（山東省專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十四）焦耳定律（含解析）新人教版選修3-1.doc

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課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十四） 焦耳定律 1．下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法中正確的是(　　) A．電功率越大，說(shuō)明電流做功越快，則電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B．W＝UIt＝I2Rt＝t，對(duì)任何電路都適用 C．U＝IR對(duì)于純電阻和非純電阻電路都適用 D．焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路 解析：選D　電功率越大，表示電流做功越快，但是電路中產(chǎn)生的焦耳熱量的多少還與做功的時(shí)間的長(zhǎng)短及是否是純電阻電路有關(guān)，所以A錯(cuò)誤；公式W＝UIt是計(jì)算電路的總功的大小，適用于任何的電路，當(dāng)為純電阻電路時(shí)，根據(jù)歐姆定律I＝，可以推出W＝I2Rt，W＝t，所以W＝I2Rt，W＝t只能適用于純電阻電路，所以B錯(cuò)誤；U＝IR只適用于純電阻電路，對(duì)非純電阻電路不適用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路中的焦耳熱量的計(jì)算，所以D正確。 2．當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時(shí)，通過(guò)該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為 0.9 J。為在相同時(shí)間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過(guò)該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是(　　) A．3 V,1.8 J　　　　　 B．6 V,3.6 J C．6 V,1.8 J D．3 V,3.6 J 解析：選B　通過(guò)電荷量0.3 C消耗電能0.9 J，所以q＝It＝0.3 C，E＝UIt＝0.9 J得到：U＝3 V；若要在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)0.6 C電荷量，即電流增大為原來(lái)兩倍，電阻不變，根據(jù)I＝，電壓需提高為原來(lái)兩倍，即U′＝2U＝6 V，消耗電能E′＝U′I′t＝4E＝3.6 J，故B項(xiàng)正確。 3．如圖為甲、乙兩燈泡的IU圖像，根據(jù)圖像，計(jì)算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220 V的電路中時(shí)實(shí)際發(fā)光的功率約為(　　) A．15 W,30 W B．30 W,40 W C．40 W,60 W D．60 W,100 W 解析：選C　從圖像的橫坐標(biāo)(U)為220 V的刻度可找出對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)(I)的值分別為 I甲＝0.18 A，I乙＝0.27 A。則P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正確。 4．小芳家正在使用的電器有電燈、洗衣機(jī)、電冰箱，小芳從家里的總電能表中測(cè)得在時(shí)間t內(nèi)消耗的電能為W。設(shè)小芳家的供電電壓為U，總電流為I，上述電器的總電阻為R，總功率為P。下列關(guān)系式正確的是(　　) A．P＝ B．W＝I2Rt C．I＝ D．P＝ 解析：選D　由于洗衣機(jī)、電冰箱是非純電阻電路，歐姆定律不成立，所以I＝不成立，所以關(guān)系式P＝不成立，故A、C錯(cuò)誤；公式W＝I2Rt只能用來(lái)求電熱，不能用來(lái)求消耗的電能，故B錯(cuò)誤；公式P＝普遍適用，故D正確。 5．如圖所示，把兩個(gè)相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8 V，乙電路兩端的電壓為16 V。調(diào)節(jié)變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時(shí)變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙，則下列關(guān)系中正確的是(　　) A．P甲P乙 C．P1>P2 D．P1＝P2 解析：選D　由燈都正常發(fā)光可知，R1中電流是R2中電流二倍，R1兩端電壓是R2兩端電壓的二分之一，兩變阻器消耗的功率相等，兩電路中消耗的總功率相等，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。 6.如圖所示，有一內(nèi)電阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標(biāo)有“110 V　60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則(　　) A．電解槽消耗的電功率為120 W B．電解槽的發(fā)熱功率為60 W C．電解槽消耗的電功率為60 W D．電路消耗的總功率為60 W 解析：選C　燈泡能正常發(fā)光，說(shuō)明電解槽和燈泡均分得110 V電壓，且干路電流I＝I燈＝，則電解槽消耗的功率P＝P燈＝60 W，C對(duì)A錯(cuò)；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2R＝1.3 W，B錯(cuò)；整個(gè)電路消耗的功率P總＝220 V＝120 W，D錯(cuò)誤。 7．[多選]電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒開(kāi)前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒開(kāi)后保溫狀態(tài)。如圖所示是電飯鍋電路原理示意圖，K是感溫材料制造的開(kāi)關(guān)。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．其中R2是供加熱用的電阻絲 B．當(dāng)開(kāi)關(guān)K接通時(shí)電飯鍋為加熱狀態(tài)，K斷開(kāi)時(shí)為保溫狀態(tài) C．要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)的一半，R1∶R2應(yīng)為2∶1 D．要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)時(shí)一半，R1∶R2應(yīng)為(－1)∶1 解析：選ABD　由P＝得：當(dāng)接通K時(shí)，電阻變小，功率變大，處于加熱狀態(tài)；當(dāng)斷開(kāi)K時(shí)，電阻變大，功率變小，處于保溫狀態(tài)。由上可知，R2是供加熱用的電阻絲，故A、B正確；要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率為加熱狀態(tài)的一半，由P＝I2R可得：電阻R2在保溫與加熱狀態(tài)下的電流之比為1∶ ，所以(R1＋R2)∶R2＝∶1。則R1∶R2＝(－1)∶1，故C錯(cuò)誤，D正確。 8．[多選]有兩個(gè)燈泡L1、L2，額定電壓皆為6 V，額定功率分別為6 W、3 W，將它們接在電路中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W B．若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W C．若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W D．若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W 解析：選BC　當(dāng)兩燈泡串聯(lián)時(shí)，電流相等，L1的額定電流為I1＝＝1 A，電阻R1＝＝6 Ω，L2的額定電流為I2＝＝0.5 A，電阻R2＝＝12 Ω。要使兩燈泡不致被燒壞，電路中的最大電流為0.5 A，最大功率為Pmax＝I2R1＋I(xiàn)2R2＝4.5 W，故A錯(cuò)，B正確；當(dāng)兩燈泡并聯(lián)時(shí)，電壓相等，當(dāng)電壓為6 V時(shí)，兩燈皆可正常發(fā)光，此時(shí)電路最大功率為9 W，故C正確，D錯(cuò)誤。 9．鋰電池因能量密度高、綠色環(huán)保而廣泛使用在手機(jī)等電子產(chǎn)品中?，F(xiàn)用充電器為一手機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，鋰電池的內(nèi)阻為r，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．鋰電池產(chǎn)生的熱功率為UI B．充電器的充電效率為100% C．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI－I2r D．充電器輸出的電功率為UI＋I(xiàn)2r 解析：選C　電池產(chǎn)生的熱功率為P損＝I2r，小于UI，故A錯(cuò)誤；充電器的充電效率為100%，故B錯(cuò)誤；充電器輸出的電功率為：P輸出＝UI，故D錯(cuò)誤；電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能，根據(jù)能量守恒定律，有：UI＝I2r＋P，故P＝UI－I2r，故C正確。 10.粗細(xì)均勻的金屬環(huán)上A、B、C、D四點(diǎn)把其周長(zhǎng)分成四等份，如圖所示，當(dāng)A、B兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，圓環(huán)消耗的電功率為P；當(dāng)A、D兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，圓環(huán)消耗的電功率為(電源內(nèi)阻不計(jì))(　　) A．3P B. P C．P D.P 解析：選B　設(shè)金屬環(huán)的總電阻為4R，則當(dāng)A、B兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，等效電阻為R，圓環(huán)消耗的電功率為P＝；當(dāng)A、D兩點(diǎn)接入電路中時(shí)，等效電阻為R1＝＝，圓環(huán)消耗的電功率P1＝＝P，選項(xiàng)B正確。 11．一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出的技術(shù)參數(shù)如下表。質(zhì)量M＝70 kg的人騎著此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受阻力f恒為車和人總重力的k倍，k＝0.02。取g＝10 m/s2。求： 規(guī)格 后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁鐵電動(dòng)機(jī) 車型 26″電動(dòng)自行車 額定輸出功率 120 W 整車質(zhì)量 30 kg 額定電壓 40 V 最大載重 120 kg 額定電流 3.5 A (1)此電動(dòng)自行車的電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常工作時(shí)的效率； (2)僅在電動(dòng)機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，人騎車行駛的最大速率； (3)僅在電動(dòng)機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，當(dāng)車速v＝2.0 m/s時(shí)，人騎車的加速度大小。 解析：(1)由題表可知，電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U0＝40 V，額定電流為I0＝3.5 A，所以電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸入功率為P入＝U0I0＝140 W 又電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出＝120 W 所以電動(dòng)機(jī)的效率為η＝100%＝85.7%。 (2)設(shè)車的質(zhì)量為m，則車行駛時(shí)所受阻力為f＝k(M＋m)g 當(dāng)達(dá)到最大速度vm時(shí)，應(yīng)有P出＝fvm 所以最大速度vm＝＝6.0 m/s。 (3)當(dāng)車速為v＝2.0 m/s時(shí)，牽引力F＝＝60 N 設(shè)此時(shí)車的加速度大小為a，根據(jù)牛頓第二定律得 F－f＝(M＋m)a，解得a＝0.4 m/s2。 答案：(1)85.7%　(2)6.0 m/s　(3)0.4 m/s2 12．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12 V，內(nèi)阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻R0＝1 Ω，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1時(shí)可使甲電路輸出功率最大，調(diào)節(jié)R2時(shí)可使乙電路輸出功率最大，且此時(shí)電動(dòng)機(jī)剛好正常工作(額定輸出功率為P0＝2 W)，求R1和R2的值。 解析：甲圖中，當(dāng)電路的外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電路的輸出功率最大，則 R1＝r－R0＝(3－1)Ω＝2 Ω 此時(shí)電流I1＝＝ A＝2 A 所以甲電路最大的輸出功率為P＝I12(R0＋R1)＝223 W＝12 W 對(duì)于乙圖，輸出的最大功率也為12 W，電流I2＝2 A 所以對(duì)于乙電路有I22R2＋2 W＋I(xiàn)22R0＝12 W 解得：R2＝1.5 Ω。 答案：2 Ω　1.5 Ω