2019版物理人教版选修3-1训练：2.5 焦耳定律 .docx

www.ks5u.com5焦耳定律课时过关能力提升基础巩固1一阻值为10 的定值电阻,通有0.5 A的恒定电流,10 s内产生的热量为()A.2.5 JB.5 JC.25 JD.50 J答案:C2(多选)一个电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻值相同,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.电动机消耗功率大于电炉消耗功率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解析:电炉和电动机的电流与电阻相同,所以电炉和电动机产生的电热相等,选项A错误;电动机的电压要大于电炉上的电压,电动机消耗功率大于电炉消耗功率,故选项B、C正确,选项D错误。答案:BC3通过电阻R的电流为I时,在时间t内产生的热量为Q;若电阻为2R,电流为I2时,则在时间t内产生的热量为()A.4Q B.2Q C.Q2 D.Q4解析:由电热公式Q=I2Rt可得Q=I222Rt=12I2Rt=12Q。答案:C4一根电阻丝,通过2 C电荷量所消耗的电能是8 J。若在相同的时间内通过4 C电荷量,则该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A.4 V,16 JB.8 V,16 JC.4 V,32 JD.8 V,32 J解析:由W=qU,知U1=W1q1=4 V当q2=4 C时,I2=2I1,所以U2=I2R=8 VW2=q2U2=32 J,选项D正确。答案:D5(多选)如图所示,两电阻R1和R2的伏安特性曲线。若在两电阻两端加相同的电压,关于它们的电阻值及发热功率的比较正确的是()A.电阻R1的阻值较大B.电阻R2的阻值较大C.电阻R1的发热功率较大D.电阻R2的发热功率较大解析:由伏安特性曲线知R1<R2;因为U1=U2,由P=U2R知,P1>P2。选项B、C正确。答案:BC6一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3 h,待机时间 100 h”,则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为()A.1.8 W,5.410-2 WB.3.6 W,0.108 WC.0.6 W,1.810-2 WD.6.48103 W,1.94102 W解析:题图中所提供的电池的容量为500 mAh,则通话时消耗的功率P1=Uqt=3.65003 mW=600 mW=0.6 W,同理待机时消耗的功率为P2=18 mW=1.810-2 W,C正确。答案:C7如图所示,灯L1和L2的铭牌标有“12 V 4 W”的字样,灯L3和L4的铭牌标有“24 V 4 W”的字样,如A、B两端电压为24 V,则下述结论正确的是()A.四个灯同样亮B.L4灯最亮,L3灯最暗C.L4灯最暗,L3灯最亮D.L1灯最亮,L2灯最暗解析:由额定值可知R1=R2=14R2=14R4,根据串、并联电路的电流关系I1=I4,I2=45I1,I3=15I1,所以P4最大,P3最小,选项B正确。答案:B8如图所示电路中,电源电压为60 V,内阻不计,电阻R=2 ,电动机M的内阻R0=1.6 ,电压表的示数为50 V,电动机正常工作,求电动机的输出功率。解析:电压表的示数为电动机两端的电压,电源电压已知,可得UR=U源-U机=(60-50) V=10 V由欧姆定律I=URR=5 A对电动机由能量关系得P电=P热+P出解得P出=P电-P热=U机I-I2R0=(505-521.6) W=210 W。答案:210 W能力提升1图中虚线框内是一个未知电路,测得它的两端点a、b之间电阻是R,在a、b之间加上电压U,测得流过电路的电流为I,则未知电路的电功率一定是()A.I2RB.U2RC.UID.UI-I2R解析:A、B项的表达式只适用于纯电阻电路,D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率,虚线框中不知道是哪种元件,功率P=UI总是适用的,选项C正确。答案:C2如图所示,电路两端的电压U保持不变,电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1R2R3是()A.111B.411C.144D.122解析:对R2、R3,由P=U2R知R2R3=11,对R1、R2,由P=I2R;I1=2I2,所以R1R2=I22I12=14,选项C正确。答案:C3(多选)一个用半导体材料制成的电阻D,其电流I随它两端的电压U的关系图像如图甲所示,将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上,如图乙所示,三个用电器消耗的电功率均为P。现将它们连接成如图丙所示的电路,仍然接在该电源的两端,设电阻D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2,它们之间的大小关系为()A.P1=4P2B.PD<P2C.P1<4P2D.PD>P2解析:由题意,电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端,三个用电器消耗的电功率均为P,此时三个电阻的阻值相等;当将它们连接成如图丙所示的电路,接在该电源的两端时,电阻器D的电压小于电源的电压,由图甲可知,电阻器D的电阻增大,则有RD>R1=R2,而RD与R2并联,电压相等,根据欧姆定律得知,电流ID<I2,又I1=I2+ID,得到I1<2I2,I1>2ID;P1=I12R1,P2=I22R2,所以得到P1<4P2,故A错误,C正确;PD=U并2RD,P2=U并2R2,RD>R2,故PD<P2,故B正确,D错误。答案:BC4(多选)理发用的电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风将头发吹干,设电动机的线圈电阻为R1,它与电热丝的电阻R2串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,电流为I,消耗的电功率为P,则有()A.P<UIB.P=I2(R1+R2)C.P=UID.P>I2(R1+R2)解析:电动机电路在电机正常转动时,电动机消耗的功率P=UI,且大于发热功率,选项C、D正确。答案:CD5(多选)如图所示,电阻R1=20 ,电动机线圈的电阻R2=10 。当开关断开时,电流表的示数是0.5 A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I或电路消耗的电功率P是()A.I=1.5 AB.I<1.5 AC.P=15 WD.P<15 W解析:电路两端的电压为U=I1R1=0.5 A20 =10 V。电动机是非纯电阻元件,UI2>I22R2,所以I2<UR2=1 A。电流表的示数I=I1+I2<1.5 A,A错误,B正确。电路总功率为P=U(I1+I2)<15 W,C错误,D正确。答案:BD6如图所示,电源电压恒为U=14 V,小灯泡L标有“4 V 8 W”,电动机的线圈电阻rM=1.0 ,当滑动变阻器调到 2 时,小灯泡与电动机均正常工作,求电动机的机械效率。解析:因为小灯泡和电动机均正常工作。对灯泡PL=IUL,I=84 A=2 A。电动机的发热功率PrM=I2rM=221.0 W=4 W电动机的总功率P=I(U-UL-UR)=12 W电动机的输出功率P机=P-PrM=8 W=P机P=66.7%。答案:66.7%7一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表:规格后轮驱动直流永磁铁电机车型26电动自行车额定输出功率120 W整车质量30 kg额定电压40 V最大载重120 kg额定电流3.5 A质量为70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶,所受阻力Ff恒为车和人总重的150。g取10 m/s2,求:(1)此车电机在额定电压下正常工作的效率;(2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下,人骑车行驶的最大速度;(3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下,当车速为v1=1.0 m/s时,人骑车的加速度。解析:(1)电机的额定电压为U0=40 V,额定电流为I0=3.5 A,所以电机正常工作时输入功率为P入=U0I0=140 W又因电机的输出功率为P出=120 W,所以电机的效率为=P出P入100%85.7%。(2)行驶时所受阻力为Ff=k(m人+m车)g当达到最大速率vmax时,应有P出=Ffvmax所以最大速率vmax=P出Ff=6.0 m/s。(3)当车速为v1=1.0 m/s时,牵引力F=P出v1=120 N设此时车的加速度为a,根据牛顿第二定律得F-Ff=(m人+m车)a解得a=1.0 m/s2。答案:(1)85.7%(2)6.0 m/s(3)1.0 m/s2