2015年選修3-1第2章-恒定電流作業(yè)題解析（13份）--第二章第5節(jié)

第5節(jié)焦耳定律1電流做功實質上是導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功，電流做功的多少等于電能轉化為其他形式能的數量2電流做功的公式為WUIt，適用于任何電路電功率的公式為PUI，適用于任何電路3電流通過導體時產生的熱量(內能)跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，這一規(guī)律叫焦耳定律，表達式為QI2Rt，適用于任何電路焦耳定律是電流熱效應的實驗定律，凡計算電熱都要用該規(guī)律電熱功率是描述電流做功產生電熱的快慢程度的物理量，公式為PI2R，適用于任何電路4只含有電阻的電路稱為純電阻電路，當有電流通過時，電能全部轉化為內能，即電功等于電熱，用公式表示為WQI2RtUIt.含有電動機等非純電阻元件的電路稱為非純電阻電路，電路中的電能除一部分轉化為內能外，其他部分轉化為機械能、化學能等，此時電功大于電熱，電功表達式WUIt，電熱表達式為QI2Rt.5兩個繞線電阻分別標有“100 10 W”和“20 40 W”則它們允許通過的額定電流之比是()A./5 B./20C./10 D1/2 000答案C6兩個電阻分別標有“1 A4 W”和“2 A1 W”，則它們的電阻之比為()A21 B161 C41 D116答案B7關于電功，下列說法中正確的有()A電功的實質是電場力所做的功B電功是電能轉化為其他形式能量的量度C電場力做功使金屬導體內的自由電子運動的速率越來越大D電流通過電動機時的電功率和熱功率相等答案AB【概念規(guī)律練】知識點一電功、電功率的計算1關于四個公式PUI；PI2R；P；P，下列敘述正確的是()A公式適用于任何電路的電功率的計算B公式適用于任何電路的電熱功率的計算C公式適用于任何電路電功率的計算D以上均不正確答案AB解析PUI、P適用于任何電路的電功率的計算，而PI2R、P只適用于純電阻電路的電功率的計算，故A正確，C錯誤PI2R適用于任何電路的熱功率的計算，PUI、P只適用于純電阻電路的熱功率的計算，故B正確2一個用半導體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U變化的關系圖象如圖1(a)所示，將它與兩個標準電阻R1、R2并聯后接在電壓恒為U的電源上，如圖(b)所示，三個用電器消耗的電功率均為P.現將它們連接成如圖(c)所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2，它們之間的大小關系為()圖1AP14P2 BPDP/9CP1P2答案C解析從電阻器D的IU圖線可以得出，電阻器的阻值隨所加電壓的增大而減小，在題圖(b)中，三個電阻消耗的功率相等，都為P，說明三個電阻的阻值相等，即R1R2RD.連接成圖(c)所示的電路時，電阻器D兩端的電壓小于U，電阻器D的阻值RDRD，這時電阻器RD兩端的電壓UD，電阻R1兩端的電壓U1，由電功率計算式綜合比較得出，A、B、D錯誤，C正確知識點二焦耳定律3下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是()A電功率越大，電流做功越快，電路中產生的焦耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻電路C在非純電阻電路中，UII2RD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路答案BCD解析電功率公式P，表示功率越大，電流做功越快對于一段電路，有PIU，I，焦耳熱Q()2Rt，可見Q與P、U、t都有關所以，P越大，Q不一定越大，A不對WUIt是電功的定義式，適用于任何電路而I只適用于純電阻電路，B對在非純電阻電路中，電流做的功焦耳熱其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C對QI2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中產生的焦耳熱，D正確4. 如圖2所示，有一提升重物用的直流電動機，內阻RM0.6 ，R10 ，U160 V，電壓表的讀數為110 V則：圖2(1)通過電動機的電流是多少？(2)輸入到電動機的電功率是多少？(3)電動機工作1 h所產生的熱量是多少？答案(1)5 A(2)550 W(3)5.4104 J解析(1)電動機是非純電阻，不能用公式來求電路中的電流R兩端的電壓為URUUM160 V110 V50 V，I A5 A.(2)P入UMI1105 W550 W.(3)QI2RMt5.4104 J【方法技巧練】一、純電阻電路中電功和電功率的計算方法5. 有四盞燈，接入如圖3所示的電路中，L1和L2都標有“200 V100 W”字樣，L3和L4都標有“220 V40 W”字樣，把電路接通后，最暗的燈是哪一盞？最亮的燈是哪一盞？圖3答案L3最喑，L4最亮解析由它們的額定電壓、額定功率判斷出R1R2R1R23并，由串聯電路的功率分配可得P4P1(P2P3)，由并聯電路的功率分配可得P2P3，所以L3最暗，L4最亮方法總結在比較兩個燈泡的功率大小時，可先比較有相同量的兩個燈泡，L1與L4電流相同，利用PI2R比較功率大?。籐2與L4電壓相同，利用P比較功率大??；L1與L2電阻相同，利用PI2R比較功率大小6額定電壓都是110 V，額定功率PA100 W，PB40 W的電燈兩盞，若接在電壓是220 V的電路上，兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是下圖中的哪一個()答案C解析判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流由P和已知條件可知RARB.