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1、打包下载高中物理人教版选修31第二章第5节焦耳定律作业共3套Word版含答案焦耳定律基础达标1对于连入电路的不同灯泡而言，亮度大的灯泡是()A通过电流大的灯泡B两端电压大的灯泡C电阻值大的灯泡 D消耗电功率大的灯泡【解析】亮度大的灯泡，功率大，D正确【答案】D2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WUIt、QI2Rt，且WQB在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立DWUIt在任何电路中成立，QI2Rt只在纯电阻电路中成立【解析】WUIt、QI2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中WQ，在非纯电阻电路中WQ，B对，

2、A、C、D错【答案】B3(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同的时间内()A电炉放热和电动机放热相等B电炉两端电压大于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压D电动机消耗的功率大于电炉的电功率【解析】由Q热I2Rt知A对电炉为纯电阻用电器，UItI2Rt，UIR，电动机为非纯电阻用电器，UItI2Rt，UIR，B、C错，D对【答案】AD4下图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U，测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是()AI2R BU2/RCUI DUII2R【解析】选项A、B的表达式只适用于纯电

3、阻电路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，功率PUI总是适用的，C选项正确【答案】C5如右图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1R2R3()A111 B411C144 D122【解析】R2、R3并联，电压相等，功率又相等，所以电流相等，电阻相等；因此通过R1的电流是通过R2电流的两倍，又因为功率相等，根据PI2R可知，R1是R2的.根据以上分析可知R1：R2：R31：4：4.【答案】C6电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接

4、到市电上(如下图所示)，下列说法正确的是()A开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热较少D开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变【解析】开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的总电阻变小，电路的总功率P变大，电烙铁的功率变大，A正确，B、C、D不正确【答案】A7一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率为100 W，若将这盏电灯接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率为9 W，那么此时电灯实际消耗的功率将()A大于91 W B小于

5、91 WC等于91 W D条件不足，无法确定【解析】电源电压不变，当电阻增大时，由P可知，功率减小，所以将灯接在很长的导线上总功率小于100 W，导线损失9 W，则电灯的功率将小于91 W，故B选项正确【答案】B8.电阻R1与R2的伏安特性曲线如图所示，并把第一象限分为、三个区域，现把R1与R2串联在电路中，R1和R2消耗的电功率分别为P1和P2，串联总电阻为R，下列关于P1与P2大小及R的伏安特性曲线所在区域的叙述，正确的是()AP1P2，特性曲线在区BP1P2，特性曲线在区DP1P2，特性曲线在区【解析】由题图知R1R2，二者串联电流相等，由PI2R，知P1P2，串联电阻R大于R1也大于R

6、2，故其伏安特性曲线将在区，选D.【答案】D9一台电动机电阻为0.5 ，正常工作时通过的电流为20 A，在10 s内转化的机械能为4.2104 J，求：在这10 s内电流做了多少功？电动机产生的热量为多少？【解析】先计算电热，QI2Rt2.0103J，再根据WQE机，故W2.0103J4.2104J4.4104J.【答案】4.4104 J2.0103 J能力提升1两个电阻，R18 ，R22 ，并联在电路中，欲使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是()A用一个阻值为2 的电阻与R2串联B用一个阻值为6 的电阻与R2串联C用一个阻值为6 的电阻与R1串联D用一个阻值为2 的电阻与R1串联【解析

7、】欲使两电阻消耗的电功率相等，须有IR1IR2，此时I22I1.显然，用一个2 的电阻与R2串联后，再与R1并联，可满足题目要求故A选项正确【答案】A2超导材料电阻率恰变为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家发现了临界温度为90 K的高温超导材料利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 ，它供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()A1 kW B1.6103 kWC1.6 kW D10 kW【解析】因为超导体电阻为零，不损耗电功率，所以节约的电

8、功率即是用普通材料时线路损耗的电功率，PI2R2R20.4 W1 kW.故正确答案为A.【答案】A3(多选)如图所示，电阻R120 ，电动机绕组的阻值R210 .当开关打开时，电流表的示数是I00.5 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()AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W【解析】由题意知，电路两端的电压UR1I010 V，闭合开关后，当电压全部加在电动机的内阻上时，它的电流为1 A，但只有一部分电压加在电动机内阻上，所以I1.5 A，B对；同理电动机所消耗的功率也小于10 W，则电路消耗的电功率P60 的现象，则

