課時跟蹤檢測（十四） 焦耳定律 1．下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是(　　) A．電功率越大，說明電流做功越快，則電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B．W＝UIt＝I2Rt＝t，對任何電路都適用 C．U＝IR對于純電阻和非純電阻電路都適用 D．焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路 解析：選D　電功率越大，表示電流做功越快，但是電路中產(chǎn)生的焦耳熱量的多少還與做功的時間的長短及是否是純電阻電路有關，所以A錯誤；公式W＝UIt是計算電路的總功的大小，適用于任何的電路，當為純電阻電路時，根據(jù)歐姆定律I＝，可以推出W＝I2Rt，W＝t，所以W＝I2Rt，W＝t只能適用于純電阻電路，所以B錯誤；U＝IR只適用于純電阻電路，對非純電阻電路不適用，選項C錯誤；焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路中的焦耳熱量的計算，所以D正確。 2．當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，通過該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為 0.9 J。為在相同時間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是(　　) A．3 V,1.8 J　　　　　 B．6 V,3.6 J C．6 V,1.8 J D．3 V,3.6 J 解析：選B　通過電荷量0.3 C消耗電能0.9 J，所以q＝It＝0.3 C，E＝UIt＝0.9 J得到：U＝3 V；若要在相同時間內(nèi)通過0.6 C電荷量，即電流增大為原來兩倍，電阻不變，根據(jù)I＝，電壓需提高為原來兩倍，即U′＝2U＝6 V，消耗電能E′＝U′I′t＝4E＝3.6 J，故B項正確。 3．如圖為甲、乙兩燈泡的IU圖像，根據(jù)圖像，計算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220 V的電路中時實際發(fā)光的功率約為(　　) A．15 W,30 W B．30 W,40 W C．40 W,60 W D．60 W,100 W 解析：選C　從圖像的橫坐標(U)為220 V的刻度可找出對應的縱坐標(I)的值分別為 I甲＝0.18 A，I乙＝0.27 A。則P甲＝UI甲≈40 W，P乙＝UI乙≈60 W，C正確。 4．小芳家正在使用的電器有電燈、洗衣機、電冰箱，小芳從家里的總電能表中測得在時間t內(nèi)消耗的電能為W。設小芳家的供電電壓為U，總電流為I，上述電器的總電阻為R，總功率為P。下列關系式正確的是(　　) A．P＝ B．W＝I2Rt C．I＝ D．P＝ 解析：選D　由于洗衣機、電冰箱是非純電阻電路，歐姆定律不成立，所以I＝不成立，所以關系式P＝不成立，故A、C錯誤；公式W＝I2Rt只能用來求電熱，不能用來求消耗的電能，故B錯誤；公式P＝普遍適用，故D正確。 5．如圖所示，把兩個相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8 V，乙電路兩端的電壓為16 V。調(diào)節(jié)變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙，則下列關系中正確的是(　　) A．P甲<P乙 B．P甲>P乙 C．P1>P2 D．P1＝P2 解析：選D　由燈都正常發(fā)光可知，R1中電流是R2中電流二倍，R1兩端電壓是R2兩端電壓的二分之一，兩變阻器消耗的功率相等，兩電路中消耗的總功率相等，選項D正確，A、B、C錯誤。 6.如圖所示，有一內(nèi)電阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標有“110 V　60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則(　　) A．電解槽消耗的電功率為120 W B．電解槽的發(fā)熱功率為60 W C．電解槽消耗的電功率為60 W D．電路消耗的總功率為60 W 解析：選C　燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110 V電壓，且干路電流I＝I燈＝，則電解槽消耗的功率P＝P燈＝60 W，C對A錯；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2R＝1.3 W，B錯；整個電路消耗的功率P總＝220 V＝120 W，D錯誤。 7．[多選]電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒開前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒開后保溫狀態(tài)。如圖所示是電飯鍋電路原理示意圖，K是感溫材料制造的開關。下列說法中正確的是(　　) A．其中R2是供加熱用的電阻絲 B．當開關K接通時電飯鍋為加熱狀態(tài)，K斷開時為保溫狀態(tài) C．要使R2在保溫狀態(tài)時的功率為加熱狀態(tài)的一半，R1∶R2應為2∶1 D．