高中物理第二章恒定电流5焦耳定律学案选修3-1教案(2)

2019-04-14 18:24

(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机成为纯电阻电路,电流做功全部转化为热能,此时电动机中电流为

U220

I′== A=5.5 A

R40

电动机消耗的功率即电功率等于发热功率:

P电′=P热′=UI′=220×5.5 W=1 210 W.

U2

1.纯电阻电路中,W=UIt=IRt=t

R2

U2

P=UI=IR=.

R2

电动机不转时,无机械功率输出,属纯电阻电路. 2.非纯电阻电路中,W=UIt>Q=IRt,

2

P=UI>P热=I2R.

电动机转动时,向外输出机械功率,属非纯电阻电路.

3.电动机的效率等于输出的机械功率与总消耗的电功率之比,即η=

P出

×100%. P入

针对训练2 如图3所示,有一内电阻为4.4 Ω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( )

图3

A.电解槽消耗的电功率为120 W B.电解槽的发热功率为60 W C.电解槽消耗的电功率为60 W D.电路消耗的总功率为60 W 答案 C

6

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,

11则电解槽消耗的电功率P=P灯=60 W,A错,C对;电解槽的发热功率P热=IR内≈1.3 W,B6

错误;整个电路消耗的总功率P总=220× W=120 W,D错.

11

2

6

1.下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容,根据表中的信息,可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为( )

型号 额定电压

A.6.8 A C.1.2 A 答案 B

解析 由铭牌读出电热水壶额定功率为P=900 W,额定电压为U=220 V;由P=UI得,电热

B.4.1 A D.0.24 A DF-938 220 V 额定功率 额定容量 900 W 1.2 L P900

水壶的额定电流为:I== A≈4.1 A.

U220

2.(多选)如图4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乙之间的关系的说法正确的是( )

图4

A.U甲>2U乙 C.R甲=4R乙 答案 BC

解析 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,故正确答案为B、C.

3.电阻R1、R2的I-U图象如图5所示,则下列说法正确的是( )

B.U甲=2U乙 D.R甲=2R乙

图5

A.R1∶R2=3∶1

7

B.将R1与R2串联后接于电源上,则电压比U1∶U2=1∶3 C.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3 D.将R1与R2并联后接于电源上,则功率比P1∶P2=1∶3 答案 B

解析 由图象可知,当I=1 A时,U1=1 V,U2=3 V,所以R1==1 Ω,R2==3 Ω,则

U1I1U2IR1∶R2=1∶3,A错.R1与R2串联时,U1∶U2=R1∶R2=1∶3,B正确.R1与R2并联时,I1∶I2=R2∶R1=3∶1,P1∶P2=R2∶R1=3∶1,C、D均错.

4.如图6所示,A为电解槽,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻rA=2 Ω,当S1闭合、S2断开时,电流表的示数为6 A;当S2闭合、S1断开时,电流表的示数为4 A,求:(电流表内阻不计)

图6

(1)电炉子的电阻及发热功率各多大?

(2)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少? 答案 (1)2 Ω 72 W (2)16 W

UU12 V解析 (1)电炉子为纯电阻元件,由欧姆定律得I1=,则R===2 Ω,其发热功率

RI16 A

为:PR=UI1=12×6 W=72 W.

(2)电解槽为非纯电阻元件,发热功率为:P热=I2rA=4×2 W=32 W,总功率为:P总=UI2=12×4 W=48 W,故电能转化为化学能的功率为:P化=P总-P热=(48-32) W=16 W.

2

2

一、选择题(1~6题为单选题,7~8题为多选题) 1.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W=UIt、Q=IRt,且W=Q

B.在任何电路中都有W=UIt、Q=IRt,但W不一定等于Q C.W=UIt、Q=IRt均只有在纯电阻电路中才成立

D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=IRt只在纯电阻电路中才成立 答案 B

解析 W=UIt是电功的定义式,适用于任何电路,Q=IRt是焦耳热的定义式,也适用于任

2

2

2

22

8

何电路,如果是纯电阻电路W=Q,在非纯电阻电路中W>Q,B对,A、C、D错.

2.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 C.日光灯最多 答案 B

解析 在三种用电器中,只有电烙铁能将电能全部转化为内能,电风扇将部分电能转化为机械能,日光灯将部分电能转化为光能,故B选项正确.

3.如图1所示为某两个电阻的U-I图象,则R1∶R2的值和把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′分别是( )

B.电烙铁最多 D.一样多

图1

A.2∶1 2∶1 1∶2 B.2∶1 1∶2 2∶1 C.1∶2 1∶2 2∶1 D.1∶2 2∶1 1∶2 答案 A

4.两盏额定功率相同的灯泡A和B,其额定电压UA>UB,则下列说法正确的是( ) A.两灯正常发光时,灯泡的电流IA>IB B.两灯电阻RA

C.将两灯串联后接入电路中发光时,则灯泡的功率PA

U2

解析 由P=可知RA>RB,由P=IU可知额定电流IA

R两灯串联后,由串联电路的功率分配关系可知P∝R,所以PA>PB,故C错误; 1

两灯并联后,由并联电路的功率分配关系可知P∝,所以PA′

R5.电阻R和电动机串联接到电路中,如图2所示,已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等,

两端的电压分别为U1和U2,经过时间t,

开关接通后,电动机正常工作.设电阻R和电动机

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( )

9

图2

A.U1<U2,Q1=Q2 B.U1=U2,Q1=Q2 C.W1=W2,Q1>Q2 D.W1<W2,Q1<Q2 答案 A

解析 电动机是非纯电阻,其两端电压U2>IR=U1,B错;电流做的功W1=IU1t,W2=IU2t,因此,W1<W2,C错;产生的热量由Q=IRt可判断Q1=Q2,A对,D错.

6.A、B为“220 V 100 W”的两盏相同的灯泡,C、D为“220 V 40 W”的两盏相同的灯泡.现将四盏灯泡接成如图3所示的电路,并将两端接入电路,各灯实际功率分别为PA、PB、PC、

2

PD.则实际功率的大小关系为( )

图3

A.PA=PB,PC=PD B.PA=PD>PB=PC C.PD>PA>PB>PC D.PB>PC>PD>PA 答案 C

U2U2

解析 根据R=得,RA=RB<RC=RD.由电路图知,UB=UC,根据P=知PB>PC;因为IA=ID,

PR根据P=IR知,PD>PA.A、D电流大于B、C电流,由P=IR知,PA>PB,PD>PC,所以PD>PA>PB>PC.

7.日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干.设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则以下选项正确的是( ) A.IU>P C.P>I(R1+R2) 答案 BC

8.标有“6 V 6 W”和“6 V 3 W”的灯泡L1和L2串联接在某电源上,设灯丝电阻不变,则

2

2

2

B.IU=P D.P=I(R1+R2)

2

10


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