課時(shí)分層作業(yè)11焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化

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1、 課時(shí)分層作業(yè) (十一 ) 焦耳定律 電路中的 能量轉(zhuǎn)化 [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練 ] (時(shí)間: 15 分鐘 分值: 50 分) 一、選擇題 (本題共 6 小題,每小題 6 分,共 36 分) 1.(多選 )下列關(guān)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,電流做功越快,電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 2 2 U B. W=UIt 適用于任何電路,而 W=I Rt= R t 只適用于純電阻電路 C.在非純電阻電路中, UI >I 2R D.焦耳熱 Q=I 2Rt 適用于任何電路 W

2、 BCD [ 電功率公式 P= t ,電功率越大,電流做功越快.對于一段電路,有P = IU,I = P ,焦耳熱 Q= P 2 ,可見 與 、 、 、 都有關(guān),所以 越大, U U Rt Q P U t R P Q 不一定越大, A 錯(cuò). W=UIt 是電功的定義式,適用于任何電路,而 W= I2 Rt U2 = R t 只適用于純電阻電路, B 對.在非純電阻電路中,電流做的功=焦耳熱+ 其他形式的能,所以 W> Q,即 UI >

3、I 2R,C 對. Q=I 2Rt 是焦耳熱的定義式,適用于任何電路, D 對. ] 2.如圖 2-6-9 所示為某兩個(gè)電阻的 U-I 圖像,則 R1∶R2 的值和把兩電阻串聯(lián)后接入電路時(shí)消耗功率之比 P1∶ P2 及并聯(lián)后接入電路時(shí)消耗功率之比 P1′∶ P2′ 分別是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號 :12602127】 A. 2∶1 2∶1 1∶ 2 B.2∶1 1∶2 2∶1 C. 1∶2 1∶2 2∶1 D. 1∶2 2∶1 1∶ 2 圖 2-6-9 A [由 U-I 圖像可知, R1∶ R2=2∶1.把 R1、R2 串聯(lián)接入電路,由 P

4、= I2R 知 P1∶ P2= R1∶R2=2∶1.并聯(lián)時(shí) P1′∶ P2′ =R2∶R1 =1∶2.] 第 1 頁 3.把六個(gè)相同的小燈泡接成如圖 2-6-10 甲、乙所示的電路,調(diào)節(jié)變阻器使燈泡正常發(fā)光,甲、乙兩電路所消耗的功率分別用 P 甲 和 P 乙 表示,則下列結(jié)論中正 確的是 ( ) 圖 2-6-10 A. P 甲= P 乙 B.P 甲 =3P 乙 C. P 乙= 3P 甲 D.P 乙 >3P 甲 B [設(shè)每個(gè)燈泡正常工作時(shí)的電流為 I,則甲圖中電路的總電流為 3I, P 甲=12

5、 V3I,乙圖中電路的總電流為 I,P 乙= 12 VI,故有 P 甲 =3P 乙, B 正確. ] 4.(多選 )在如圖 2-6-11 所示的電路中,電源電動(dòng)勢為 12 V,電源內(nèi)阻為 1.0 Ω,電路中的電阻 R0 為 1.5 Ω,小型直流電動(dòng)機(jī) M 的內(nèi)阻為 0.5 Ω閉.合開關(guān) S 后,電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),電流表的示數(shù)為 2.0 A.以下判斷中正確的是 ( ) A.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 14 W B.電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為 7.0 V C.電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱功率為 2.0 W D.電源輸出的電功率為 24 W 圖 2-6-11 BC [電動(dòng)機(jī)的總功率為

6、 P 電=UI = 14 W,A 錯(cuò)誤;電路中電流表的示數(shù)為 2.0 A, 所以電動(dòng)機(jī)的電壓為: U= E- U 內(nèi)-UR0= E- I(R0+r)=7 V,B 正確;電動(dòng)機(jī)的 發(fā)熱功率為 P 熱= I2R= 220.5 W=2 W,C 正確;電源的輸出功率為 P 輸出 =EI - I2 r=122 W-221 W=20W ,D 錯(cuò)誤. ] 5.如圖 2-6-12 所示,直線 A 為某電源的 U-I 圖線,曲線 B 為某小燈泡的 U-I 圖線,用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí), 電源的輸出功率和電源的總功率分別是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號 :12602128】

7、 A. 4 W,8 W B.2 W,4 W C. 2 W,3 W D.4 W,6 W 圖 2-6-12 D [用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí),電源的輸出功率是 UI=22 W=4 W , 電源的總功率是 EI=32 W=6 W.選項(xiàng) D 正確. ] 6.A、B 為“ 220 V,100 W”的兩盞相同的燈泡, C、D 為“ 220 V ,40 W”的相 第 2 頁 同燈泡,現(xiàn)將四盞燈泡接成如圖 2-6-13 所示電路,并將兩端接入電路,各燈實(shí) 際功率分別為 PA、PB、 PC、PD,則實(shí)際功率的大小順序正確的是

