1、1课时提升作业 十三 焦耳定律(20 分钟 50 分) 一、选择题(本题共 4 小题，每小题 7 分，共 28 分)1.(多选)关于三个公式 P=UI，P=I 2R，P= 的适用范围，以下说法正确的是( )A.第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B.在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C.在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D.由 U=IR 可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求 P 既是电功率，也是热功率【解析】选 B、C。首先要明确，欧姆定律 U=IR 只适用于纯电阻电路，因此三
2、个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同。其次，P=UI 表示电功率，而P=I2R 表示热功率。因此，在纯电阻电路中，UI=I 2R，消耗的电能全部转化为内能；而在非纯电阻电路中，UII 2R，即消耗的电能只有部分转化为内能。2.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是 ( )A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B.W=UIt 适用于任何电路，而 W=I2Rt= t 只适用于纯电阻的电路C.在非纯电阻电路中，UII 2RD.焦耳热 Q=I2Rt 适用于任何电路【解析】选 B、C、D。电功率公式 P= ，功率越大，表示电流做功越快。对于一段电
3、路，有 P=IU，I= ，焦耳热 Q= Rt，可见 Q 与 P、U、t 都有关。所以，P 越大，Q 不一定越大，A 错误。W=UIt 是电功的定义式，适用于任何电路，而 I= 只适用于纯电阻的电路，2所以 W=I2Rt= t 只适用于纯电阻电路，B 正确。在非纯电阻电路中，电流所做的功=焦耳热+其他形式的能，所以 WQ，即 UII2R，C 正确。Q=I 2Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的热量，D 正确。3.如图所示是电阻 R1和 R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为、三个区域，现在把 R1和 R2并联在电路中，消耗的电功率分别为 P1和 P2，并联总电阻设为 R。下列关于 P1
4、和 P2的大小关系及 R 的伏安特性曲线应该在的区域正确的是 ( )A.特性曲线在区，P 1P2C.特性曲线在区，P 1P2D.特性曲线在区，P 1P2。4.(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内 ( )A.电炉放热与电动机放热相等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.电动机消耗的功率大于电炉的功率【解析】选 A、B、D。电炉属于纯电阻，电动机属于非纯电阻，对于电炉有：U=IR，放热Q=I2Rt，消耗功率 P=I2R，对于电动机有：UIR，放热 Q=I2Rt，消耗功率 P=UII2R。二、非选择题(22 分。要有必要的
5、文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)5.三个电阻分别标有“100 4 W”“200 2 W”“50 8 W”，若将它们并联起来，允许消耗的最大功率是多少？【解析】三个电阻正常工作时的电压为U1= =20 V3U2= =20 VU3= =20 V当三者并联时应接在 20 V 的电源上，此时三者均正常工作，故允许消耗的最大功率为P 总 =4 W+2 W+8 W=14 W。答案：14 W【能力挑战区】1.国庆群众游行队伍中的国徽彩车，如图所示，不仅气势磅礴而且还是一辆电动车，充一次电可以走 100 千米左右。假设这辆电动彩车总质量为 6.75103 kg，当它匀速通过天安门前 500 m 的
6、检阅区域时用时 250 s，驱动电机的输入电流 I=10 A，电压为 300 V，电动彩车行驶时所受阻力为车重的 0.02 倍。g 取 10 m/s2，不计摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：(1)驱动电机的输入功率。(2)电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率。(3)驱动电机的内阻和机械效率。【解析】(1)驱动电机的输入功率 P 入 =UI=300 V10 A=3 000 W。(2)电动彩车通过天安门前的速度 v= =2 m/s电动彩车行驶时所受阻力为F 阻 =0.02mg=0.026.7510310 N=1.35103 N电动彩车匀速行驶时 F=F 阻 ，故电动彩车通过天安门
7、前时牵引汽车前进的机械功率P 机 =Fv=2 700 W。(3)设驱动电机的内阻为 R，由能量守恒定律得P 入 t=P 机 t+I2Rt4解得驱动电机的内阻 R=3 驱动电机的机械效率 = 100%=90%。机入答案：(1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 90%2.如图所示是电饭煲的电路图，S 1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103 )时会自动断开；S 2是一个自动温控开关，当温度低于 60 时会自动闭合，温度高于 80 时会自动断开，S 3是一个自动温控开关，当温度高于 103 时会自动闭合。红灯是加热状态时的指示灯，它在保温状态下是不亮的，黄灯是保温状
8、态下的指示灯。限流电阻 R1=R2=500 ，加热电阻丝 R3=50 ，两灯的电阻不计。(1)根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温的过程)。 (2)简要回答，如果不闭合开关 S1，电饭煲能将饭煮熟吗？ (3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。【解析】(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时把手动开关 S1关闭，这时黄灯短路红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到 80 时，S 2自动断开，S 1仍闭合。待电饭煲中水烧干后，温度升高到 103 时。开关 S1自动断开，开关 S3自动闭合，这时饭已煮熟，黄灯亮红灯短路不亮，电饭煲处于保温状态。由于电饭煲散热，待温度下降至 60 时，S 2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到 80 时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态。(2)不能，因为如果不闭合 S1，则只能将食物加热至 80 。(3)设电饭煲处于加热状态时，功率为 P1，P 1= = W=1 064.8 W2202(5050050+500)5设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为 P2，则P2= = W88.8 W所以 P1P 2121答案：(1)见解析 (2)不能，因为如果不闭合 S1，则只能将食物加热至 80 (3)121
