝知：其他指示灯的实际功率减小。故选C。‎ 二、非选择题 ‎5.如图所示为“风光互补路灯”系统，它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止，放电余留20%左右即停止电能输出。‎ 下表为某型号风光互补路灯系统配置方案：‎ 风力发电机 太阳能电池组件 最小启动风速 ‎1.0 m/s 太阳能电池 ‎36 W 最小充电风速 ‎2.0 m/s 太阳能转化效率 ‎15%‎ 最大限制风速 ‎12.0 m/s 蓄电池 ‎500 Ah－12 V 最大输出功率 ‎400 W 大功率LED路灯 ‎80 W－12 V 当风速为6 m/s时，风力发电机的输出功率将变为50 W，在这种情况下，将蓄电池的电量由20%充至90%所需时间为__84__h；如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240 W/m2，要想使太阳能电池的最大输出功率达到36 W，太阳能电池板的面积至少要__1__ m2。‎ 解析：由题意：I·t＝500 Ah×70%，即t＝350 Ah，将P＝50 W，U＝12 V代入得t＝84h，因为太阳能转化效率为15%，所以有240 S×15%＝36，得s＝1 m2。‎ ‎6.(2019·江苏省海头高中、海州高中高二上学期联考)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝210 V，电压表示数UV＝110 V。试求：‎ ‎(1)通过电动机的电流；‎ ‎(2)输入电动机的电功率；‎ ‎(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？(g取10 m/s2)‎ 答案：(1)10 A　(2)1 100 W　(3)102 kg 解析：(1)通过R的电流I＝＝ A＝10 A；‎ ‎(2)电动机的输入功率P1＝U2I＝110×10 W＝1 100 W，‎ ‎(3)电动机内电阻的发热功率P2＝I2r＝102×0.8 W＝80 W 输出的机械功率P3＝P1－P2＝(1 100－80) W＝1 020 W；‎ 而P3＝Fv＝mgv，解得m＝＝102 kg。‎