2020-2021学年选修3-1第二章 恒定电流5 焦耳定律课时训练

课时分层作业(十四)

(时间：40分钟　分值：100分)

[基础达标练]

一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)

1．(多选)不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V　40 W”的灯泡，下列说法正确的是(　　)

A．接在110 V的电路中时的功率为20 W

B．接在110 V的电路中时的功率为10 W

C．接在440 V的电路中时的功率为160 W

D．接在220 V的电路中时的功率为40 W

BD　[由P额＝得，灯泡的电阻R＝ Ω＝1 210 Ω，当电压为110 V时，P＝＝ W＝10 W；电压为440 V时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏。]

2．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(　　)

甲　　　　　　　　　乙

A．P甲<P乙　　　　 B．P甲>P乙

C．P1>P2  D．P1＝P2

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。]

3．如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是(　　)

A．导线有绝缘皮，隔热效果好

B．导线较长，散热比电烙铁快

C．导线的电阻远小于电烙铁的电阻

D．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流

C　[由热功率P＝I2R可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故电烙铁很烫而导线不怎么热，选项C正确。]

4．如图所示，A、B两点间电压为18 V，R1＝0.2 Ω，电动机M线圈的电阻也是0.2 Ω，电路中的电流是25 A，则此电路中电能转化为机械能的效率是(　　)

A．72%  B．28%

C．55.6%  D．44.4%

D　[电路中总的电功率P＝UI＝450 W，电路中的热功率P热＝I2(R1＋r)＝250 W，则电路中电能转化为机械能的效率为η＝×100%≈44.4%，D正确。]

5．两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压UA>UB，则下列说法正确的是(　　)

A．两灯正常发光时，灯泡的电流强度IA>IB

B．两灯电阻RA<RB

C．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PA<PB

D．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PA′<PB′

D　[由P＝可知RA>RB，由P＝UI可知额定电流IA<IB。两灯串联后，由串联电路的功率分配关系可知P∝R，所以PA>PB；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知P∝，所以PA′<PB′。]

6．下面是某电热水壶的铭牌，由此可知该电热水壶正常加热1 min产生的热量为(　　)

A．1.80×103 J  B．1.10×104 J

C．1.32×104 J  D．1.08×105 J

D　[由铭牌可知，电热水壶的功率为1 800 W，所以正常加热1分钟产生的热量为Q＝Pt＝1 800×60 J＝1.08×105 J。]

二、非选择题(14分)

7．一台线圈电阻为2 Ω的电动机接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率。

[解析]　电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率

P′＝IU＝10×110 W＝1 100 W

发热功率P热＝I2R＝102×2 W＝200 W

转化成的机械功率P＝P′－P热＝1 100 W－200 W＝900 W

机械效率η＝×100%＝×100%≈82%。

[答案]　1 100 W　200 W　900 W　82%

[能力提升练]

一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)

1．如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V　10 W”，B灯“60 V　60 W”，C灯“20 V　20 W”，D灯“20 V　20 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是(　　)

A．PB>PD>PA>PC　　　 B．PB>PA>PD＝PC

C．PB>PD>PC>PA  D．PA>PC>PD>PB

B　[由R＝可知，灯的电阻RA＝10 Ω，RB＝60 Ω，RC＝RD＝20 Ω，C、D并联部分的电阻为R并＝10 Ω，电路中RB>RA＝R并，由串联电路的功率关系知PB>PA＝P并，而PC＝PD＝，故PB>PA>PD＝PC，B正确。]

2．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近(　　)

A．8×108 kW·h  B．8×1010 kW·h

C．8×1011 kW·h  D．8×1013 kW·h

B　[因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W和10 W，则每户家庭每天节省的电能为(60－10) × 10－3 ×2×6 kW·h＝0.6 kW·h，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365 kW·h＝8.76×1010 kW·h，B正确，A、C、D错误。]

3．如图所示为甲、乙两灯泡的I­U图象，根据图象，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分别约为(　　)

A．15 W、30 W  B．30 W、40 W

C．40 W、60 W  D．60 W、100 W

C　[由图象可知，当U＝220 V时，通过甲、乙两灯的电流分别为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．(多选)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1.3 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

BC　[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＝，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对；整个电路消耗的功率P总＝220 V×＝120 W，D错。]

二、非选择题(本题共2小题，共26分)

5．(12分)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时的移动速度相同，则这台自动扶梯可同时承载的最多人数为多少？(设每个人的平均质量为60 kg，g取10 m/s2)

[解析]　设可同时乘载的最多人数为n，此时电动机处于最大输出功率状态。该状态下，扶梯自身移动所需功率为

P1＝IU＝5×380 W＝1 900 W＝1.9 kW，

n个人以恒定速度v＝0.4 m/s向上移动所需功率为

P2＝P出－P1＝(4.9－1.9)kW＝3.0 kW，

所以n＝＝＝25(人)。

[答案]　25人

6．(14分)一台小型电动机在3 V的电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：

(1)电动机的输入功率；

(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；

(3)线圈的电阻。

[解析]　(1)电动机的输入功率P入＝UI＝3×0.2 W＝0.6 W。

(2)电动机提升重物的机械功率P机＝Fv＝4× W＝0.4 W

根据P入＝P机＋P热，电动机的热功率

P热＝P入－P机＝(0.6－0.4) W＝0.2 W

所产生的热量Q＝P热t＝0.2×30 J＝6 J。

(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt，可得线圈的电阻

R＝＝ Ω＝5 Ω。

[答案]　(1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω