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5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 V40 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=U2R得,灯泡的电阻R=220240 =1 210 ,所以电压为110 V时,P=11021 210 W=10 W。电压为440 V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=U2Rt,煮沸一壶水所需的热量为Q=(220V)2Rt。当电压变为原来的12时,所需热量没变,因此时间要变为原来的4倍,即4t s,选项B正确。当电压变为原来的14时,时间要变为原来的16倍,即16t 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 V60 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()A.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=60110 A,则电解槽消耗的功率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=22060110 W=120 W,选项D错误。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 AB.I1.5 AC.P=15 WD.PI22R2,所以I2UR2=1 A。电流表的示数I=I1+I21.5 A,A错误,B正确。电路总功率为P=U(I1+I2)15 W,C错误,D正确。答案BD6.额定电压都是110 V、额定功率PA=100 W、PB=40 W的灯泡两盏,若接在电压为220 V的电路上,使两盏灯泡均能正常发光,且消耗功率最小的电路是()解析判断灯泡能否正常发光,就要判断电压是否是额定电压,或电流是否是额定电流,对灯泡有P=UI=U2R,可知RARB。对于A电路,由于RAUA,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=U2R1;当S断开时,用电器消耗的电功率P2=U2R1+R2,故S闭合时为加热状态,S断开时为保温状态。(2)S闭合时,由P1=U2R1得R1=U2P1=2202400 =121 ;S断开时,由P2=U2R1+R2得R2=U2P2-R1=220240-121 =1 089 。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。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.W1W2,Q1IR,则U13P甲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,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=UR=E-U0R=5 A,电动机的输出功率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,S1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;S2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,S2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,S2自动断开,S1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。由于电饭煲散热,待温度下降至70 时,S2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=U2R23=22025050050+500 W=1 064.8 W设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2,则P2=U2R1+R23=2202500+50050500+50 W88.8 W所以P1P2=121。答案见解析
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