高中物理选修3-1：第2章第5节时同步训练及解析

高中物理选修3-1：第2章第5节时同步训练及解析

高中物理选修3-1 同步训练 ‎ ‎ ‎ ‎1．(2012·福州一中高二检测)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．公式W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝U2t/R只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中，UIt>I2Rt D．焦耳定律Q＝I2Rt适用于任何电路 答案：BCD ‎2．(2011·高考大纲全国卷)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的．根据以上数据，下列判断正确的是(　　)‎ A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 A B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W C．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J 解析：选AC.由电流的定义式I＝知I＝＝1×105(A)，A正确；整个过程的平均功率P＝＝＝＝3×1010 (W)(t代0.2或0.3)，B错误；由E＝＝＝1×106(V/m)，C正确；整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W＝qU＝6×109(J)，D错．‎ ‎3．两个小灯泡的标识分别是L1“6 V,6 W”，L2“6 V,9 W”，把它们串联后接在同一直流电源上(电源内阻可忽略不计)，L1消耗的功率恰好为6 W，则L2消耗的功率为(　　)‎ A．6 W　　　　　　　 B．9 W C．4 W D．条件不足，不能确定 解析：选C.两个灯泡的电阻为：‎ R1＝＝ Ω＝6 Ω R2＝＝ Ω＝4 Ω 由串联电路的电压与电阻成正比，所以L2的电压为4 V，它实际消耗的功率为：P＝＝ W＝4 W，故C正确，A、B、D错误．‎ ‎4.有四盏灯，接入如图2－5－4所示的电路中．L1和L2都标有“220 V,100 W”，L3和L4都标有“220 V,40 W”．把电路接通后，最暗的灯将是(　　) ‎ 图2－5－4‎ A．L1　　　　　　　　　　 B．L2‎ C．L3 D．L4‎ 5‎ 解析：选C.由P＝可知，R1＝R2P3；对L1和L2，电阻相同，IL1>IL2，由P＝I2R可知，P1>P2，故P3最小，L3最暗，C正确．‎ ‎5．一台直流电动机的额定电压为U＝110 V，电枢的电阻R＝0.5 Ω，当它正常工作时通过的电流I＝20 A，若电动机正常运转时间t＝1分钟．求：‎ ‎(1)电流所做的功；‎ ‎(2)电枢上产生的热量；‎ ‎(3)电动机输出的机械能．‎ 解析：(1)电流所做的功为：‎ W＝UIt＝110×20×60 J＝1.32×105 J ‎(2)电枢上产生的热量为：‎ Q＝I2Rt＝202×0.5×60 J＝1.2×104 J ‎(3)电动机输出的机械能：‎ E＝W－Q＝1.32×105 J－1.2×104J＝1.2×105 J.‎ 答案：(1)1.32×105 J　(2)1.2×104 J　(3)1.2×105 J 一、选择题 ‎1．(2012·江苏盐城中学高二检测)电功率的计算公式P＝U2/R中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于(　　)‎ A．计算电冰箱的功率 B．计算电风扇的功率 C．计算电烙铁的功率 D．计算洗衣机的功率 解析：选C.公式P＝U2/R是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，A、B、D错误．‎ ‎2．一台电动机，额定电压是100 V，电阻是1 Ω.正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为(　　)‎ A．500 W B．25 W C．1000 W D．475 W 解析：选B.电动机的热功率P＝I2r＝52·1 W＝25 W，B正确，A、C、D错误．‎ ‎3.(2012·成都七中高二期中)如图2－5－5所示为某两个电阻的U－I图象，则R1∶R2的值和把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′分别是(　　) ‎ 图2－5－5‎ 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 解析：选A.由U－I图象可知，R1∶R2＝2∶1.把R1、R2串联接入电路，由P＝I2R知P1∶P2＝R1∶R2＝2∶1.并联时P1′∶P2′＝R2∶R1＝1∶2.故A选项正确．‎ ‎4．把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为(　　)‎ A．1∶1 B．2∶1‎ C．4∶1 D．1∶4‎ 解析：选C.串联后电阻为R1＝2r，产生的热量为Q1＝·t串＝·t串；并联后电阻为R2＝ 5‎ ‎，产生的热量为Q2＝·t并＝·t并，若Q1＝Q2，则有t串∶t并＝4∶1.‎ ‎5.如图2－5－6所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1∶R2∶R3是(　　) ‎ 图2－5－6‎ A．1∶1∶1 B．4∶1∶1‎ C．1∶4∶4 D．1∶2∶2‎ 解析：选C.对R2、R3，由P＝U2/R知R2∶R3＝1∶1，对R1、R2，由P＝I2R，I1＝2I2，所以R1∶R2＝I∶I＝1∶4，C选项正确．‎ ‎6．有一台电风扇，内阻为20 Ω，额定电压为220 V，额定功率为66 W，将它接上220 V电源后，发现因扇叶被东西卡住不能转动．则此时电风扇消耗的功率为(　　)‎ A．66 W B．2420 W C．11 W D．不确定 解析：选B.当扇叶被东西卡住不能转动时，电路为纯电阻电路，所以电风扇消耗的功率也就是热功率．P＝＝2420 W．B对，A、C、D错．‎ ‎7．如图2－5－7所示，额定电压为110 V的两盏电灯，额定功率分别为PA＝100 W，PB＝25 W．把它们接到220 V的电路上，欲使它们都能正常发光且耗电最少，应采用的接法是(　　)‎ 图2－5－7‎ 解析：选C.要使它们正常发光且耗电最少，由串、并联电路的特点，由于RA3P甲 解析：选B.设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12×3I＝36I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12×I＝12I，故有P甲＝3P乙，B正确．‎ ‎9．额定电压均为220 V的白炽灯L1和L2的U－I特性曲线如图2－5－9甲所示，现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220 V电路中，则下列说法正确的是(　　)‎ 5‎ 图2－5－9‎ A．L2的额定功率为99 W B．L2的实际功率为17 W C．L2的实际功率比L3的实际功率小17 W D．L2的实际功率比L3的实际功率小82 W 解析：选ABD.由L2的伏安特性曲线可得，在额定电压220 V时的电流为0.45 A，则L2的额定功率为P额＝U额I额＝99 W，所以选项A正确；图示电路为L1和L2串联再与L3并联，所以L1和L2串联后两端的总电压为220 V，那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1＝I2，U1＋U2＝220 V，由L1和L2的U－I图线可知，I1＝I2＝0.25 A，U1＝152 V，U2＝68 V，故灯L2的实际功率P2＝I2U2＝17 W，故选项B正确；由于L3两端的电压为220 V，故P3＝P额＝99 W，则P3－P2＝82 W，故选项C错D对，所以正确选项为A、B、D.‎ 二、非选择题 ‎10.如图2－5－10所示，两个灯泡A、B并联接在P、Q两点间，A、B的铭牌上分别标有“1 A　3 Ω”、“1.5 A　4 Ω”，求干路中允许通过的最大电流I为多大？‎ 图2－5－10‎ 解析：欲使干路电流最大，须保证每个灯泡都不烧毁，即保证不超过允许加的最大电压就行，所以判定额定电压大小即可．由铭牌数据，应用欧姆定律U＝IR可知A、B允许加的最大电压分别为UA＝3 V、UB＝6 V．A、B并联，两灯泡两端电压相等，则P、Q两点间电压不超过3 V，两灯泡就不会烧毁，所以P、Q间允许加的最大电压为Um＝3 V.‎ 则干路中允许通过的最大电流为 Im＝＋＝1.75 A.‎ 答案：1.75 A ‎11.电热毯是人们常用的电热式家用电器，它一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同，如图2－5－11为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S. ‎ 图2－5－11‎ ‎(1)当自动开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？‎ ‎(2)用电器由照明电路供电(U＝220 V)，设加热时用电器的电功率为400 W，保温时用电器的电功率为40 W，则R1和R2分别为多大？‎ 解析：(1)当开关S闭合时，R2被短路，电路中只有R1，此时功率P1＝；当开关S断开时，R1、R2串联，此时功率为P2＝，显然有P1>P2，故S闭合时，用电器处于加热状态；S断开时，用电器处于保温状态．‎ 5‎ ‎(2)加热时有：P1＝，保温时有P2＝，代入数据解得：R1＝121 Ω，R2＝1089 Ω.‎ 答案：(1)S闭合为加热状态，S断开为保温状态 ‎(2)121 Ω　1089 Ω ‎12．(2012·黑龙江鸡西一中高二月考)以蓄电池为驱动能源的环保汽车总质量m＝3×103 kg.当它在水平路面上以v＝36 km/h的速率匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50 A，电压U＝300 V．在此行驶状态下：‎ ‎(1)求驱动电机的输入功率P电；‎ ‎(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值(g取10 m/s2)．‎ 解析：(1)驱动电机的输入功率P电＝IU＝1.5×104 W.‎ ‎(2)在匀速行驶时，P机＝0.9P电＝Fv＝Ffv，得 Ff＝＝1.35×103 N，‎ 汽车所受阻力与车重之比＝0.045.‎ 答案：(1)1.5×104 W　(2)0.045 。‎ 5‎