2019_2020学年高中物理课时跟踪检测十四焦耳定律含解析新人教版选修3.pdf

焦耳定律焦耳定律 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，说明电流做功越快，则电路中产生的焦耳热一定越多 BWUItI2Rtt，对任何电路都适用 U2 R CUIR对于纯电阻和非纯电阻电路都适用 D焦耳热QI2Rt适用于任何电路 解析：选 D 电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与 做功的时间的长短及是否是纯电阻电路有关，所以 A 错误；公式WUIt是计算电路的总功 的大小， 适用于任何的电路， 当为纯电阻电路时， 根据欧姆定律I ， 可以推出WI2Rt，W U R t，所以WI2Rt，Wt只能适用于纯电阻电路，所以 B 错误；UIR只适用于纯电阻电 U2 R U2 R 路，对非纯电阻电路不适用，选项 C 错误；焦耳热QI2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的 计算，所以 D 正确。 2当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为 0.3 C，消耗的电能为 0.9 J。 为在相同时间内使 0.6 C 的电荷量通过该电阻， 在其两端需加的电压和消耗的电能分 别是( ) A3 V,1.8 J B6 V,3.6 J C6 V,1.8 JD3 V,3.6 J 解析 ： 选B 通过电荷量0.3 C消耗电能0.9 J， 所以qIt0.3 C，EUIt0.9 J得到 ：U 3 V； 若要在相同时间内通过 0.6 C 电荷量，即电流增大为原来两倍，电阻不变，根据I ，电压需提高为原来两倍，即U2U6 V，消耗电能EUIt4E3.6 J，故 B 项 U R 正确。 3如图为甲、乙两灯泡的I­U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为 220 V 的电路中时实际发光的功率约为( ) A15 W,30 W B30 W,40 W C40 W,60 W D60 W,100 W 解析：选 C 从图像的横坐标(U)为 220 V 的刻度可找出对应的纵坐标(I)的值分别为 I甲0.18 A，I乙0.27 A。则P甲UI甲40 W，P乙UI乙60 W，C 正确。 4小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱，小芳从家里的总电能表中测得在 时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U，总电流为I，上述电器的总电阻为R， 总功率为P。下列关系式正确的是( ) APBWI2Rt U2 R CIDP U R W t 解析 ： 选 D 由于洗衣机、电冰箱是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，所以I 不成立， U R 所以关系式P不成立，故 A、C 错误；公式WI2Rt只能用来求电热，不能用来求消耗的 U2 R 电能，故 B 错误；公式P 普遍适用，故 D 正确。 W t 5如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为 8 V，乙 电路两端的电压为 16 V。调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分 别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是( ) AP甲P乙 CP1P2DP1P2 解析：选 D 由灯都正常发光可知，R1中电流是R2中电流二倍，R1两端电压是R2两端 电压的二分之一， 两变阻器消耗的功率相等， 两电路中消耗的总功率相等， 选项D正确， A、 B、 C 错误。 6.如图所示， 有一内电阻为 4.4 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 ： 选 C 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II 灯 ，则电解槽消耗的功率PP灯60 W，C 对 A 错 ； 电解槽的发热功率P热I2R 60 W 110 V 1.3 W，B 错；整个电路消耗的功率P总220 V×120 W，D 错误。 60 W 110 V 7多选电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热 状态，另一种是锅内水烧开后保温状态。 如图所示是电饭锅电路原理示 意图，K 是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是( ) A其中R2是供加热用的电阻丝 B当开关 K 接通时电饭锅为加热状态，K 断开时为保温状态 C要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，R1R2应为 21 D要使R2在保温状态时的功率为加热状态时一半，R1R2应为(1)12 解析：选 ABD 由P得：当接通 K 时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断 U2 R 开 K 时，电阻变大，功率变小，处于保温状态。由上可知，R2是供加热用的电阻丝，故 A、B 正确；要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，由PI2R可得：电阻R2在保温与加 热状态下的电流之比为 1 ，所以(R1R2)R21。则R1R2(1)1，故 C 错222 误，D 正确。 8多选有两个灯泡 L1、L2，额定电压皆为 6 V，额定功率分别为 6 W、3 W，将它们接 在电路中，下列说法正确的是( ) A若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为 9 W B若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为 4.5 W C若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为 9 W D若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为 4.5 W 解析 ： 选 BC 当两灯泡串联时， 电流相等， L1的额定电流为I11 A， 电阻R1 P1 U1 6 ，L2的额定电流为I20.5 A，电阻R212 。要使两灯泡不致被烧坏， U12 P1 P2 U2 U22 P2 电路中的最大电流为 0.5 A，最大功率为PmaxI2R1I2R24.5 W，故 A 错，B 正确；当两灯 泡并联时， 电压相等， 当电压为 6 V 时， 两灯皆可正常发光， 此时电路最大功率为 9 W， 故 C 正确，D 错误。 9锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品 中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源 的输出电压为U，输出电流为I，锂电池的内阻为r，下列说法正确的是( ) A锂电池产生的热功率为UI B充电器的充电效率为×100% Ir U C电能转化为化学能的功率为UII2r D充电器输出的电功率为UII2r 解析：选 C 电池产生的热功率为P损I2r，小于UI，故 A 错误；充电器的充电效率为 ×100%，故 B 错误；充电器输出的电功率为：P输出UI，故 D 错误；电能转化为化学 UIr U 能和热能，根据能量守恒定律，有：UII2rP，故PUII2r，故 C 正确。 10.粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图 所示，当A、B两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D两点 接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)( ) A3PB. P 4 3 CPD.P 3 4 解析：选 B 设金属环的总电阻为 4R，则当A、B两点接入电路中时，等效电阻为R， 圆环消耗的电功率为P；当A、D两点接入电路中时，等效电阻为R1，圆环 E2 R R·3R 4R 3R 4 消耗的电功率P1P，选项 B 正确。 E2 R1 4 3 11一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如下表。质量M70 kg 的人骑着此电动 自行车沿平直公路行驶， 所受阻力f恒为车和人总重力的k倍，k0.02。 取g10 m/s2。 求 ： 规格后轮驱动直流永磁铁电动机 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 (1)此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率； (2)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速率； (3)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下， 当车速v2.0 m/s 时， 人骑车的加速度 大小。 解析：(1)由题表可知，电动机的额定电压为U040 V，额定电流为I03.5 A，所以电 动机正常工作时的输入功率为P入U0I0140 W 又电动机的输出功率为P出120 W 所以电动机的效率为×100%85.7%。 P出 P入 (2)设车的质量为m，则车行驶时所受阻力为fk(Mm)g 当达到最大速度vm时，应有P出fvm 所以最大速度vm6.0 m/s。 P出 f (3)当车速为v2.0 m/s 时，牵引力F60 N P出 v 设此时车的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得 Ff(Mm)a，解得a0.4 m/s2。 答案：(1)85.7% (2)6.0 m/s (3)0.4 m/s2 12如图所示，电源电动势E12 V，内阻r3 ，R01 ，直流电动机内阻R01 ， 当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大， 调节R2时可使乙电路输出功率最大， 且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P02 W)，求R1和R2的值。 解析：甲图中，当电路的外电阻等于电源内阻时，电路的输出功率最大，则 R1rR0(31)2 此时电流I1 A2 A E 2r 12 2 × 3 所以甲电路最大的输出功率为PI12(R0R1)22×3 W12 W 对于乙图，输出的最大功率也为 12 W，电流I22 A 所以对于乙电路有I22R22 WI22R012 W 解得：R21.5 。 答案：2 1.5