要使R2在保溫狀態(tài)時的功率為加熱狀態(tài)時一半，R1∶R2應為(－1)∶1 解析：選ABD　由P＝得：當接通K時，電阻變小，功率變大，處于加熱狀態(tài)；當斷開K時，電阻變大，功率變小，處于保溫狀態(tài)。由上可知，R2是供加熱用的電阻絲，故A、B正確；要使R2在保溫狀態(tài)時的功率為加熱狀態(tài)的一半，由P＝I2R可得：電阻R2在保溫與加熱狀態(tài)下的電流之比為1∶ ，所以(R1＋R2)∶R2＝∶1。則R1∶R2＝(－1)∶1，故C錯誤，D正確。 8．[多選]有兩個燈泡L1、L2，額定電壓皆為6 V，額定功率分別為6 W、3 W，將它們接在電路中，下列說法正確的是(　　) A．若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W B．若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W C．若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 W D．若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W 解析：選BC　當兩燈泡串聯(lián)時，電流相等，L1的額定電流為I1＝＝1 A，電阻R1＝＝6 Ω，L2的額定電流為I2＝＝0.5 A，電阻R2＝＝12 Ω。要使兩燈泡不致被燒壞，電路中的最大電流為0.5 A，最大功率為Pmax＝I2R1＋I2R2＝4.5 W，故A錯，B正確；當兩燈泡并聯(lián)時，電壓相等，當電壓為6 V時，兩燈皆可正常發(fā)光，此時電路最大功率為9 W，故C正確，D錯誤。 9．鋰電池因能量密度高、綠色環(huán)保而廣泛使用在手機等電子產(chǎn)品中?，F(xiàn)用充電器為一手機鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，鋰電池的內(nèi)阻為r，下列說法正確的是(　　) A．鋰電池產(chǎn)生的熱功率為UI B．充電器的充電效率為100% C．電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為UI－I2r D．充電器輸出的電功率為UI＋I2r 解析：選C　電池產(chǎn)生的熱功率為P損＝I2r，小于UI，故A錯誤；充電器的充電效率為100%，故B錯誤；充電器輸出的電功率為：P輸出＝UI，故D錯誤；電能轉(zhuǎn)化為化學能和熱能，根據(jù)能量守恒定律，有：UI＝I2r＋P，故P＝UI－I2r，故C正確。 10.粗細均勻的金屬環(huán)上A、B、C、D四點把其周長分成四等份，如圖所示，當A、B兩點接入電路中時，圓環(huán)消耗的電功率為P；當A、D兩點接入電路中時，圓環(huán)消耗的電功率為(電源內(nèi)阻不計)(　　) A．3P B. P C．P D.P 解析：選B　設金屬環(huán)的總電阻為4R，則當A、B兩點接入電路中時，等效電阻為R，圓環(huán)消耗的電功率為P＝；當A、D兩點接入電路中時，等效電阻為R1＝＝，圓環(huán)消耗的電功率P1＝＝P，選項B正確。 11．一輛電動自行車的銘牌上給出的技術參數(shù)如下表。質(zhì)量M＝70 kg的人騎著此電動自行車沿平直公路行駛，所受阻力f恒為車和人總重力的k倍，k＝0.02。取g＝10 m/s2。求： 規(guī)格 后輪驅(qū)動直流永磁鐵電動機 車型 26″電動自行車 額定輸出功率 120 W 整車質(zhì)量 30 kg 額定電壓 40 V 最大載重 120 kg 額定電流 3.5 A (1)此電動自行車的電動機在額定電壓下正常工作時的效率； (2)僅在電動機以額定功率提供動力的情況下，人騎車行駛的最大速率； (3)僅在電動機以額定功率提供動力的情況下，當車速v＝2.0 m/s時，人騎車的加速度大小。 解析：(1)由題表可知，電動機的額定電壓為U0＝40 V，額定電流為I0＝3.5 A，所以電動機正常工作時的輸入功率為P入＝U0I0＝140 W 又電動機的輸出功率為P出＝120 W 所以電動機的效率為η＝100%＝85.7%。 (2)設車的質(zhì)量為m，則車行駛時所受阻力為f＝k(M＋m)g 當達到最大速度vm時，應有P出＝fvm 所以最大速度vm＝＝6.0 m/s。 (3)當車速為v＝2.0 m/s時，牽引力F＝＝60 N 設此時車的加速度大小為a，根據(jù)牛頓第二定律得 F－f＝(M＋m)a，解得a＝0.4 m/s2。 答案：(1)85.7%　(2)6.0 m/s　(3)0.4 m/s2 12．如圖所示，電源電動勢E＝12 V，內(nèi)阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流電動機內(nèi)阻R0＝1 Ω，當調(diào)節(jié)滑動變阻器R1時可使甲電路輸出功率最大，調(diào)節(jié)R2時可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作(額定輸出功率為P0＝2 W)，求R1和R2的值。 解析：甲圖中，當電路的外電阻等于電源內(nèi)阻時，電路的輸出功率最大，則 R1＝r－R0＝(3－1)Ω＝2 Ω 此時電流I1＝＝ A＝2 A 所以甲電路最大的輸出功率為P＝I12(R0＋R1)＝223 W＝12 W 對于乙圖，輸出的最大功率也為12 W，電流I2＝2 A 所以對于乙電路有I22R2＋2 W＋I22R0＝12 W 解得：R2＝1.5 Ω。 答案：2 Ω　1.5 Ω