电磁学 恒定电流 5电功率和焦耳定律 提高.docx

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电磁学恒定电流5电功率和焦耳定律提高

电磁学恒定电流5电功率和焦耳定律提高

1．如图所示电路中，电源电动势ε恒定，内阻r=1Ω，定值电阻R3=5Ω。

当电键S断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等。

则下列说法中正确的是（电表均为理想表）

A．电阻R1、R2可能分别为4Ω、5Ω

B．电阻R1、R2可能分别为3Ω、6Ω

C．电键S断开时电压表的示数一定大于S闭合时的示数

D．电键S断开与闭合时电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6Ω

2．如右图甲所示电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器．闭合开关S，将R2的

滑片P从最右端滑到最左端的过程中，两个电压表的示数随电路中电流I的变化关系分

别如右图乙中图线a、b所示．若电表均为理想化，则以下论断正确的是（）

A．图线a是电压表V2的示数变化情况

B．电源内阻的阻值为10Ω

C．电源的最大输出功率为3.6W

D．滑动变阻器R2消耗的最大电功率为0.9W

3．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如右图中的a、b、c所示。

则下列说法中正确的是（）

A、图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系，

B、图中a线最高点对应的功率为最大输出功率，

C、在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C

三点这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC

D、b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定

为1:

2，纵坐标之比一定为1:

4。

4．有一直流电动机的内阻是4.4

，将电动机和一盏标有“110V、60W”的灯泡串联后接在电压为220V的电路两端，若灯正常发光，则

A．电动机的输入功率为120WB．电动机的发热功率为60W

C．电路消耗的总功率为60WD．电动机的输出功率约为58.7W

5．如图所示电路中，R为一滑动变阻器，

P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是（）

A．电源内电路消耗功率一定逐渐增大

B．B灯一定逐渐变暗

C．电源效率一定逐渐减小

D．R上消耗功率一定逐渐变小

6．如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图像，其中a、b分别表示路端电压、负载

电阻上电压随电流变化的情况，下面说法正确的是（）

A．阴影部分的面积表示电源的输出功率

B．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率

C．当满足α＝β时，电源的效率最高

D．当满足α＝β时，电源的效率小于50%

7．一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V。

若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率

A．等于36W　　　　　　　　　　B．小于36W，大于9W

C．等于9W　　　　　　　　　D．小于36W

8．如图所示为一建筑工地为吊装材料用的卷扬机模型，可简化为:

用原、副线圈的匝数比为n的理想变压器,给原线圈接电压为u=U0sinωt的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R．当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升

，此时电流表的示数为I，重力加速度为g，下列说法正确的是:

A．电动机两端电压为IR

B．原线圈中的电流为nI

C．电动机消耗的电功率为

D．重物匀速上升的速度为

9．如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L标有“6V，12W”字样，电动机线圈的电阻RM=0.50Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是（）

A．流经电动机的电流是12A

B．电动机的输出功率12W

C．电动机的输出功率是10W

D．电动机的热功率是72W

10．如图所示，已知电源电动势为ε，内电阻为r，闭合电键k电路工作稳定后，A、B、C三个制作材料相同的白炽灯泡发光亮度一样，那么以下判断正确的是（）

A．A、B、C三个灯功率、电压都不同

B．A、B、C三个灯功率相同、电压不同

C．C灯电阻最大、B灯电阻最小

D．当变阻器滑动片向左滑动时，A灯、C灯变亮，B灯变暗

11．两根材料和长度都相同的均匀电阻丝R1和R2，R1横截面积较大，在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒，当两端并联在电源上后，若不计散热，则（）

A.R1上的火柴棒先掉下来

B.R2上的火柴棒先掉下来

C.R1和R2上的火柴棒同时掉下来

D.无法判断哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来

12．直流电动机M接在如图所示的电路中，电压表的示数是20V，电流表的示数是1.0A，限流电阻R=5.0Ω.则可知（）

A.电动机的机械功率是20W

B.电阻R消耗的电功率是5W

C.电动机线圈的电阻是20Ω

D.电动机产生的电热功率是20W

13．（19分）

（1）1920年科学家史特恩测定气体分子速率的装置如题22图1所示，A、B为一双层共轴圆筒形容器，外筒半径为R，内筒半径为r，可同时绕其共同轴以同一角速度高速旋转，其内部抽成真空．沿共同轴装有一根镀银的铂丝K，在铂丝上通电使其加热，银分子（即原子）蒸发成气体，其中一部分分子穿过A筒的狭缝a射出到达B筒的内表面．由于分子由内筒到达外筒需要一定时间，若容器不动，这些分子将到达外筒内壁上的b点，若容器转动，从a穿过的这些分子仍将沿原来的运动方向到达外筒内壁，但容器静止时的b点已转过弧长s到达

点．测定该气体分子最大速度的大小表达式为v=_________．

（2）某同学在研究灯泡的电阻随灯泡两端电压增大而变化的实验中，用伏安法分别测出A、B两个灯泡的伏安特性曲线如题22图2所示．

①若用多用表欧姆档测A灯的电阻，其阻值约为_____Ω．

②若将B灯接在电动势为16V，内阻为4Ω的电源两端，B灯的实际功率为_____W．

③若将A灯和B灯并联接在上述电源两端，B灯的实际功率为_____W．

14．有位同学用以下方法测定一台收录机的功率：

合上收录机开关，把音量控制在适当的范围内，再把家中所有的用电器关闭，然后观察自己家中使用的电度表的转盘速度，发现转盘转过两圈所需的时间是150s.该电度表上标明每千瓦时（1度电）转1200圈.由此可以计算出收录机的功率为_____________.

