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(shuō)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(duì)于一段電路，有P ＝ IU，I ＝ P ，焦耳熱 Q＝ P 2 ，可見(jiàn) 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(duì)．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(duì)． Q＝I 2Rt 是焦耳熱的定義式，適用于任何電路， D 對(duì)． ] 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(hào) ：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(yè) 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(shì)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(kāi)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(hào) ：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(yè) 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(guò)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(guò)電動(dòng)機(jī)電流 I＝ IR＝ R ＝ 5 A. (2)對(duì)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(yè) 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(cè)得通過(guò)電飯煲的電流是 5.0 A，通過(guò) 洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是 0.50 A，則下列說(shuō)法中正確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：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(kāi)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(kāi)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(yè) 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(hào) ：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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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?。?] 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(shì)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(yè) 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(jiǎn)化電路圖，主要元件有電阻絲 R1、R2 和自動(dòng)開(kāi)關(guān)

19、S，問(wèn)： (1)當(dāng)開(kāi)關(guān) S 閉合和斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(shì) 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(chǎng)強(qiáng)度的大?。? (3)帶電小球的質(zhì)量 . 【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：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(yè) 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(chǎng)強(qiáng)度 E＝ d ＝140 N/C. (3)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受電場(chǎng)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(yè)