8、 ( ) A. PA>PB>PC> PD B.PD >PA> PB>PC B>PC>PA>PD D . B> PD> PA>PC C. P P 圖 2-6-13 B [ 根據(jù) U2 AB 2202 Ω=484 Ω, RC= D= 2202 Ω= 1 210 Ω;由電 R= P 得: R = R = 100 R 40 U2 B C ,A、

9、D 串聯(lián), 路圖可知, B、C 并聯(lián),所以電壓相等,根據(jù) P= R 可知: P >P 電流相等,根據(jù) P=I2R 可知, PD>PA;A、D 的電流大于 B、C 的電流,根據(jù) P = I2 R 可知: PA>PB,PD> PC;所以 PD > PA>PB>PC.故 B 項(xiàng)正確. ] 二、非選擇題 (14 分 ) 7.如圖 2-6-14 所示,用一直流電動(dòng)機(jī)提升重物,重物的質(zhì)量為 m=10 kg,電源 供電電壓恒為 220 V,電路中的保護(hù)電阻為 R=10 Ω,電動(dòng)機(jī)的電阻為 r=1 Ω,

10、 不計(jì)各處摩擦,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電壓表的示數(shù)為 170 V,求: (g 取 10 m/s2) (1)電動(dòng)機(jī)正常工作后通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少? (2)重物勻速上升的速度是多少? 圖 2-6-14 [解析 ] (1)R 的電壓 UR=220 V- 170 V=50 V UR 通過電動(dòng)機(jī)電流 I= IR= R = 5 A. (2)對電動(dòng)機(jī): P 電= UI =170 5 W=850 W P 內(nèi)= I2r =551 W= 25 W P 機(jī)= P 電-P 內(nèi)=825 W 又因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)勻速

11、提升重物,所以 P 機(jī)= Fv=mgv,即 v= 8.25 m/s. [答案 ] (1)5 A (2)8.25 m/s [能力提升練 ] (時(shí)間: 25 分鐘 分值: 50 分) 第 3 頁 一、選擇題 (本題共 4 小題,每小題 6 分,共 24 分) 1.一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為 220 V 的交流電源上 (其內(nèi)電阻 可忽略不計(jì) ),均正常工作.用電流表分別測得通過電飯煲的電流是 5.0 A,通過 洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是 0.50 A,則下列說法中正確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號 :126021

12、29】 A.電飯煲的電阻為 44 Ω,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為 440 Ω B.電飯煲消耗的電功率為 1 555 W,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為 155.5 W C.1 min 內(nèi)電飯煲消耗的電能為 6.6104 J,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為 6.6103 J D.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的 10 倍 C [ 由于電飯煲是純電阻元件,所以 U R1=I1 =44 Ω,P1= UI 1= 1 100 W 其在 1 min 內(nèi)消耗的電能 W1= UI1t=6.6104 J 洗衣機(jī)為非純電阻元件,所以 U R2

13、≠I2 ,P2= UI2 =110 W 其在 1 min 內(nèi)消耗的電能 W2= UI2t=6.6103 J 其熱功率 P 熱≠P2,所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的 10 倍,C 正確. ] 2.(多選 )在如圖 2-6-15 甲所示的電路中, L1、L4 、L3 為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡, 這種小燈泡的伏安特性曲線如圖 2-6-15 乙所示.當(dāng)開關(guān) S 閉合后,電路中的總 電流為 0.25 A,則此時(shí) ( ) 圖 2-6-15 A. L1 的電壓為 L2 電壓的 2 倍 B. L1 消耗的電功率為 0.75 W

14、C. L2 的電阻為 12 Ω D. L1、 L2 消耗的電功率的比值大于 4∶1 BD [ 由題意知,開關(guān)閉合后, L1 的電流是 L2 的兩倍,根據(jù)伏安特性曲線知, L1 的電壓不等于 L 2 的兩倍,所以 A 錯(cuò)誤;由伏安特性曲線知,當(dāng)電流為 0.25 A 時(shí),電壓為 3.0 V,故 L1 消耗的電功率 P1=U1I 1= 0.75 W,所以 B 正確;由題意 第 4 頁 U 知, L2 的電流為 0.125 A,根據(jù)伏安特性曲線知電壓約為 0.3 V,再根據(jù) R= I =

15、 0.3 0.125 Ω=2.4 Ω,知 C 錯(cuò)誤; L2 消耗的電功率為 P2=U2I2=0.30.125 W= 0.037 5 W ,故 1∶P2= ∶ ∶ , P 20 1>4 1 D 正確. ] 3.額定電壓都是 110 V、額定功率 PA=100 W、PB= 40 W 的燈泡兩盞,若接在電壓為 220 V 的電路上,使兩盞燈泡均能正常發(fā)光,且消耗功率最小的電路是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號 :12602130】 C [ 判斷燈泡能否正常發(fā)光, 就要判斷電壓是否是額定電壓, 或電流