15．一个电阻加10V电压时，通过它的电流是200mA，则当通过它的电流是100mA时，它两端的电压是____________V，这个电阻的阻值是____________Ω.

如图所示的电路中，电源电动势E=6.0V，内阻r=0.6Ω，电阻R2=0.5Ω，当开关S断开时，电流表的示数为1.5A，电压表的示数为3.0V，试求：

16．电阻R1和R3的阻值

17．当S闭合后，求电压表的示数和R2上消耗的电功率

18．（19分）如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2=40Ω，右端连接间距d=0.04m、板长l=10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。

闭合开关

，将质量为m=1.6×10-6kg、带电量q=3.2×10-8C的微粒以初速度v0=0.5m/s沿两板中线水平射入板间。

当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A。

已知电动机内阻R1=2Ω，取g=10m/s2。

试问：

（1）输出电压为Uab是多大？

（2）在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率？

（3）为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？

环保汽车已越来越走进我们的生活，某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103kg。

当它在水平路面上以v＝36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50A，电压U＝30

0V。

在此行驶状态下：

19．求驱动电机的输入功率P电；

20．若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；

21．设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。

已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026W，太阳到地球的距离r＝1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。

已知球面面积计算公式为

。

把q1=4×10-9C的试探电荷放在电场中的A点,具有6×10-8J的电势能,求A点的电势.若把q2=－2×10-10C的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能是多少?

15.（10分）如图所示，R1=2Ω,R2=R3=4Ω.当S接A时，外电路消耗的电功率为4W；当S接B时，电压表示数为4.5v。

求：

22．电源的电动势和内电阻

23．当S接c时，R1消耗的电功率

24．（20分）如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。

在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜成平面。

在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能。

光电池板可等效为一个一电池，输出电压恒定为U；输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）。

导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：

光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。

（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成

时，导体棒处于受力平衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。

（2）当

变成

时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒平衡外，还能输出多少额外电功率？

25．（18分）利用水流和太阳能发电，可以为人类提供清洁能源。

水的密度

，太阳光垂直照射到地面上时的辐射功率

，地球表面的重力加速度取g=10m／s2。

（1）三峡水电站发电机输出的电压为18kV。

若采用500kV直流电向某地区输电5.0×106kW，要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的5％，求输电线总电阻的最大值；

（2）发射一颗卫星到地球同步轨道上（轨道半径约为地球半径的6.6

）利用太阳能发电，然后通过微波持续不断地将电力输送到地面，这样就建成了宇宙太阳能发电站。

求卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小；

（3）三峡水电站水库面积约1.0×109m2，平均流量Q=1.5×l04m3／s，水库水面与发电机所在位置的平均高度差h=l00m，发电站将水的势能转化为电能的总效率

。

在地球同步轨道上，太阳光垂直照射时的辐射功率为10P0。

太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率

=20％，将电能输送到地面的过程要损失50％。

若要使

（2）中的宇宙太阳能发电站的发电能力与三峡电站相当，卫星上太阳能电池板的面积至少为影大?

26．在如图A所示电路中，电源电动势为E=6V，内阻不计，小灯L上标有“6V，0.3A”字样，滑动变阻器R1的阻值范围是0～20Ω，电阻R2上标有“15Ω，4A”字样，电流表的量程为0～0.6A。

甲、乙两同学在讨论滑动变阻器功率的取值范围时，甲同学认为：

由于电流表允许通过的最大电流为0.6A，所以通过R1的最大电流为I1m=IAm–IL=0.6A–0.3A=0.3A，这时滑动变阻器R1两端的电压为U1m=E－I1mR2=6V－0.3×15V=1.5V，因此， 滑动变阻器的最大功率为P1m=I1mU1m=0.3×1.5W=0.45W。

乙同学不同意甲同学的看法，他认为滑动变阻器的功率决定于通过它的电流和它两端电压的乘积，即P1=I1U1，电流最大时功率未必最大，只有电流、电压的乘积最大时，功率才最大，如图B所示。

你认为甲、乙两位同学中，哪位同学的看法正确，如果你认为甲同学正确，请简述他正确的理由；如果你认为乙同学正确，请求出滑动变阻器R1的最大功率P1m。

27．有一起重机用的直流电动机，如图7-2-8所示，其内阻r＝0.8Ω，线路电阻R＝10Ω，电源电压U＝150V，电压表示数为110V，求：

（1）通过电动机的电流；

（2）输入到电动机的功率P入；

（3）电动机的发热功率Pr，电动机输出的机械功率．

参考答案

1．ACD

2．AD

3．CD

6．4．D

5．D

6．A

【答案】B

8．C

9．C

10．BCD

11．C

12．B

13．

（1）

（4分）

（2）①2Ω；（5分）②9.3W（5分）③5W（5分）

14．40W

15．5050

16．

17．

18．

（1）35V

（2）17W35W（3）18V＜U2＜22V

19．

.5×10

4W

20．

21．

22．15V

23．-3×10-9J

24．：

（1）导体棒受力如图　

光电池输出功率（即光电池板接收到的光能对应的功率）为　

（2）维持导体棒平衡需要的电流为　

而当

变为

时光电池板因被照射面积增大使电池输出的电流也增大

需要在导体棒两端并联一个电阻，题目要求的就是这个电阻上的功率。

由并联电路特点得：

光电池提供的总电流　

　以下关键是求

光电池输出功率为　

（

为当

变成

时，光电池板接收到的光能对应的功率。

）

已知垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定

（设为P0）

由右图可知

已知电池输出电流正比于光电池板接收到的光能

　　　光电池能提供的额外功率为　

25．

（1）

（2）0.23m/s2

（3）

26．甲同学的看法错，乙同学的看法正确。

0.6W

27．

（1）I＝4A

（2）P入＝440W（3）12.8W427.2W