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第5节焦耳定律[随堂检测]1.多选马路上的“微公交”是用蓄电池对车上的电动机供电,电动机为车提供动力.若车上蓄电池输出电压为48V,电池容量为120A·h,电动机额定电压为48V,额定功率为1.2kW,则 A.电动机在额定电压下工作时,额定电流为25AB.蓄电池充满电时能储存5760J的能C.蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8hD.电动机在额定电压下工作1h,流过的电荷量为4.32×105C解析选AC.由P=UI知,电动机在额定电压下的额定电流为I==25A,选项A正确;蓄电池储存的电能最多为E=UQ≈2.07×107J,选项B错误;最长工作时间T==17250s≈4.8h,选项C正确;电动机在额定电压下工作1h,流过的电荷量q=It=25×3600C=9×104C,选项D错误.2.如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DF-938额定功率900W额定电压220V额定容量1.2LA.6.8A B.4.1AC.1.2AD.0.24A解析选B.由铭牌读出电热水壶额定功率为P=900W,额定电压为U=220V;由P=UI得,通过电热水壶额定电流为I==A≈4.1A.3.如图所示的电路中,电源的输出电压恒为U,电动机M的线圈电阻与电炉L的电阻相同,电动机正常工作,在相同的时间内,下列判断正确的是 A.电炉放出的热量大于电动机放出的热量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.电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率解析选B.电动机M与电炉L串联,电流相等,电阻相等,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,在相同的时间内,电炉放出的热量与电动机放出的热量相等,故A错误.设电动机M线圈电阻与电炉L的电阻均为R,电路中电流为I,根据欧姆定律得电炉两端的电压UL=IR,电动机是非纯电阻电路,其电压UM>IR,则有UM>UL,所以电炉两端电压小于电动机两端电压,故B正确,C错误.电动机消耗的功率PM=UMI,电炉消耗的功率PL=ULI,UM>UL,则PM>PL,即电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率,故D错误.4.一台电风扇的额定功率是60W,内阻为2Ω,当把它接在220V的电压下时可以正常运转.1求电风扇正常运转时,通过它的电流多大?每秒钟有多少电能转化为机械能?2若接上电源后,电风扇因故不能转动,这时通过它的电流多大?电风扇实际消耗的电功率多大?此时可能会发生什么问题?解析1电风扇正常运转,消耗的功率为额定功率P=UI,所以I==A≈0.27A,由能量守恒定律得W=Q+E,Pt=I2Rt+E,所以E=Pt-I2Rt≈59.85J.2电风扇不转动时,相当于纯电阻,由欧姆定律得U=I′R,所以I′==A=110A,实际消耗的电功率P′==W=24200W.由于电风扇实际消耗的电功率远大于其额定功率,且电能全部转化为内能,电风扇将被烧坏.答案10.27A 59.85J 2110A 24200W 电风扇将被烧坏[课时作业][学生用书P137单独成册]
一、单项选择题1.某汽车发动机铭牌上标有“200kW”的字样,其表示 A.实际功率 B.瞬时功率C.平均功率D.额定功率解析选D.汽车发动机铭牌上所标功率为汽车正常工作时的功率,即为额定功率.2.2018·淄博校级联考如果家里的微波炉1000W、电视机100W和洗衣机400W平均每天都工作2h,一个月30天计的用电量是 A.10kW·hB.20kW·hC.45kW·hD.90kW·h解析选D.P=1000W+100W+400W=1500W=1.5kW,故W=Pt=1.5kW×2h×30=90kW·h.3.如图所示的路灯为太阳能路灯,每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106J.如果每天等效日照时间约为6h,光电池一天产生的电能可供30W的路灯工作8h.光电池的光电转换效率约为 A.4.8%B.9.6%C.16%D.44%解析选C.路灯每天消耗的电能W有=Pt=30×8×3600J=8.64×105J,路灯每天接收的太阳能W总=W0St=3×106×0.3×6J=5.4×106J,效率η===16%,选项C正确.4.2018·宁波高二期中粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长四等分,如图所示,当A、B点接入电路中时,圆环消耗的电功率为P;当A、D点接入电路中时,电源内阻不计,圆环消耗的电功率为 A.3PB.C.PD.解析选B.设电源的电动势为E,金属环每一等份的电阻为R,则当A、B点接入电路中时总电阻R1=R当A、D点接入电路中时总电阻R2==R由功率公式P=,U=E得P2∶P1=R1∶R2=4∶3,又P1=P,得P2=.5.如图所示,把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中,甲电路两端的电压为8V,乙电路两端的电压为16V.调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2,两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙,则下列关系中正确的是 A.P甲<P乙B.P甲>P乙C.P1>P2D.P1=P2解析选D.由灯都正常发光可知,R1中电流是R2中电流二倍,R1两端电压是R2两端电压的二分之一,两变阻器消耗的功率相等,两电路中消耗的总功率相等,选项D正确,A、B、C错误.6.2018·南宁高二检测如图所示,有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V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120WB.电解槽的发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗的总功率为60W解析选C.灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110V电压,且干路电流I=I灯==A,则电解槽消耗的功率P=P灯=IU=60W,C正确,A错误;电解槽的发热功率P热=I2R内≈1.3W,B错误;整个电路消耗的总功率P总=220×W=120W,D错误.7.2018·普宁市校级月考如图为A、B两灯泡的I-U图象,把它们串联接在220V的恒压电源上,根据图象,计算A、B两灯泡的实际功率分别约为 A.48.4W、22WB.22W、48.4WC.50W、170WD.5W、17W解析选D.两灯泡串联接在220V的电压下,则可知两灯泡电流相等,且总电压为220V,则由题图可知,电流约为0.1A,A的电压为50V,B的电压约为170V,则由P=UI可知,A的功率为5W,B的功率为17W.
