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内部文件，版权追溯
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第5节 焦耳定律
基础巩固
1.(2018·厦门湖滨中学高二期中)在下列用电器中,哪些都属于纯电阻用电器( B )
A.电扇和电吹风 B.白炽灯、电炉和电热毯
C.洗衣机和电冰箱 D.电解槽、电磁炉、微波炉
解析:纯电阻用电器,电能全部转化为内能,白炽灯、电炉和电热毯的电能全部转化为内能,故B正确;非纯电阻用电器,电能主要转化为其他形式的能,少部分转化为内能,电扇和电吹风有部分电能转化为机械能,故A错误;洗衣机有部分电能转化为机械能,故C错误;电解槽有部分电能转化为化学能,故D错误.
2.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯,各自在额定电压下正常工作了相同的时间.比较它们产生的热量,结果是( B )
A.电风扇最多 B.电烙铁最多
C.日光灯最多 D.一样多
解析:在三种用电器中,只有电烙铁能将电能全部转化为内能,电风扇将部分电能转化为机械能,日光灯将部分电能转化为光能,故B选项正确.
3.(2018·湖南双峰一中高二期末)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( D )
A.P甲
C.P1>P2 D.P1=P2
解析: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.
4.(2018·江苏沭阳县高二期中)(多选)如图所示,理发用的电吹风机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,利用热风将头发吹干.电动机的线圈电阻R1与电阻R2的电热丝串联后接到输出电压为U的电源上,电路中电流为I,则( BC )
A.电动机的输出功率为
B.电动机两端的电压为U-IR2
C.电吹风机的发热功率为I2(R1+R2)
D.电吹风机的消耗的电功率为I2(R1+R2)
解析:电动机的输入功率P=(U-IR2)I,电动机的输出功率为UI- I2(R1+R2),故A错误;含电动机电路是非纯电阻电路,电动机两端的电压为U-IR2, 故B正确;电吹风机中发热的功率要用I2R来计算,所以总的发热功率为I2(R1+R2),吹风机的总功率P=IU要大于发热部分的功率,故C正确,D错误.
5.(2018·河南省罗山高中高二测试)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( D )
A.两灯正常发光时,灯泡的电流IA>IB
B.两灯电阻RA
C.将两灯串联后接入电路中发光时,则灯泡的功率PA
D.将两灯并联后接入电路中发光时,则灯泡的功率PA′
解析:由P=可知RA>RB,由P=IU可知额定电流IA
,所以
PA′
6.(2018·黑龙江齐齐哈尔实验中学高二期中)如图所示,电阻R1=
20 Ω,电动机的绕组R2=10 Ω.当开关打开时,电流表的示数是0.5 A,当开关合上后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是( C )
A.I=1.5 A B.I >1.5 A
C.P<15 W D.P=15 W
解析:当开关S断开时,由欧姆定律得U=I1R1=10 V,当开关S闭合后,通过R1的电流仍为0.5 A,电动机的电流I2<=1 A,故电流表的电流I<1.5 A,电路中电功率P=UI<15 W,故C正确.
7.如图所示,A为电解槽,N为电炉子,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)电炉子的电阻及发热功率各多大?
(2)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?
解析:(1)电炉子为纯电阻元件,由欧姆定律得I1=,则R=
=
=2 Ω,其发热功率为PR=UI1=12×6 W=72 W.
(2)电解槽为非纯电阻元件,发热功率为P热=rA=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
能力提升
8.(2018·江西奉新一中高二月考)(多选)四盏灯泡接成如图所示的电路.a,b灯泡的规格为“220 V 100 W”,c,d灯泡的规格为“220 V 40 W”,各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率.下面关于通过这四盏灯泡的实际电流的关系以及灯泡实际消耗的功率关系正确的是( AC )
A.Ia=Id>Ib>Ic B.Ia>Id>Ib=Ic
C.Pd>Pa>Pb>Pc D.Pa>Pd>Pc>Pb
解析:a,b灯泡的电阻R==
Ω=484 Ω;c,d灯泡的电阻R′=
=
Ω=1 210 Ω,a,d串联,电流相等,b,c并联,电压相等,而c的电阻大于b的电阻,所以c的电流小于b的电流,而a的电流等于b,c电流之和,所以Ia=Id>Ib>Ic,故A正确,B错误;根据并联电路的特点知b,c并联后的总电阻R并
可得:Pa>Pb,Pc
9.(2018·山东济宁鱼台一中高二期中)在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 A和2.0 V.重新调节R使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V.则这台电动机正常运转时输出功率为( C )
A.47 W B.44 W C.32 W D.48 W
解析:当电动机不转时,由欧姆定律知,电动机的内阻r==
Ω=4 Ω,当电动机转动时,电动机的总功率P总=U2I2=24×2 W=48 W;热功率Pr=
r=22×4 W=16 W;则电动机的输出功率P出=P总-Pr=(48-16)W=32 W,故C正确.
10.(2018·北京二十中高二月考)某同学用如图所示的电路经行小电机M的输出功率的研究,其实验步骤如下所述,闭合开关后,调节滑动变阻器,电动机未转动时,电压表的读数为U1,电流表的读数为I1;再调节滑动变阻器,电动机转动后电压表的读数为U2,电流表的读数为I2,则此时电动机输出的机械功率为( A )
A.U2I2- B.
C.U2I2-U1I1 D.U2I2
解析:闭合开关后,电动机未转动时,电动机的内阻R=;电动机转动后,电动机的电功率P电=U2I2,发热功率P热=
R,则电动机的输出功率P出=P电-P热=U2I2-
,故选项A正确.
11.(2018·江苏沭阳高二期中)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,求:
(1)电动机的输入功率;
(2)电动机线圈的电阻;
(3)该车受到的阻力.
解析:(1)电动机的输入功率P入=P额=U额·I额=576 W.
(2)由P入=P内+P出 ,电动机的热功率P内=I2r
可得r= Ω≈1.6 Ω.
(3)当F牵=f阻时有最大速度,又P出=F牵·vmax
得 f阻=35 N.
答案:(1)576 W (2)1.6 Ω (3)35 N
