教科版高中物理必修第三册课后习题 第二章 8.焦耳定律 电路中的能量转化 (2).docVIP

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8.焦耳定律电路中的能量转化

课后训练巩固提升

基础巩固

1.把家用电炉的电热丝剪去一小段后,继续使用,则在同样的时间内()

A.由Q=I2Rt可知,电炉的发热量减小

B.由Q=UIt可知,电炉的发热量不变

C.由Q=U2

D.无法确定

答案:C

解析:将家用电炉的电热丝剪去一小段后,其电阻R变小,由于加在电炉两端的电压U不变,因此由公式Q=U2

2.(多选)用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要t,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么()

A.当线路电压为110V时,煮沸一壶水需要2t

B.当线路电压为110V时,煮沸一壶水需要4t

C.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要4t

D.当线路电压为55V时,煮沸一壶水需要16t

答案:BD

解析:由公式Q=U2Rt,煮沸一壶水所需的热量为Q=(220V)2

3.三只电阻R1、R2和R3按如图所示连接,在电路的A、B端加上恒定电压后,电阻R1消耗的功率最大,则三只电阻的阻值大小关系为()

A.R1R2R3 B.R2R1R3

C.R3R2R1 D.R1R3R2

答案:B

解析:电阻R1、R2并联,电阻两端的电压相等,因为电阻R1消耗的功率最大,由功率公式P=U2R,可判断R2R1,由串、并联电路的特点可知,通过电阻R1的电流小于通过电阻R3的电流,根据功率公式P=I2R,可判断R1R

4.把几个相同的电灯接成如图(a)(b)所示两电路,通过调节供电电压与变阻器R1、R2的阻值,使两组电灯均能正常发光,并且两电路消耗的总电功率也相同,则R1、R2大小满足()

(a)

(b)

A.R2=9R1 B.R2=6R1

C.R2=3R1 D.R1=R2

答案:A

解析:设每个灯泡正常发光时其电流为I,则题图(a)中总电流为3I,题图(b)中总电流为I;要使两电路消耗的总电功率也相同,需使PR1=PR2,即(3I)2R1=I2R

5.额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8Ω,正常工作时,电动机每秒放出的热量为1280J,则电动机正常工作时的电流为多大?每秒有多少焦的电能转化成机械能?

答案:40A7520J

解析:电动机电路为非纯电阻电路,输出电动机的电功率,一方面转化为机械功率输出,另一方面转化为线圈电阻的发热功率。正常工作时,通过线圈的电流即为正常工作电流,由焦耳定律Q=I2Rt得

1280J=I2×0.8Ω×1s,解得I=40A

由能量转化和守恒得P输入=P机+P热

P机=UI-I2R=8800W-1280W=7520W

即每秒有7520J的电能转化成机械能。

6.如图所示,有一提升重物用的直流电动机,内阻r=0.6Ω,R=10Ω,U=160V,电压表的读数为110V,求:

(1)通过电动机的电流;

(2)输入到电动机的电功率;

(3)电动机中发热的功率;

(4)电动机工作1h所产生的热量。

答案:(1)5A(2)550W(3)15W(4)54000J

解析:(1)设电动机两端的电压为U1,电阻R两端的电压为U2,则

U1=110V,U2=U-U1=(160-110)V=50V

通过电动机的电流为I,则I=U2

(2)输入电动机的电功率P电=U1I=110×5W=550W。

(3)电动机中发热的功率P热=I2r=52×0.6W=15W。

(4)电动机工作1h所产生的热量Q=I2rt

=52×0.6×3600J=54000J。

能力提升

1.(多选)有两个灯泡L1、L2,额定电压皆为6V,额定功率分别为6W、3W,将它们接在电路中,下列说法正确的是()

A.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9W

B.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5W

C.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9W

D.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5W

答案:BC

解析:当两灯泡串联时,电流相等,L1的额定电流为I1=P1U1=1A,电阻R1=U12P1=6Ω,L2的额定电流为I2=P2U2=0.5A,电阻R2=U2

2.(多选)如图所示的电路中,L1、L2是两个不同的小灯泡,a、b间有恒定的电压,它们都正常发光,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,发生的现象是()

A.L1亮度不变,L2变暗

B.L1变暗,L2变亮

C.电路消耗的总功率变小

D.流过滑动变阻器的电流变小

答案:BCD

解析:滑动变阻器的滑片向右滑动时阻值增大,并联部分的电阻变大,分得电压变大,所以L2两端电压增大,变亮。L1分得电压变小,L1变暗,A错,B对。因为滑动变阻器电阻变大,总电阻变