2024-2025學年高中物理第二章恒定電流2.5焦耳定律課后提升作業(yè)新人教版選修3-1

PAGEPAGE1課后提升作業(yè)十四焦耳定律(40分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分)1.兩盞額定功率相同的燈泡A和B，其額定電壓UA>UB，則下列說法正確的是()A.兩燈正常發(fā)光時，燈泡的電流關系為IA>IBB.兩燈電阻關系為RA<RBC.將兩燈串聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，燈泡的功率關系為PA<PBD.將兩燈并聯(lián)后接入電路中發(fā)光時，燈泡的功率關系為PA′<PB′【解析】選D。由P=U2R可知RA>RB，由P=IU可知額定電流IA<IB。兩燈串聯(lián)后，由串聯(lián)電路的功率P=I2R可知P∝R，所以PA>PB；兩燈并聯(lián)后，由并聯(lián)電路的功率P=U2R可知P∝1R，所以PA2.(多選)(2024·黃浦區(qū)高二檢測)如圖所示電路，燈L1標有“24V16W”，燈L2標有“12V16W”，兩燈串聯(lián)后接在電壓為U的電路中，要保證兩燈不損壞，則()A.兩燈實際功率之比為4∶1B.電壓U的最大值為30VC.燈L1兩端電壓與總電壓U之比為2∶3D.U=36V時，燈L1、L2均正常發(fā)光【解析】選A、B。依據(jù)P=UI可得，兩燈泡的額定電流分別為：I1=P1U1=23A，I2=P2U2=43A，依據(jù)歐姆定律可得，兩燈泡的電阻分別為R1=U1I1=36Ω，R2=U2I2=9Ω；將L1、L2串聯(lián)到電源上后，通過的最大電流只能是兩個燈泡額定電流中最小的23A，所以兩燈泡不行能同時正常發(fā)光，故D不正確；串聯(lián)電路各處的電流相等，依據(jù)P=I2R可知，燈L1與L2實際功率之比為4∶1，故A正確；依據(jù)U=IR可得：UL1U3.(2024·肇慶高二檢測)如圖所示，A、B兩端的電壓U肯定，電阻R先接在A、B兩端，消耗功率為9W。再將電阻R接在較遠的C、D兩端，消耗功率為4W。在后一種狀況下，輸電導線AC、BD共消耗功率為()A.2WB.3WC.4WD.5W【解析】選A。設電阻R連接在A、B兩點時，電路的電流為I1，則P1=I12若將電阻R接C、D兩點時，電路的電流為I2，則P2=I22由①②兩式可得：I1∶I2=3∶2若將電阻R接C、D兩點時，電源的功率為：P3=UI2，則：P1P3=UI1UI2，即P3所以導線AC和BC消耗的總功率為：P=P3-P2=6W-4W=2W。故選A。4.(多選)在如圖甲所示的電路中，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當開關S閉合后，電路中的總電流為0.25A，則此時()A.L1的電壓為L2電壓的2倍B.L1消耗的電功率為0.75WC.L2的電阻為12ΩD.L1、L2消耗的電功率的比值大于4∶1【解析】選B、D。由題意知，開關閉合后，L1的電流是L2的兩倍，依據(jù)伏安特性曲線知，L1的電壓不等于L2的兩倍，所以A錯誤；由伏安特性曲線知，當電流為0.25A時，電壓為3.0V，故L1消耗的電功率P1=U1I1=0.75W，所以B正確；由題意知，L2的電流為0.125A，依據(jù)伏安特性曲線知電壓約為0.3V，再依據(jù)R=UI=0.30.125Ω=2.4Ω，知C錯誤；L2消耗的電功率為P2=U2I2=0.3×0.125W=0.0375W，故P1∶P2=20∶5.額定電壓都是110V、額定功率PA=110W和PB=40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，則電路中消耗功率最小的電路是()【解題指南】解答本題可把握以下三點：(1)依據(jù)電燈正常工作時，兩電燈上的電壓相等，推斷電路是否能正常工作。(2)比較分流電阻和分壓電阻分別消耗的功率大小，從而做出推斷。(3)推斷電燈能否正常發(fā)光，就要推斷電壓是不是額定電壓，或電流是不是額定電流。【解析】選C。由P=U2R和已知條件可知，RA<RB。對于A電路，由于RA<RB，所以UB>110V，LB燈燒毀，兩燈不能正常發(fā)光。對于B電路，由于RB>RA，LA燈又并聯(lián)變阻器，并聯(lián)總電阻更小于RB，所以UB>110V，LB燈燒毀。對于C電路，LB燈與變阻器并聯(lián)，電阻可能等于RA，所以可能有UA=UB=110V，兩燈可以正常發(fā)光。對于D電路，若變阻器的有效電阻等于LA、LB的并聯(lián)電阻，則UA=UB=110V，兩燈可以正常發(fā)光。比較C、D兩個電路，由于C電路中變阻器功率為(IA-IB)×110V，而D電路中變阻器功率為(IA+IB)【補償訓練】R1=10Ω，R2=20Ω，R1允許通過的最大電流為1.5A，R2兩端允許加的最大電壓為10V，若將它們并聯(lián)，則消耗電能的最大功率為()A.10W B.15WC.27.5W D.33.75W【解析】選B。電阻并聯(lián)，兩電阻兩端的電壓相等，所以R1兩端的最大電壓也為10V，通過的電流I1=U1mR1=1010A=1A，因此最大功率P=I15W，選項B正確。二、非選擇題(本題共2小題，共20分。需寫出規(guī)范的解題步驟)6.(10分)電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器，它們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同，如圖所示為某種電熱式用電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R1、R2和自動開關S，問：(1)當開關S閉合和斷開時，用電器分別處于什么狀態(tài)？(2)用電器由照明電路供電，U=220V，設加熱時用電器的功率為400W，保溫時用電器的功率為40W，則R1和R2分別為多大？【解析】(1)由于是純電阻電路，當S閉合時，R2短路，用電器消耗的電功率P1=U2R1；當S斷開時，用電器消耗的電功率P2(2)S閉合時，由P1=U2R1得R1=U2P1S斷開時，由P2=U2R2=U2P2-R1=220答案：(1)S閉合時為加熱狀態(tài)，S斷開時為保溫狀態(tài)(2)121Ω1089Ω7.(10分)(2024·南陽高二檢測)如圖所示為電動機提升重物的裝置，電動機線圈的電阻為r=1Ω，電動機兩端電壓為5V，電路中的電流為1A，物體A重20N，不計摩擦力，問：(1)電動機線圈電阻上消耗的熱功率是多少？(2)電動機輸入功率和輸出功率各是多少？(3)10s內(nèi)，可以把重物A勻速提升多高？(4)這臺電動機的機械效率是多少？【解析】(1)依據(jù)焦耳定律，熱功率：P熱=I2r=12×1W=1W。(2)輸入功率等于輸入電流與電動機兩端電壓的乘積：P入=IU=1×5W=5W；輸出功率等于輸入功率減去發(fā)熱消耗的功率：P出=P入-P熱=5W-1W=4W。(3)電動機輸出的功率用來提升重物轉化為機械功，在10s內(nèi)P出t=mgh，解得h