1、15 焦耳定律课后篇巩固提升基础巩固1.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V 40 W”的灯泡,下列说法正确的是( )A.接在 110 V 的电路上时的功率为 20 WB.接在 110 V 的电路上时的功率为 10 WC.接在 440 V 的电路上时的功率为 160 WD.接在 220 V 的电路上时的功率为 80 W解析 由 P= 得,灯泡的电阻 R= =1 210 ,所以电压为 110 V 时, P= W=10 W。电压为 440 U2R 220240 11021 210V 时,超过灯泡的额定电压一倍,灯泡烧坏, P=0。电压为 220 V 时, P=40 W,选项 B 正确。答案
2、B2.(多选)用一个额定电压为 220 V 的电热水器煮沸一壶水需要 t s,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 110 V 时,煮沸一壶水需要 2t sB.当线路电压为 110 V 时,煮沸一壶水需要 4t sC.当线路电压为 55 V 时,煮沸一壶水需要 4t sD.当线路电压为 55 V 时,煮沸一壶水需要 16t s解析 由公式 Q= t,煮沸一壶水所需的热量为 Q= t。当电压变为原来的 时,所需热量没变,因此U2R (220V)2R 12时间要变为原来的 4 倍,即 4t s,选项 B 正确。当电压变为原来的 时,时间要变为原来的 16
3、 倍,即1416t s,选项 D 正确。答案 BD3.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯,各自在额定电压下正常工作了相同的时间。比较它们产生的热量,结果是( )A.电风扇最多 B.电烙铁最多C.日光灯最多 D.一样多解析 在三种用电器中,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能,故选项 B 正确。答案 B4.如图所示,有一内阻为 4.4 的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端,灯泡正常发光,则( )2A.电解槽消耗的电功率为 120 WB.电解槽的发热功率为 60 WC.电解槽消耗的电功率为 60 WD.电路消耗的总功率为
4、 60 W解析 灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得 110 V 电压,且干路电流 I=I 灯 = A,则电解槽消耗60110的功率 P=P 灯 =60 W,选项 A 错误,选项 C 正确;电解槽的发热功率 P 热 =I2R 内 =1.3 W,选项 B 错误;整个电路消耗的总功率 P 总 =220 W=120 W,选项 D 错误。60110答案 C5.(多选)如图所示,电阻 R1=20 ,电动机线圈的电阻 R2=10 。当开关断开时,电流表的示数是 0.5 A,当开关闭合后,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( )A.I=1.5 A B.I R
5、2,所以 I2UA,且有 UB110 V,B 灯被烧毁, UARA,A 灯又并联滑动变阻器,并联电阻小于 RB,所以 UBU 并 ,B 灯烧毁。对于 C 电路,B 灯与滑动变阻器并联电阻可能等于 RA,所以可能 UA=UB=110 V,两灯可以正常发光。对于 D 电路,若滑动变阻器的有效电阻等于 A、B 的并联电阻,则 UA=UB=110 V,两灯可以正常发光。比较 C、D 两个电路,由于 C 电路中滑动变阻器功率为( IA-IB)110 V,而 D 电路中滑动变阻器功率为( IA+IB)110 V,所以 C 电路消耗电功率最小。答案 C7.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般
6、具有加热和保温功能,其工作原理大致相同,某种电热式用电器的简化电路图如图所示,主要元件有电阻丝 R1、 R2和自动开关 S,问:(1)当开关 S 闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电, U=220 V,设加热时用电器的功率为 400 W,保温时用电器的功率为 40 W,则R1和 R2分别为多大?解析 (1)由于是纯电阻电路,当 S 闭合时, R2短路,用电器消耗的电功率 P1= ;当 S 断开时,用电器消U2R1耗的电功率 P2= ,故 S 闭合时为加热状态,S 断开时为保温状态。U2R1+R2(2)S 闭合时,由 P1= 得 R1= =121 ;U2R1 U2P1
7、=2202400S 断开时,由 P2= 得 R2= -R1= =1 089 。U2R1+R2 U2P2 (220240-121)答案 (1)S 闭合时为加热状态,S 断开时为保温状态(2)121 1 089 能力提升1.(多选)一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为 R,设通过的电流相同,则(在相同时间内)下列说法正确的是( )A.电炉和电动机产生的电热相等B.电动机消耗功率大于电炉消耗功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压D.电炉和电动机两端电压相等解析 因为电热 Q=I2Rt,所以当电流 I、电阻 R 都相等时,在相同时间内产生电热也相等;电炉两端的电压 U=IR,但电动机两端
8、的电压除了发热还要工作,即 U=IR+U,所以电炉两端电压小于电动机两端电压,由 P=UI 可知电动机消耗功率大于电炉消耗功率。4答案 ABC2.电阻 R 和电动机 M 串联接到电路中,如图所示,已知电阻 R 跟电动机线圈的电阻值相等,闭合开关后,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 Q1,电流通过电动机做功为 W2,产生热量为 Q2,则( )A.U1Q2D.W1IR,则U13P 甲5解析 设每个灯泡正常工作时的电流为 I,则题图甲中电路的总电流为 3I,P 甲 =12 V3I,题图乙中电路的总电流为 I
9、,P 乙 =12 VI,故有 P 甲 =3P 乙 ,B 正确。答案 B5.在电源电压不变的情况下,为使正常工作的电热器在单位时间内产生的热量增加一倍,下列措施可行的是( )A.剪去一半的电阻丝B.并联一根相同的电阻丝C.串联一根相同的电阻丝D.使电热器两端的电压增大一倍解析 将电阻丝剪去一半后,其额定功率减小一半,虽然这样做在理论上满足使热量增加一倍的要求,但由于此时电阻丝实际功率远远大于额定功率,因此电阻丝将被烧坏。答案 B6.如图所示的电路中,电源电压为 60 V,内阻不计,电阻 R=2 ,电动机的内阻 R0=1.6 ,电压表的示数为 50 V,电动机正常工作,求电动机的输出功率。解析 电
10、动机正常工作时,电动机两端的电压 U0=50 V,此时通过电路中的电流 I= =5 A,电动UR=E-U0R机的输出功率 P 出 =U0I-I2R0=50 V5 A-(5 A)21.6 =210 W。答案 210 W7.电饭煲的电路图如图所示,S 1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103 )时会自动断开;S 2是一个自动温控开关,当温度低于 60 时会自动闭合,温度高于 80 时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,它在保温状态下是不亮的,黄灯是保温状态下的指示灯。限流电阻R1=R2=500 ,加热电阻丝 R3=50 ,两灯的电阻不计。(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全
11、过程(包括加热和保温的过程)。(2)简要回答,如果不闭合开关 S1,电饭煲能将饭煮熟吗?(3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比。解析 (1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S 2自动闭合,同时把手动开关 S1关闭,这时黄灯短路红灯亮,电饭煲处于加热状态。加热到 80 时,S 2自动断开,S 1仍闭合待电饭煲中水烧干后,温度升高到 103 时,开关 S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态。6由于电饭煲散热,待温度下降至 70 时,S 2自动闭合,电饭煲重新处于加热状态,待温度上升到80 时,又自动断开,电饭煲再次处于保温状态。(2)不能,因为如果不闭合 S1,则只能将食物加热至 80 。(3)设电饭煲处于加热状态时,功率为 P1,P1= W=1 064.8 WU2R23= 22025050050+500设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为 P2,则P2= W88 .8 WU2R1+R23= 2202500+50050500+50所以 P1P 2=12 1。答案 见解析7