9、关于出现这一现象的合理解释是()A出现上述现象的原因是测量误差所致B出现这种现象可能是由于电灯是非纯电阻元件C出现这种现象是由于灯泡的电阻随温度的升高发生了变化D以上解释均有可能【解析】815 ，与60 的差别很大，显然不是测量误差所致表面上从R，判定电灯是非纯电阻元件是不可取的因为从能量角度来看，电流做功全部转化为灯丝的内能，所以应是纯电阻元件出现这一现象的最根本的原因是：通上电的灯泡的灯丝随温度升高电阻发生了明显的变化，C对【答案】C5某一直流电动机提升重物的装置如图，重物质量m50 kg，电源电压U110 V，不计电源的内阻及各处摩擦，当电动机以v0.90 m/s的恒定速度向上提升重物时

10、，电阻中的电流I5 A，由此可知电动机线圈的电阻R为多少？【解析】电动机消耗的电能一部分用于提升重物的机械能，一部分消耗在电动机线圈电阻发热上P电P机P热，其中P电UIP机mgv，P热I2R则UImgvI2RR4.4 【答案】4.4 焦耳定律1电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量2电流做功的公式为WUIt，适用于任何电路电功率的公式为PUI，适用于任何电路3电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这一规律叫焦耳定律，表达式为QI2Rt，适用于任何电路焦耳定律是电流热效应的实验定律

11、，凡计算电热都要用该规律电热功率是描述电流做功产生电热的快慢程度的物理量，公式为PI2R，适用于任何电路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，电热表达式为QI2Rt.5两个绕线电阻分别标有“100 10 W”和“20 40 W”则它们允许通过的额定电流之比是()A. /5 B. /20C. /10 D1/2 000答案C6两个电阻分别标有“1 A4 W”和“2 A1

12、 W”，则它们的电阻之比为()A21 B161 C41 D116答案B7关于电功，下列说法中正确的有()A电功的实质是电场力所做的功B电功是电能转化为其他形式能量的量度C电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大D电流通过电动机时的电功率和热功率相等答案AB【概念规律练】知识点一电功、电功率的计算1关于四个公式PUI；PI2R；P；P，下列叙述正确的是()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电热功率的计算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只适用于纯电阻电路的电功率的计算，故A正确，C错误P

13、I2R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，故B正确2一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U变化的关系图象如图1(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上，如图(b)所示，三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图(c)所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，它们之间的大小关系为()图1AP14P2 BPDP/9CP1P2答案C解析从电阻器D的IU图线可以得出，电阻器的阻值随所加电压的增大而减小，在题图(b)中，三个电阻消耗的功率相等，都为P，说明三个电

14、阻的阻值相等，即R1R2RD.连接成图(c)所示的电路时，电阻器D两端的电压小于U，电阻器D的阻值RDRD，这时电阻器RD两端的电压UD，电阻R1两端的电压U1，由电功率计算式综合比较得出，A、B、D错误，C正确知识点二焦耳定律3下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻电路C在非纯电阻电路中，UII2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路答案BCD解析电功率公式P，表示功率越大，电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热Q()2Rt，可见Q与P、U、t都有关所以，P越大，Q不一

15、定越大，A不对WUIt是电功的定义式，适用于任何电路而I只适用于纯电阻电路，B对在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C对QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确4. 如图2所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM0.6 ，R10 ，U160 V，电压表的读数为110 V则：图2(1)通过电动机的电流是多少？(2)输入到电动机的电功率是多少？(3)电动机工作1 h所产生的热量是多少？答案(1)5 A(2)550 W(3)5.4104 J解析(1)电动机是非纯电阻，不能用公式来求电路中的电流R两端的电压为URUUM160 V110 V5

16、0 V，IA5 A.(2)P入UMI1105 W550 W.(3)QI2RMt5.4104 J【方法技巧练】一、纯电阻电路中电功和电功率的计算方法5. 有四盏灯，接入如图3所示的电路中，L1和L2都标有“200 V100 W”字样，L3和L4都标有“220 V40 W”字样，把电路接通后，最暗的灯是哪一盏？最亮的灯是哪一盏？图3答案L3最喑，L4最亮解析由它们的额定电压、额定功率判断出R1R2R1R23并，由串联电路的功率分配可得P4P1(P2P3)，由并联电路的功率分配可得P2P3，所以L3最暗，L4最亮方法总结在比较两个灯泡的功率大小时，可先比较有相同量的两个灯泡，L1与L4电流相同，利用

17、PI2R比较功率大小；L2与L4电压相同，利用P比较功率大小；L1与L2电阻相同，利用PI2R比较功率大小6额定电压都是110 V，额定功率PA100 W，PB40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一个()答案C解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流由P和已知条件可知RARB.对于A电路，由于RA110 V，B灯被烧毁，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UBU并，A灯若正常发光，则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

