高中人教版 (新课标)5 焦耳定律课时训练

这是一份高中人教版 (新课标)5 焦耳定律课时训练，共6页。

[随堂基础巩固]
1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )
A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B.W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t只适用于纯电阻电路
C.在不是纯电阻的电路中，UI＞I2R
D.焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
解析：电功率公式为P＝eq \f(W,t)，功率越大，表示电流做功越快。对于一段电路，有P＝IU，I＝eq \f(P,U)，焦耳热Q＝(eq \f(P,U))2Rt，可见Q与P、U、t都有关。所以，P越大，Q不一定越大，A不对；W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝eq \f(U,R)只适用于纯电阻电路，B对；在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C正确；Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确。
答案：BCD
2.把六个相同的小灯泡接成如图2－5－2甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是( )
图2－5－2
A.P甲＝P乙 B.P甲＝3P乙
C.P乙＝3P甲 D.P乙>3P甲
解析：设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12×3I＝36I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12×I＝12I，故有P甲＝3P乙，B正确。
答案：B
3.小亮家有一台电风扇，内阻为20 Ω，额定电压为220 V，额定功率为66 W，将它接上220 V电源后，发现因扇叶被东西卡住不能转动。则此时电风扇消耗的功率为( )
A.66 W B.2 420 W
C.11 W D.不确定
解析：当扇叶被东西卡住不能转动时，电路为纯电阻电路，所以电风扇消耗的功率也就是热功率。P＝eq \f(U2,R)＝2 420 W。B对，A、C、D错。
答案：B
4.如图2－5－3所示，灯L上标有200 W，电动机上标有2 000 W，在A、B两端加上220 V的电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的电阻。
图 2－5－3
解析：设A、B间的总电流为I，A、B间的总电压U＝220 V，
A、B间消耗的总功率P＝200 W＋2 000 W＝2 200 W。
因为P＝UI，所以I＝eq \f(P,U)＝eq \f(2 200,220) A＝10 A。
由IL＝I，PL＝Ieq \\al(2,L)R，所以R＝eq \f(PL,I\\al(2,L))＝eq \f(200,102) Ω＝2 Ω。
答案：2 Ω
[课时跟踪训练]
(满分50分 时间30分钟)
一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1.关于电功W和电热Q的说法正确的是( )
A.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q
B.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q
C.W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立
D.W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立
解析：W＝UIt、Q＝I2Rt适用一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B对，A、C、D错。
答案：B
2.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I/2时，则在时间t内产生的热量为( )
A.4Q B.2Q
C.Q/2 D.Q/4
解析：由电热公式Q＝I2Rt可得：
Q′＝(eq \f(I,2))22Rt＝eq \f(1,2)I2Rt＝eq \f(1,2)Q，故C对。
答案：C
3.一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同的时间内
( )
A.电炉放热和电动机放热相等
B.电炉两端电压小于电动机两端电压
C.电炉两端电压等于电动机两端电压
D.电动机消耗的电功率大于电炉的电功率
解析：由Q热＝I2Rt知A对；电炉为纯电阻用电器，UIt＝I2Rt，U＝IR，电动机为非纯电阻用电器，U′I′t>I′2Rt，U′>I′R，C错，B、D对。
答案：ABD
4.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为( )
A.1∶1 B.2∶1
C.4∶1 D.1∶4
解析：串联后电阻为R1＝2r，产生的热量为Q1＝eq \f(U2,R1)·t串＝eq \f(U2,2r)·t串；并联后电阻为R2＝eq \f(r,2)，产生的热量为Q2＝eq \f(U2,R2)·t并＝eq \f(U2,\f(r,2))·t并，若要Q1＝Q2，所以有t串∶t并＝4∶1。
答案：C
5.电功率的计算公式P＝U2/R中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于( )
A.计算电冰箱的功率 B.计算电风扇的功率
C.计算电烙铁的功率 D.计算洗衣机的功率
解析：公式P＝U2/R是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，A、B、D错误。
答案：C
6.额定电压都是110 V、额定功率PA＝110 W和PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是( )
图 1
解析：灯泡正常工作时，两灯泡上的电压相等，可先判断电路是否能正常工作，然后再比较分流电阻和分压电阻分别消耗的功率大小，从而做出判断。
判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流。
由P＝eq \f(U2,R)和已知条件可知，RA＜RB。
对于A电路，由于RA＜RB，所以UB＞110 V，B灯烧毁，两灯不能正常发光。
对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB＞110 V，B灯烧毁。
对于C电路，B灯与变阻器并联，电阻可能等于RA，所以可能有UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。
对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。
比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小。
答案：C
7.有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )
A.电解槽消耗的电功率为120 W
B.电解槽的发热功率为60 W
C.电解槽消耗的电功率为60 W
D.电路消耗的总功率为60 W
解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝eq \f(60 W,110 V)，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，C对A错；电解槽的发热功率P热＝I2R＝1.3 W，B错；整个电路消耗的功率P总＝220 V×eq \f(60 W,110 V)＝120 W，D错。
答案：C
8.日常生活用的电吹风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，得到热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是( )
A.IU＞P B.IU＝P
C.P>I2(R1＋R2) D.P＝I2(R1＋R2)
解析：根据题意可知，通过电吹风的电流为I，它两端的电压为U，所以它消耗的电功率P＝UI，B项正确，A项错；电吹风内部有两部分电阻，一是电热丝的电阻，二是电动机线圈的电阻，所以热功率为I2(R1＋R2)，因为电功还有一部分转化为电动机的机械能，所以P＞I2(R1＋R2)。C项正确，D项错误。
答案：BC
二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
9.(8分)如图2所示的电路中，电源电压为60 V，内阻不计，电阻R＝2 Ω，电动机的内阻R0＝1.6 Ω，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。
图 2
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＝eq \f(UR,R)＝5 A，
对电动机由能量关系有P电＝P热＋P出，
所以P出＝P电－P热＝UI－I2R0＝(50×5－52×1.6) W
＝210 W。
答案：210 W
10.(10分)如图3是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的1/9，电流为1.40 A，已知分压电阻的阻值是R＝100 Ω。求：
图3
(1)保温时，电阻R两端的电压；
(2)稳压电源输出的电压；
(3)电热丝的额定功率。
解析：(1)电阻R两端的电压为
UR＝IR＝1.40×100 V＝140 V。
(2)设电热丝的电阻为r，电源输出电压为U，则
(eq \f(U,R＋r))2r＝eq \f(1,9)·eq \f(U2,r)
解得：r＝50 Ω。
所以电源电压为
U＝I(R＋r)＝1.40×(100＋50) V＝210 V。
(3)电热丝的额定功率为P＝eq \f(U2,r)＝eq \f(2102,50) W＝882 W。
答案：(1)140 V (2)210 V (3)882 W