人教版 (新课标)选修3选修3-1第二章 恒定电流5 焦耳定律优秀课时作业

第5节 焦耳定律

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在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立

B　解析   W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，Q＝I2Rt是焦耳热的定义式也适用于任何电路，如果是纯电阻电路W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，选项B正确，A、C、D错误．

2．下列关于电功率的说法正确的是(　　)

A．用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关

B．用电器的实际功率取决于用电器的额定功率

C．白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率

D．电功率越小，则电流做功越少

C　解析   用电器的额定功率是它正常工作时的功率，其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和实际电压无关，选项A错误，C正确；用电器实际功率的大小是由加在它两端的电压和通过它的电流决定的，选项B错误；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与通电时间有关，选项D错误．

3．(多选)计算用电量时，常用的单位是“度”，对此，下列说法正确的是(　　)

A．1度等于3.6×103 kW·h B．1度等于3.6×106 J

C．“度”是电功率的单位 D．“度”是电功的单位

BD　解析   “度”是电功的单位，1度等于1 kW· h，而1 kW· h＝3.6×106 J，故选项B、D正确．

4．一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率是100 W．若将这盏电灯先接一段很长的导线后，再接在同一电源上，此时导线上损失的电功率是9 W，那么此电灯的实际功率将(　　)

A．等于91 W B．大于91 W

C．小于91 W D．条件不足，无法确定

C　解析  电灯直接接在恒压电源上功率是100 W，导线和电灯串联时电阻变大，由P＝可知电路消耗的总功率变小，即小于100 W，而导线上消耗的功率为9 W，所以电灯的实际功率小于91 W.

5．(多选)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．甲灯的实际功率一定总是40 W

B．将乙灯接入110V电路中，它的额定功率仍为60 W

C．两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较大

D．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少

AD　解析  灯泡的铭牌上标记的是额定电压和额定功率，当工作电压不是220 V时，灯泡的实际功率不再是额定功率，但额定功率不会随电压变化而变化，选项A错误，B正确；由P＝可知，选项C正确；甲、乙两灯通电时间的关系不确定，不能比较两灯消耗电能的多少，选项D错误．

6．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作．设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有(　　)

A．U1<U2　Q1＝Q2　　 B．U1＝U2　Q1＝Q2

C．W1＝W2　Q1>Q2　　 D．W1 <W2　Q1 <Q2

A　解析   电动机是非纯电阻，其两端电压U2>IR＝U1，选项B错误；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此，W1<W2，选项C错误；产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，选项A正确，D错误．

7．(多选)将四个额定电压与额定功率均相同的小灯泡按图中甲、乙两种方式接入电路，两电路中的定值电阻阻值分别为R1、R2，在电路两端所加的电压分别为U1、U2，四个小灯泡都正常发光，且两个电路消耗的总电功率相等．则下列关系正确的是(　　)

A．U1＞2U2 B．U1＝2U2

C．R1＝4R2 D．R1＝2R2

BC　解析  设小灯泡的阻值为R，正常发光时电流为I，由于两个电路的总电功率相等，所以I2R1＝(2I)2R2，即R1＝4R2，选项C正确，D错误；由P＝U1I＝2U2I可知，U1＝2U2，选项A错误，B正确．

8．将一额定电压为U0＝110 V、额定功率为P0＝60 W的灯泡与一电风扇串联，然后接入电压为220 V的电路中，两用电器均正常工作，已知电风扇的内阻r＝4.4 Ω.则下列说法正确的是(　　)

A．电风扇的电功率为120 W

B．电风扇的发热功率为60 W

C．灯泡的电功率为60 W

D．两用电器的总功率为60 W

C　解析  灯泡能正常发光，说明电风扇和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯，则电风扇的电功率P＝P0＝60 W，选项A错误；电风扇的发热功率P热＝I2r＝1.3 W，选项B错误；由于灯泡两端的电压为额定电压，则灯泡的电功率为额定功率，选项C正确；整个电路消耗的功率P总＝120 W，选项D错误．

[能力提升]

9．如图所示为甲、乙两灯泡的I－U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约为(　　)

A．15 W　30 W　　 B．30 W　40 W

C．40 W　60 W　　 D．60 W　100 W

C　解析  从图象的横坐标(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，选项C正确．

10．(多选)在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时(　　)

A．L1两端的电压为L2两端电压的2倍

B．L1消耗的电功率为0.75 W

C．L2的电阻为12 Ω

D．L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1

BD　解析  电路中的总电流为0.25 A，L1的电流为0.25 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知L1两端电压为3.0 V，故L1消耗的电功率为P＝UI＝0.75 W，选项B正确．根据并联电路中电流的规律知L2中电流为0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3 V，L1两端的电压大约为L2两端电压的10倍，选项A错误．由欧姆定律可知L2的电阻约为R＝＝Ω＝2.4 Ω，选项C错误．L2消耗的电功率约为P＝UI＝0.3×0.125 W＝0.0375 W，故L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1，选项D正确．

11．有一个小直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A，若把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A．求：

(1)电动机线圈的内阻；

(2)电动机正常工作时的输出功率和效率；

(3)如在正常工作时转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？

解析  (1)当电动机不转时，由欧姆定律得电动机线圈的内阻为r＝＝ Ω＝0.5 Ω.

(2)当电动机正常工作时，输出功率为

P出＝UI－I2r＝2×1 W－12×0.5 W＝1.5 W，

效率为η＝×100%＝×100%＝75%.

(3)电动机的转子突然被卡住时，相当于纯电阻，发热功率为P热＝＝ W＝8 W.

答案  (1)0.5 Ω　(2)1.5 W　75%　(3)8 W

12．如图所示，A为电解槽，N为电炉，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为6 A；当S2闭合、S1断开时，电流表的示数为4 A，求：(电流表内阻不计)

(1)电炉的电阻及发热功率；

(2)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率．

解析  (1)电炉为纯电阻元件，由欧姆定律得I1＝，则R＝＝＝2 Ω，其发热功率为PN＝UI1＝12×6 W＝72 W.

(2)电解槽为非纯电阻元件，发热功率为P热＝IrA＝42×2 W＝32 W，总功率为P总＝UI2＝12×4 W＝48 W，故电能转化为化学能的功率为P化＝P总－P热＝(48－32) W＝16 W.

答案  (1)2 Ω　72 W　(2)16 W