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1、5 焦耳定律
基礎鞏固
1.下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是 ( )
A.電功率越大,電流做功越快,電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多
B.W=UIt適用于任何電路,而W=I2Rt=t只適用于純電阻的電路
C.在不是純電阻的電路中,UI>I2R
D.焦耳熱Q=I2Rt適用于任何電路
解析:本題考查的是電功、電功率和焦耳定律,關鍵是正確區(qū)分電功和電功率.電功率公式P=,功率越大,表示電流做功越快.對于一段電路,有P=IU,I=,焦耳熱Q=2Rt,可見Q與P、U、t都有關.所以,P越大,Q不一定越大,A不對.W=UIt是電功的定義式,適用于任何電路,而I=
2、只適用于純電阻的電路,B對.在不是純電阻的電路中,電流所做的功=焦耳熱+其他形式的能,所以W>Q,即UI>I2R,C正確.Q=I2Rt是焦耳熱的定義式,適用于任何電路中產(chǎn)生的焦耳熱,D正確.
答案:BCD
2.通過電阻R的電流為I時,在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q;若電阻為2R,電流為I/2時,則在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 ( )
A.4Q B.2Q C.Q/2 D.Q/4
解析:由電熱公式Q=I2Rt可得Q′=22Rt=I2Rt=Q.
答案:C
3.一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同,都通過相同的電流,在相同時間內(nèi)
3、( )
A.電爐放熱與電動機放熱相等
B.電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓
C.電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓
D.電動機消耗的功率大于電爐的功率
解析:電爐屬于純電阻,電動機屬于非純電阻,對于電爐有:U=IR,放熱Q=I2Rt,消耗功率P=I2R,對于電動機有:U>IR,放熱Q=I2Rt,消耗功率P=UI>I2R.
答案:ABD
4.關于電功率,下列說法中正確的是 ( )
A.用電器的額定功率與用電器的實際電壓和實際電流有關
B.用電器的實際功率取決于用電器的額定功率
C.白熾燈正常工作,實際功率等于額定功率
D.電功率越小,則電流做的功越少
解析:
4、用電器的額定功率與用電器的額定電壓和額定電流有關,A錯.用電器的實際功率,由用電器兩端的實際電壓和通過它的電流決定,B錯.白熾燈正常工作,即達到額定電壓和額定電流,故實際功率等于額定功率,C對.因W=P·t,功由功率和時間共同決定,故D錯.
答案:C
5.如圖2-5-3所示,電路兩端的電壓U保持不變,電阻R1、R2、R3消耗的電功率一樣大,則電阻之比R1∶R2∶R3是 ( )
圖2-5-3
A.1∶1∶1 B.4∶1∶1
C.1∶4∶4 D.1∶2∶2
解析:根據(jù)串并聯(lián)電路的特點,U2=U3,故R2=R3,又I1=I2+I3,故I1=2I2
5、=2I3,根據(jù)P=I2R和P1=P2=P3得R1∶R2∶R3=1∶4∶4.
答案:C
知能提升
圖2-5-4
6.電子產(chǎn)品制作車間里常常使用電烙鐵焊接電阻器和電容器等零件,技術工人常將電烙鐵和一個燈泡串聯(lián)使用,燈泡還和一只開關并聯(lián),然后再接到市電上(如圖2-5-4所示),下列說法正確的是 ( )
A.開關接通時比開關斷開時消耗的總電功率大
B.開關接通時,燈泡熄滅,只有電烙鐵通電,可使消耗的電功率減小
C.開關斷開時,燈泡發(fā)光,電烙鐵也通電,消耗的總功率增大,但電烙鐵發(fā)熱較少
D.開關斷開時,燈泡發(fā)光,可供在焊接時照明使用,消耗總功率不變
解析:開關
6、接通時,燈泡被短路,燈泡熄滅,電路的總電阻變小,電路的總功率P=變大,電烙鐵的功率變大,A正確,B、C、D錯誤.
答案:A
7.如圖2-5-5所示,電路電壓U保持不變,滑動變阻器R的總阻值與R2的阻值均為20 Ω,電阻R1的阻值為5 Ω.當滑動變阻器R的滑動端P由a向b滑動過程中 ( )
圖2-5-5
A.干路中電流不斷增大
B.R1上消耗電功率不斷增大
C.R1上消耗電功率不斷減小
D.R2上消耗電功率不斷減小
解析:滑片由a向b滑動時,R變小,R并變小,R總變小,電路中的總電流變大,R1兩端的電壓變大,消耗的功率變大;并聯(lián)部分電壓變小,R2消耗的功率變小
7、.
答案:ABD
圖2-5-5
8. 如圖2-5-6所示,有一內(nèi)電阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標有“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:燈泡能正常發(fā)光,說明電解槽和燈泡均分得110 V電壓,且干路電流I=I燈= A,則電解槽消耗的功率P=P燈=60 W,C對,A錯;電解槽的發(fā)熱功率P熱=I2R內(nèi)=1.3 W,B錯;整個電路消耗的總功率P總=220× W=120 W,D錯.
8、答案:C
9.小明家的窗式空調(diào)已用了多年,耗電功率已不再是說明書上的數(shù)值了,他想測出這臺空調(diào)的耗電功率.于是他將家中的其他用電器全部關閉,單獨打開空調(diào),觀察他家的電度表在2 min內(nèi)轉(zhuǎn)了200轉(zhuǎn),且電度表上標有3 000 r/kW·h的字母,你能幫他測出他家空調(diào)的功率嗎?
解析:表盤上的字樣說明表盤轉(zhuǎn)動3 000轉(zhuǎn)時,電路消耗1度電(1 kW·h),即在2 min=120 s內(nèi),電路消耗 kW·h= kW·h的電能,所以P==×3.6×106× W=2 000 W,即空調(diào)的耗電功率為2 000 W.
答案:2 000 W
圖2-5-5
10. 2009年國慶群眾游行隊伍中的國徽彩車,
9、如圖2-5-7,不僅氣勢磅礴而且還是一輛電動車,充一次電可以走100公里左右.假設這輛電動彩車總質(zhì)量為6.75×103 kg,當它勻速通過天安門前500 m的檢閱區(qū)域時用時250 s,驅(qū)動電機的輸入電流I=10 A,電壓為300 V,電動彩車行駛時所受阻力為車重的0.02倍.g取10 m/s2,不計摩擦,只考慮驅(qū)動電機的內(nèi)阻發(fā)熱損耗能量,求:
(1)驅(qū)動電機的輸入功率;
(2)電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率;
(3)驅(qū)動電機的內(nèi)阻和機械效率.
解析:(1)驅(qū)動電機的輸入功率P入=UI=300 V×10 A=3 000 W.
(2)電動彩車通過天安門前的速度v=x/t=2 m/s
電動彩車行駛時所受阻力為
f=0.02 mg=0.02×6.75×103×10 N=1.35×103 N
電動彩車勻速行駛時F=f,故
電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率P機=Fv=2 700 W.
(3)設驅(qū)動電機的內(nèi)阻為R,由能量守恒定律得P入t=P機t+I2Rt
解得驅(qū)動電機的內(nèi)阻R=3 Ω
驅(qū)動電機的機械效率η=P機/P入×100%=90%.
答案:(1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 Ω 90%