二、多项选择题8.2018·武汉高二检测如图所示,电阻R1=20Ω,电动机线圈的电阻R2=10Ω.当开关断开时,电流表的示数是0.5A,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=1.5AB.I<1.5AC.P=15WD.P<15W解析选BD.电路两端的电压为U=I1R1=0.5A×20Ω=10V.电动机是非纯电阻用电器,UI2>IR2,所以I2<=1A.电流表的示数I=I1+I2<1.5A,A错误,B正确.电路总功率P=UI1+I2<15W,C错误,D正确.9.2018·山东日照一中月考假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示.图象上A点与原点连线与横轴成α角,曲线在A点的切线与横轴成β角,则 A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.在A点,白炽灯的电阻可表示为tanβC.在A点,白炽灯的电功率可表示为U0I0D.在A点,白炽灯的电阻可表示为解析选CD.白炽灯的电阻随电压的增大而增大,选项A错误;在A点,白炽灯的电阻可表示为,选项B错误,D正确;在A点,白炽灯的电功率可表示为U0I0,选项C正确.10.2018·南昌校级联考如图所示是某型号电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成,已知电吹风的额定电压为220V,吹冷风时的功率为120W,吹热风时的功率为1000W,关于该电吹风,下列说法正确的是 A.若S
1、S2闭合,则电吹风吹冷风B.电热丝的电阻为55ΩC.电动机工作时输出的机械功率为880WD.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120J解析选BD.若S
1、S2闭合,电热丝接入,则此时电热丝发热,电吹风吹出的是热风,故A错误;电动机和电热丝并联,当吹热风时,电热丝消耗的功率为P=P热-P冷=1000W-120W=880W,由P=,可知R==Ω=55Ω,故B正确;电动机工作时输出的功率为吹冷风时的功率,故只有120W,故C错误;当吹热风时,电动机消耗的电功率仍为120W,故每秒钟消耗的电能为120J,故D正确.
三、非选择题11.如图所示,A为电解槽,N为电炉子,恒定电压U=12V,电解槽内阻rA=2Ω,当S1闭合、S2断开时,电流表的示数为6A;当S2闭合、S1断开时,电流表的示数为4A,求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?解析1电炉子为纯电阻元件,由欧姆定律I1=,得R===2Ω,其发热功率为PR=UI1=12×6W=72W.2电解槽为非纯电阻元件,发热功率为P热=IrA=42×2W=32W.总功率为P总=UI2=12×4W=48W,故电能转化为化学能的功率为P化=P总-P热=48-32W=16W.答案12Ω 72W 216W12.2018·安溪县校级模拟电动自行车作为一种重要的交通工具,越来越受到人们的喜爱,如表是一辆电动自行车的部分技术指标,其中额定车速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度.额定车速载车质量载重电源电源输出电压充电时间额定输出功率电动机额定工作电压和电流18km/h40kg80kg36V/12A·h≥36V6~8h180W36V/6A请参考表中数据,完成下列问题g取10m/s21此车所配电动机的内阻是多少?2在行驶过程中电动车受阻力是车重包括满载重的k倍,试计算k的大小是多少?3若电动车满载时在平直道路上以额定功率行驶,且阻力大小恒定,当车速为3m/s时,加速度为多少?解析1从表中可知,输出功率P出=180W,输入功率P入=UI=36×6W=216W
①由于内阻消耗的功率等于输入功率与输出功率的差Pr=I2r=P入-P出
②所以r=Ω=1Ω.
③2车正常行驶时P额=Ffvm=kM+mgvm
④所以k==0.03.
⑤3又P额=Fv
⑥F-kM+mg=M+ma
⑦由
⑥⑦代入数据得a=0.2m/s2.答案11Ω 20.03 30.2m/s2。