2019-2020学年高中物理人教版选修3-1同步作业与测评：2.5 焦耳定律 Word版含解析.pdf

第 5 节 焦耳定律 对应学生用书 P43 1.电流做功实质上是导体中的正比， 这一规律叫焦耳定律， 表达式为 Q 10 11 I2Rt，适用于任何电路。焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡计算电热都要用 12 该规律。电热功率是描述电流做功产生电热快慢程度的物理量，公式为 PI2R， 13 适用于任何电路。 14 4只含有电阻的电路称为纯电阻电路，当有电流通过时，电能全部转化为内 能，即电功等于电热，用公式表示为 WQI2RtUIt。含有电动机等非纯电阻元 件的电路称为非纯电阻电路，电路中的电能除一部分转化为内能外，其他部分转 化为机械能、化学能等，此时电功大于电热，电功表达式 WUIt，电热表达 15 16 式为 QI2Rt。 17 对应学生用书 P43 考点一 电功率和热功率 1.(多选)关于四个公式PUI；PI2R；P；P，下列叙述正 U2 R W t 确的是( ) A公式适用于任何电路的电功率的计算 B公式适用于任何电路的热功率的计算 C公式适用于任何电路电功率的计算 D以上均不正确 答案 AB 解析 PUI、P适用于任何电路的电功率的计算，而 PI2R、P只适 W t U2 R 用于纯电阻电路的电功率的计算，A 正确，C 错误；PI2R 适用于任何电路的热 功率的计算，PUI、P只适用于纯电阻电路的热功率的计算，B 正确。 U2 R 2两盏额定功率相同的灯泡 A 和 B，其额定电压 UAUB，则下列说法正确的 是( ) A两灯正常发光时，灯泡的电流 IAIB B两灯电阻 RAPB；两灯并联后，由并联电路的功 率分配关系可知 P ，所以 PAI2Rt，UIR，C 错误，B、D 正确。 2 电功率的计算公式 P中， U 是加在用电器上的电压， R 是用电器的电阻， U2 R 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 答案 C 解析 公式 P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 U2 R 路中，C 正确，A、B、D 错误。 3(多选)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( ) AIUP BIUP CPI2(R1R2) DPI2(R1R2) 答案 BC 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 PUI，B 正确，A 错误；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(R1R2)，因为电功还有一部分转化 为电动机的机械能，所以 PI2(R1R2)，C 正确，D 错误。 4. 三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是 10 W，现将其中的两只灯 泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率 为( ) A30 W B20 W C15 W D10 W 答案 C 解析 若灯泡 2 和 1 都达到最大功率时， 灯泡 3 两端的电压将太大， 容易烧坏， 所以整个电路允许消耗的最大功率应该是灯泡 3 达到最大功率。即10 W，串 U2 R 联部分消耗功率为5 W，所以总功率为 15 W，C 正确。 U2 2R 5额定电压都是 110 V、额定功率 PA110 W 和 PB40 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( ) 答案 C 解析 由 P和已知条件可知， RARB。 对于 A 电路， 由于 RARB， 所以 UB U2 R 110 V，B 灯烧毁，两灯不能正常发光。对于 B 电路，由于 RBRA，A 灯又并联变 阻器，并联电阻更小于 RB，所以 UB110 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 UAUB110 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 UAUB110 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(IAIB)×110， 而 D 电路中变阻器功率为(IAIB)×110，所以 C 电路消耗电功率最小，C 正确。 6一个标有“12 V”字样，功率未知的灯泡，测得灯丝电阻 R 随灯泡两端电压 变化的关系图线如图所示。在正常发光情况下，灯泡的电功率 P_W； 若 一定值电阻与灯泡串联，接在 20 V 的电压上，灯泡能正常发光，则串联电阻的阻 值为_。 答案 24 4 解析 在正常发光情况下，灯丝的电压 U12 V，由图中读出此时的电阻为 R 6 ，则灯泡的电功率 P24 W。灯泡能正常发光时，电流 I 2 A，串 U2 R U R 联电阻电压 U20 V12 V8 V，阻值为 R4 。 U I 7如图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 ，电流为 1.40 A，已知分压电阻 1 9 的阻值是 R100 。求： (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。 答案 (1)140 V (2)210 V (3)882 W 解析 (1)电阻 R 两端的电压为 URIR1.40×100 V140 V。 (2)设电热丝的电阻为 r，电源输出电压为 U，则 2r · ，解得：r50 。 ( U Rr) 1 9 U2 r 所以电源电压为 UI(Rr)1.40×(10050) V210 V。 (3)电热丝的额定功率为 P W882 W。 U2 r 2102 50 8某电动机与灯泡连接电路如图所示。现 K1闭合(灯泡亮)，K2断开，电流表 读数为 5 A；若保持 K1闭合，再将 K2关闭(电动机启动)，电流表读数为 20 A。已 知电源电动势 E12 V，内阻 r0.4 ，电流表内阻不计，假设灯泡电阻恒定。 求：因电动机启动，灯泡的电功率降低了多少？ 答案 42 W 解析 电动机未启动时： 灯两端电压 U灯 1EI1r(125×0.4) V10 V， 灯消耗功率 P灯 1U灯 1I150 W； 电动机启动时： 灯两端电压 U灯 2EI2r(1220×0.4) V4 V， 设灯阻值不变，由 P可得 U2 RL P灯 2 2P 灯 1 2×50 W8 W， ( U灯2 U灯1)( 4 10) 灯电功率的减少量 PP灯 1P灯 2(508) W42 W。