18、以可能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方法总结解此类问题的思路分两步：先分清哪个电路的A、B灯能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任一个达到其额定值，其余两个也达到额定值方面分析确定了正常发光的电路后，再比较哪一个的实际功率小，可以用计算的方法去比较，也可以用定性分析法比较二、纯电阻电路与非纯电阻电路中能量转化问题的分析7一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同

19、，都通过相同的电流，在相同时间内()A电炉放热与电动机放热相等B电炉两端电压小于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压D电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率答案ABD解析电炉属于纯电阻用电器，电动机属于非纯电阻用电器对于电炉有：UIR，放热QI2Rt，消耗功率PI2R.对于电动机有：UIR，放热QI2Rt，消耗功率PUII2R.8有一个直流电动机，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；若把电动机接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A则：(1)电动机正常工作时的输出功率为多大？(2)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机

20、的发热功率是多大？答案(1)1.5 W(2)8 W解析(1)接U0.2 V电压，电机不转，电能全部转化成内能，故可视为纯电阻电路电流I0.4 A，根据欧姆定律，线圈电阻R0.5 .当接U2.0 V电压时，电流I1.0 A，故输入电功率P电UI2.01.0 W2.0 W，热功率P热I2R1 20.5 W0.5 W.故输出功率即机械功率P机P电P热(2.00.5) W1.5 W.(2)如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能，故其发热功率P热W8 W.方法总结(1)电动机是非纯电阻用电器，要注意区分电功率和热功率，电功率用P总UI计算，热功率P热I2R，机械功率P机P总P热(2)注意搞清楚

21、电动机电路中的能量转化关系，用能量守恒定律来分析问题1不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V40 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 WB接在110 V的电路中时的功率为10 WC接在440 V的电路中时的功率为160 WD接在220 V的电路中时的功率为40 W答案BD解析由P额得，灯泡的电阻R1 210 ，当电压为110 V时，PW10 W；电压为440 V时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P0.2通过电阻R的电流为I时，在时间t内产生的热量为Q；若电阻为2R，电流为I/2时，则在时间t内产生的热量为()A4Q B2Q CQ/2 DQ/4答案C

22、解析由电热公式QI2Rt可得Q(I)22RtI2RtQ.3关于电功和电热，下面说法正确的是()A任何电路中的电功WUIt，电热QI2Rt且WQB任何电路中的电功WUIt，电热QI2Rt但W有时不等于QC电功WUIt在任何电路中都适用，QI2Rt只在纯电阻电路中适用D电功WUIt，电热QI2Rt，只适用于纯电阻电路答案B4一台额定电压为U的电动机，它的电阻为R，正常工作时通过的电流为I，则()A电动机t秒内产生的热量是QUItB电动机t秒内产生的热量是QI2RtC电动机的功率为PI2RD电动机的功率为PU2/R答案B解析电动机工作时，是非纯电阻电路，输入的总电能为UIt，它转化为两部分：一是电动

23、机内阻上产生的热能QI2Rt，二是电动机对外输出的机械能EUItI2Rt.5两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，灯泡的电流强度IAIBB两灯电阻RARBC将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PAPBD将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PARB，由PUI可知额定电流IAPB；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知P1/R，所以PAIUP I2(R1R2)A B C D答案B10. 如图6所示，电源电压恒为U14 V，小灯泡L标有“4 V8 W”，电动机的线圈电阻rM1.0 ，当变阻器调到2 时，小灯泡与电动机均正常工作，求电动

24、机的机械效率图6答案66.7%解析小灯泡正常工作I2 A电动机的输入功率P入I(UU1IR)12 W线圈电阻消耗的功率P内I2rM4 W所以电动机的机械效率66.7%.11一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转动轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V时，电流为0.3 A松开转动轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作则：该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？答案1.6 W0.96 W解析电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r1 .电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功

25、率为P入I1U10.82 W1.6 W，电动机的机械功率为P机P入Ir1.6 W0.821 W0.96 W. 焦耳定律1下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻电路C在不是纯电阻的电路中，UII2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路【解析】电功率公式为P，功率越大，表示电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热Q()2Rt，可见Q与P、U、t都有关所以，P越大，Q不一定越大，A错WUIt是电功的定义式，适用于任何电路而I只适用于纯电阻电路，B对在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C正确QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确【答案】A2下列说法正确的是()A家庭生活中，常说的“1度”电，指的是电功率的单位B功率是1千瓦的空调正常工作一个小时所消耗的电功是1度C1度等于1 000焦耳D1度等于3.6106瓦【解析】“度”是电功的单位，