1、2021-2022版高中物理 第二章 恒定电流 5 焦耳定律课时作业新人教版选修3-12021-2022版高中物理 第二章 恒定电流 5 焦耳定律课时作业新人教版选修3-1年级：姓名：- 6 -焦耳定律 (15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.关于电功和电热的计算,下列说法正确的是()A.如果是纯电阻电路,电功可用公式W=UIt计算,也可用公式W=I2Rt计算B.如果是纯电阻电路,电热可用公式Q=I2Rt计算,但不能用公式Q=UIt计算C.如果不是纯电阻电路,电功只能用公式W=I2Rt计算D.如果不是纯电阻电路,电热可用公式Q=I2Rt计算,也可用公式Q=UIt计算
2、【解析】选A。纯电阻电路中,欧姆定律是适用的,电功可用公式W=UIt计算,也可以用W=I2Rt来计算,A选项正确,B选项错误;非纯电阻电路中,电功用公式W=UIt计算,电热用公式Q=I2Rt来计算,C、D选项错误。2.三个阻值相同的灯泡,其允许消耗的最大功率都是10 W,如图所示,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()A.30 WB.20 WC.15 WD.10 W【解析】选C。连接后电路如题图,其中L3两端电压最高,它消耗的电功率为10 W时,因L1与L2串联,且电阻相等,则分配在L1与L2两灯的电压都是灯L3两端电压的一半。所以P1=P
3、2= W=2.5 W,则整个电路消耗的功率为P=P1+P2+P3=(2.5+2.5+10) W=15 W。3.(多选)如图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等。则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间关系的说法,正确的是()A.U甲2U乙B.U甲=2U乙C.R甲=4R乙D.R甲=2R乙【解析】选B、C。设灯泡的电阻为R,正常发光时电流为I,电压为U,由于两个电路的总功率相等,P=U甲I=U乙2I,得U甲=2U乙;又由U甲=2U+IR甲,U乙=U+2IR乙,得R甲=4R乙,故B、C两项正确。4.电阻R和电动机M串联接到电路中,如图所示,已知电
4、阻R跟电动机线圈的电阻值相等,开关接通后,电动机正常工作。设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2,经过时间t,电流通过电阻R做功为W1,产生热量为Q1,电流通过电动机做功为W2,产生热量为Q2,则有()A.U1Q2D.W1 W2Q1 IR=U1,选项B错误;电流做的功W1=IU1t,W2=IU2t,因此,W1W2,选项C错误;产生的热量由Q=I2Rt可判断Q1=Q2,选项A正确,D错误。二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)5.一台小型电动机在3 V的电压下工作,用此电动机提升所受重力为4 N的物体时,通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被
5、匀速提升3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求:(1)电动机的输入功率;(2)在提升物体的30 s内,电动机线圈所产生的热量;(3)线圈的电阻。【解析】(1)电动机的输入功率P入=UI=30.2 W=0.6 W。(2)电动机提升物体的机械功率P机=Fv=Gv=4 W=0.4 W根据P入=P机+P热,电动机的热功率为P热=P入-P机=(0.6-0.4) W=0.2 W所产生的热量Q=P热t=0.230 J=6 J。(3)根据焦耳定律Q=I2Rt,可得线圈的电阻R= =5 。答案:(1)0.6 W(2)6 J(3)5 【加固训练】如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图,所加电压
6、为120 V,通过的电流为4 A。该电动机在12 s内把一个质量为60 kg的物体匀速提高了8 m,不计摩擦,g取10 m/s2,求:(1)电动机的电功率;(2)电动机线圈的内阻;(3)电动机的工作效率。【解析】(1)电动机的总功率为:P=UI=1204 W=480 W;(2)电动机在12 s内把一个质量为60 kg的物体匀速提高了8 m,故拉力等于重力,为600 N,速度为:v= m/s= m/s;电动机输出的电功率为:P出=Fv=600 W=400 W;根据能量守恒定律,有:P=I2R+P出;解得:R=5 ;(3)电动机的工作效率:=100%=100%=83.3%答案:(1)480 W(2
7、)5 (3)83.3% (10分钟20分)6.(6分)如图为A、B两灯泡的I-U图象,把它们串联接在220 V的恒压电源上。根据图象,计算A、B两灯泡的实际功率分别约为()A.5 W、17 WB.22 W、48.4 WC.48.4 W、22 WD.50 W、170 W【解析】选A。由两灯泡串联接在220 V的恒压电源上,可知两灯泡中的电流相等,且总电压为220 V,则由题图可知,电流约为0.1 A,A灯泡的电压为50 V,B灯泡的电压约为170 V,则由P=UI可知,A灯泡的功率约为5 W,B灯泡的功率约为17 W,A项正确。7.(14分)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=2 ,电路中另一电阻R=20 ,直流电压U1=220 V,电压表示数U2=120 V。试求:(1)通过电动机的电流;(2)输入电动机的电功率;(3)若电动机以v=5 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量?(g取10 m/s2)【解析】(1)通过R的电流I=5 A(2)电动机的输入功率 P1=U2I=600 W (3)电动机内电阻的发热功率P2=I2r=50 W输出的机械功率P3=P1-P2=550 W而P3=mgv解得:m=11 kg答案:(1)5 A(2)600 W(3)11 kg
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