對于A電路，由于RA110 V，B燈被燒毀，兩燈不能正常發(fā)光對于B電路，由于RBRA，A燈又并聯變阻器，并聯電阻更小于RB，所以UBU并，A燈若正常發(fā)光，則B燈燒毀對于C電路，B燈與變阻器并聯電阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光對于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯電阻，則UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光比較C、D兩個電路，由于C電路中變阻器功率為(IAIB)110，而D電路中變阻器功率為(IAIB)110，所以C電路消耗電功率最小方法總結解此類問題的思路分兩步：先分清哪個電路的A、B燈能正常發(fā)光，這里可以從電壓、電流、電功率三個量中任一個達到其額定值，其余兩個也達到額定值方面分析確定了正常發(fā)光的電路后，再比較哪一個的實際功率小，可以用計算的方法去比較，也可以用定性分析法比較二、純電阻電路與非純電阻電路中能量轉化問題的分析7一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，都通過相同的電流，在相同時間內()A電爐放熱與電動機放熱相等B電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓C電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓D電動機消耗的功率大于電爐消耗的功率答案ABD解析電爐屬于純電阻用電器，電動機屬于非純電阻用電器對于電爐有：UIR，放熱QI2Rt，消耗功率PI2R.對于電動機有：UIR，放熱QI2Rt，消耗功率PUII2R.8有一個直流電動機，把它接入0.2 V電壓的電路時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是0.4 A；若把電動機接入2 V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1.0 A則：(1)電動機正常工作時的輸出功率為多大？(2)如果在電動機正常工作時，轉子突然被卡住，電動機的發(fā)熱功率是多大？答案(1)1.5 W(2)8 W解析(1)接U0.2 V電壓，電機不轉，電能全部轉化成內能，故可視為純電阻電路電流I0.4 A，根據歐姆定律，線圈電阻R 0.5 .當接U2.0 V電壓時，電流I1.0 A，故輸入電功率P電UI2.01.0 W2.0 W，熱功率P熱I2R1 20.5 W0.5 W.故輸出功率即機械功率P機P電P熱(2.00.5) W1.5 W.(2)如果正常工作時，轉子被卡住，則電能全部轉化成內能，故其發(fā)熱功率P熱 W8 W.方法總結(1)電動機是非純電阻用電器，要注意區(qū)分電功率和熱功率，電功率用P總UI計算，熱功率P熱I2R，機械功率P機P總P熱(2)注意搞清楚電動機電路中的能量轉化關系，用能量守恒定律來分析問題1不考慮溫度對電阻的影響，對一個“220 V40 W”的燈泡，下列說法正確的是()A接在110 V的電路中時的功率為20 WB接在110 V的電路中時的功率為10 WC接在440 V的電路中時的功率為160 WD接在220 V的電路中時的功率為40 W答案BD解析由P額得，燈泡的電阻R 1 210 ，當電壓為110 V時，P W10 W；電壓為440 V時，超過燈泡的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P0.2通過電阻R的電流為I時，在時間t內產生的熱量為Q；若電阻為2R，電流為I/2時，則在時間t內產生的熱量為()A4Q B2Q CQ/2 DQ/4答案C解析由電熱公式QI2Rt可得Q(I)22RtI2RtQ.3關于電功和電熱，下面說法正確的是()A任何電路中的電功WUIt，電熱QI2Rt且WQB任何電路中的電功WUIt，電熱QI2Rt但W有時不等于QC電功WUIt在任何電路中都適用，QI2Rt只在純電阻電路中適用D電功WUIt，電熱QI2Rt，只適用于純電阻電路答案B4一臺額定電壓為U的電動機，它的電阻為R，正常工作時通過的電流為I，則()A電動機t秒內產生的熱量是QUItB電動機t秒內產生的熱量是QI2RtC電動機的功率為PI2RD電動機的功率為PU2/R答案B解析電動機工作時，是非純電阻電路，輸入的總電能為UIt，它轉化為兩部分：一是電動機內阻上產生的熱能QI2Rt，二是電動機對外輸出的機械能EUItI2Rt.5兩盞額定功率相同的燈泡A和B，其額定電壓UAUB，則下列說法正確的是()A兩燈正常發(fā)光時，燈泡的電流強度IAIBB兩燈電阻RARBC將兩燈串聯后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PAPBD將兩燈并聯后接入電路中發(fā)光時，則燈泡的功率PARB，由PUI可知額定電流IAPB；兩燈并聯后，由并聯電路的功率分配關系可知P1/R，所以PAIUP I2(R1R2)A B C D答案B10. 如圖6所示，電源電壓恒為U14 V，小燈泡L標有“4 V8 W”，電動機的線圈電阻rM1.0 ，當變阻器調到2 時，小燈泡與電動機均正常工作，求電動機的機械效率圖6答案66.7%解析小燈泡正常工作I2 A電動機的輸入功率P入I(UU1IR)12 W線圈電阻消耗的功率P內I2rM4 W所以電動機的機械效率66.7%.11一直流電動機線圈內阻一定，用手握住轉動軸使其不能轉動，在線圈兩端加電壓為0.3 V時，電流為0