16、是否是額定 U2 電流,對燈泡有 P=UI = R ,可知 RAUA ,且有 UB >110 V,B 燈被燒毀, UA <110 V, A 燈不能正常發(fā)光. 對于 B 電路,由于 RB>RA,A 燈又并聯(lián)滑動(dòng)變阻器, 并聯(lián)電阻小于 RB,所以 UB > U 并, B 燈燒毀. 對于 C 電路,B 燈與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)電阻可能等于 R ,所以可能 U =U =110 V, A A B 兩燈可以正常發(fā)光. 對于 D 電路,若滑動(dòng)變阻器的有效電阻等于 A

17、 、B 的并聯(lián)電阻,則 UA= UB= 110 V,兩燈可以正常發(fā)光. 比較 C、D 兩個(gè)電路,由于 C 電路中滑動(dòng)變阻器功率為 (I A-I B)110 V,而 D 電路中滑動(dòng)變阻器功率為 (IA+I(xiàn) B)110 V,所以 C 電路消耗電功率最小. ] 4.如圖 2-6-16 所示,直線 OAC 為某一直流電源上總功率隨電流 I 的變化圖線,曲線 OBC 表示同一直流電源內(nèi)部熱功率隨電流 I 變化的圖線.若 A、B 的橫坐標(biāo) 為 1 A,那么 AB 段表示的功率為 ( ) A. 1 W B.6 W C.2 W D. 2.5 W 圖 2-6-16

18、 C [ 在 C 點(diǎn),電源的總功率等于電源內(nèi)耗功率,所以電源電動(dòng)勢的大小為 E=3 E V,短路電流的大小為 I =3 A ,所以電源的內(nèi)阻為 r = I =1 Ω,圖像上 AB 段所 第 5 頁 代表的功率為 PAB= P 總-I2r= 1 3 W-12 1 W=2 W,故選 C.] 二、非選擇題 (本題共 2 小題,共 26 分) 5.(12 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 2-6-17 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(dòng)開關(guān)

19、S,問: (1)當(dāng)開關(guān) S 閉合和斷開時(shí),用電器分別處于什么狀態(tài)? (2)用電器由照明電路供電, U= 220 V ,設(shè)加熱時(shí)用電器的功率為 400 W,保溫 時(shí)用電器的功率為 40 W,則 R1 和 R2 分別為多大? 圖 2-6-17 [解析 ] (1)由于是純電阻電路,當(dāng) S 閉合時(shí), R2 短路,用電器消耗的電功率 P1 U2 ;當(dāng) S 斷開時(shí),用電器消耗的 = R1 2 U2 電功率 P = ,故 S 閉

20、合時(shí)為加熱狀態(tài), S 斷開時(shí)為保溫狀態(tài). R1+ R2 U2 U2 2202 (2)S 閉合時(shí),由 P1= R1 得 R1= P1 = 400 Ω= 121 Ω; U2 U2 2202 S 斷開時(shí),由 P2=R1+R2 得 R2= P2 -R1= 40 - 121Ω=1 089 Ω. [答案 ] (1)S 閉合時(shí)為加熱狀態(tài), S 斷開時(shí)為保溫狀態(tài) (2)121 Ω1 089 Ω 6.(14 分 )如圖 2-

21、6-18 所示,一電荷量 q=310- 5 C 帶正電的小球,用絕緣細(xì)線 懸于豎直放置足夠大的平行金屬板中的 O 點(diǎn).開關(guān) S 合上后,當(dāng)小球靜止時(shí), 細(xì)線與豎直方向的夾角 α= 37.已知兩板相距 d=0.1 m,電源電動(dòng)勢 E= 15 V ,內(nèi)阻 r =0.5 Ω,電阻 R1= 3 Ω,R2=R3=R4=8 Ωg.取 10 m/s2,已知 sin 37 =0.6, cos 37 =0.8.求: 圖 2-6-18 (1)電源的輸出功率; (2)兩板間的電場強(qiáng)度的大?。? (3)帶電小球的質(zhì)量 . 【導(dǎo)學(xué)號 :12602131】 [解析

22、] (1)R2 與 3 并聯(lián)后的電阻值 R R23= R2R3 =4 Ω R2+R3 第 6 頁 E 15 由閉合電路歐姆定律得 I= = A=2 A R1+R23+r 3+ 4+ 0.5 電源的輸出功率 P 出=I(E-Ir )= 28 W. (2)兩板間的電壓 UC=I(R1+R23)= 2 (3+4) V= 14 V UC 兩板間的電場強(qiáng)度 E= d =140 N/C. (3)小球處于靜止?fàn)顟B(tài),所受電場力為 F,又 F= qE 由平衡條件得:豎直方向 Tcos α-mg= 0 水平方向 Tsin α-qE=0 帶電小球的質(zhì)量 m=5.610-4 kg. [答案 ] (1)28 W (2)140 N/C (3)5.610-4 kg 第 7 頁

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