2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流 课时提升作业十三 2.5 焦耳定律 新人教版选修3-1.doc

课时提升作业 十三 焦耳定律(20分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分)1.(多选)关于三个公式P=UI，P=I2R，P=U2R的适用范围，以下说法正确的是()A.第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B.在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C.在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D.由U=IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率【解析】选B、C。首先要明确，欧姆定律U=IR只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同。其次，P=UI表示电功率，而P=I2R表示热功率。因此，在纯电阻电路中，UI=I2R，消耗的电能全部转化为内能；而在非纯电阻电路中，UII2R，即消耗的电能只有部分转化为内能。2.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B.W=UIt适用于任何电路，而W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻的电路C.在非纯电阻电路中，UII2RD.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路【解析】选B、C、D。电功率公式P=Wt，功率越大，表示电流做功越快。对于一段电路，有P=IU，I=PU，焦耳热Q=PU2Rt，可见Q与P、U、t都有关。所以，P越大，Q不一定越大，A错误。W=UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I=UR只适用于纯电阻的电路，所以W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻电路，B正确。在非纯电阻电路中，电流所做的功=焦耳热+其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C正确。Q=I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的热量，D正确。3.如图所示是电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为、三个区域，现在把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别为P1和P2，并联总电阻设为R。下列关于P1和P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是()A.特性曲线在区，P1P2C.特性曲线在区，P1P2D.特性曲线在区，P1P2【解析】选C。I-U特性曲线的斜率k=IU=IR，k越大，R就越小，所以R1P2。4.(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内()A.电炉放热与电动机放热相等B.电炉两端电压小于电动机两端电压C.电炉两端电压等于电动机两端电压D.电动机消耗的功率大于电炉的功率【解析】选A、B、D。电炉属于纯电阻，电动机属于非纯电阻，对于电炉有：U=IR，放热Q=I2Rt，消耗功率P=I2R，对于电动机有：UIR，放热Q=I2Rt，消耗功率P=UII2R。二、非选择题(22分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)5.三个电阻分别标有“100 4 W”“200 2 W”“50 8 W”，若将它们并联起来，允许消耗的最大功率是多少？【解析】三个电阻正常工作时的电压为U1=P1R1=20 VU2=P2R2=20 VU3=P3R3=20 V当三者并联时应接在20 V的电源上，此时三者均正常工作，故允许消耗的最大功率为P总=4 W+2 W+8 W=14 W。答案：14 W【能力挑战区】1.国庆群众游行队伍中的国徽彩车，如图所示，不仅气势磅礴而且还是一辆电动车，充一次电可以走100千米左右。假设这辆电动彩车总质量为6.75103 kg，当它匀速通过天安门前500 m的检阅区域时用时250 s，驱动电机的输入电流I=10 A，电压为300 V，电动彩车行驶时所受阻力为车重的0.02倍。g取10 m/s2，不计摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：(1)驱动电机的输入功率。(2)电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率。(3)驱动电机的内阻和机械效率。【解析】(1)驱动电机的输入功率P入=UI=300 V10 A=3 000 W。(2)电动彩车通过天安门前的速度v=xt=2 m/s电动彩车行驶时所受阻力为F阻=0.02mg=0.026.7510310 N=1.35103 N电动彩车匀速行驶时F=F阻，故电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率P机=Fv=2 700 W。(3)设驱动电机的内阻为R，由能量守恒定律得P入t=P机t+I2Rt解得驱动电机的内阻R=3 驱动电机的机械效率=P机P入100%=90%。答案：(1)3 000 W(2)2 700 W(3)3 90%2.如图所示是电饭煲的电路图，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，S3是一个自动温控开关，当温度高于103 时会自动闭合。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，开关S3自动闭合，这时饭已煮熟，黄灯亮红灯短路不亮，电饭煲处于保温状态。由于电饭煲散热，待温度下降至60 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P1P2121答案：(1)见解析(2)不能，因为如果不闭合S1，则只能将食物加热至80 (3)121