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2021-2022学年鲁科版选修3-1
3.3焦耳定律
课后作业（解析版）
1．很多物理知识已经转化为科技从而推动着社会进步，小方通过观察，发现了一些有趣的现象，其中描述和观点正确的是（　　）
A．电风扇在正常工作时，电机会发热，说明其内部是纯电阻电路
B．超高压带电工作的工人所穿的衣服织物中掺入了金属丝，是为了让电流更好的通过衣服导入大地
C．家里煤气灶的电子点火器采用针状电极，是利用尖端放电
D．空调遥控器和煤气灶使用的干电池型号不同，型号越大电动势越大
2．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻丝阻值相同。现在它们中通过相同的电流，电动机正常运转，则在相同时间内（　　）
A．电炉与电动机两端的电压相等
B．电炉与电动机产生的热量相等
C．电动机消耗的功率小于电炉消耗的功率
D．电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率
3．两个小灯泡，分别标有“4V、4W”和“2V、2W”的字样，则它们均在正常发光时的电阻之比为（　　）
A．2∶1
B．16∶1
C．1∶2
D．1∶16
4．我校正在使用的电器有电灯、空调、教学一体机等，小明从总电能表中测得在时间t内消耗的电能为W。设学校供电电压为U，总电流为I，上述电器的并联总电阻为R，总功率为P。下列关系式正确的是（　　）
A．
B．W＝I2Rt
C．
D．
5．如图所示是某品牌吊扇的相关参数，取g=10m/s2，以下说法正确的是（　　）
A．吊扇正常工作时通过吊扇电机的电流为0.25A
B．天花板对吊杆的拉力大于等于50N
C．吊扇正常工作时消耗的电能用于对空气做功
D．吊扇边沿A点的最大线速度大小为896πm/s
6．一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36V、10A·h”字样，假设工作时电源（不计内阻）的输出电压恒为36V，额定输出功率为180W，由于电动机发热造成损耗（其他损耗不计），电动自行车的效率为80％，则下列说法正确的是（　　）
A．额定工作电流为10A
B．电池充满电后总电量为3.6×103C
C．自行车电动机的内阻为7.2Ω
D．自行车保持额定功率行驶的最长时间是2h
7．吸尘器已经广泛地进入了千家万户某微型吸尘器的直流电动机的内阻一定把它接电压为0.2V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流为0.4A；若把电动机接入电压为2V的电路中，电动机正常工作，工作电流为1A．下列判断正确的是（　　）
A．电动机线圈的电阻为2Ω
B．电动机正常工作时消耗的功率为1.5W
C．电动机正常工作时的输出功率为0.5W
D．电动机正常工作时的效率为75%
8．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。电动机内阻为4Ω，调节R使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2A和24V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．32W
B．44W
C．47W
D．48W
9．某数码相机的锂电池电动势为，容量为，已知每拍摄一张照片消耗的电能是，根据以上信息估算一下在充满电的情况下能连续拍摄约多少张照片（　　）
A．80张
B．800张
C．30张
D．300张
10．一个直流电动机，当转子被抱死时，它两端所加电压为，通过它的电流为；当它两端所加电压为，电动机正常工作时，通过电动机的电流为。由此可知电动机正常工作时（　　）
A．电动机消耗的电功率
B．电动机的发热功率为
C．电动机正常工作时，通过细绳可将质量为的物体以的速度沿竖直方向匀速吊起（不计一切摩擦，）
D．电动机的工作效率为85%
11．能效等级：是表示家用电器产品能效高低差别的一种分级方法，按照国家标准相关规定，目前我国的能效标识将能效分为五个等级。等级1表示产品节电已达到国际先进水平，能耗最低。按照国家政策，现已逐步应用LED光源替代普通白炽灯泡，因为LED灯体积小，耗电低（能耗为白炽灯的1/10，节能灯的1/4），寿命长（可达10万小时以上），无毒环保。请据此判断以下说法正确的是（　　）
A．LED灯的功率小
B．LED灯不发热
C．LED灯将电能转化为光能的效率高
D．相同功率的LED灯和普通白炽灯泡，分别接在家庭电路中，流过灯的电流不相同
12．如图所示为一直流小电动机模拟提升重物的装置。电池电动势为4V，内阻为0.1Ω，电阻R=0.9Ω。当电动机以0.1m/s的恒定速度竖直向上提升质量为2kg的重物时，电流表的示数为0.8A。若电流表的内阻及各处摩擦均不计，取g=10m/s2，则以下判断正确的是（　　）
A．电动机的线圈电阻为4Ω
B．电源的输出功率为3.2W
C．电动机的总功率为2.56W
D．电动机的效率为78.1%
13．220V、100W的白炽灯泡A和220V、60W的白炽灯泡B的伏安特性曲线如图所示，则（　　）
A．若将二灯泡并联接在110V的电源上时，A灯泡实际消耗的电功率约为39.6W
B．若将二灯泡并联接在110V的电源上时，B灯泡实际消耗的电功率约为26.2W
C．若将二灯泡串联接在220V的电源上时，A灯泡实际消耗的电功率约为15W
D．若将二灯泡串联接在220V的电源上时，B灯泡实际消耗的电功率约为45W
14．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生它是能直接给移动设备充电的储能装置。机场严禁携带能量超过160W·h的充电宝搭乘飞机。某品牌充电宝的铭牌如图所示。重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．160W·h相当于使5.76×105kg的物体升高1m增加的重力势能
B．160W·h相当于使5.76×104kg的物体升高1m增加的重力势能
C．图中所示品牌的充电宝不能被携带乘机
D．图中所示品牌的充电宝能被携带乘机
15．小明从旧玩具车上拆下一个小电动机如图所示，观察铭牌标注有“”的字样，经查阅资料确定该参数为电动机的额定电压和额定功率，用多用电表的欧姆档测得电动机内线圈电阻为，则当电动机正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为
B．通过电动机的电流为
C．电动机的输出功率为
D．电动机的输出功率为
16．目前太阳能已被广泛利用。如图所示的太阳能路灯的额定功率为P，光电池的光电转换效率为η，用P0表示太阳辐射的总功率，用r表示太阳与地球间的距离。太阳光传播到达地面的过程中大约有的能40％量损耗。已知电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S。求单位时间内电池板产生的电能W，及路灯正常工作时间t与日照时间t0之比。
17．英国物理学家焦耳通过一系列实验发现，电流通过导体时会产生热量，通过实验建立起电阻与电流的热效应规律——焦耳定律，如图所示的各种家用电器都是运用了电流的热效应。某家用电器正常工作时测得在内通过其导线横截面的电荷量为。
（1）求通过该家用电器的电流强度；
（2）若该家用电器正常工作时的电阻为，求在内产生的热量为多少焦耳？
18．微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3
V电压时，通过的电流为0.3
A，此时电动机不转；当加上2
V电压时，通过的电流为0.8
A，电动机正常工作。求正常工作时：
（1）在10
s内电流做的功；
（2）产生的热功率；
（3）转化为机械能的功率各是多少。
参考答案
1．C
【详解】
A．电风扇在正常工作时，电机会发热，主要是对外输出功，所以其内部是非纯电阻电路，故A错误；
B．超高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入金属丝是为了增加衣服的导电性，同时也起到一定的静电屏蔽作用，故B错误；
C．因为电荷集中于形状比较尖端的地方，即尖端放电，故燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖型比球形好，故C正确；
D．电动势的大小由电源两个电极的材料有关，与体积的大小无关，如1号干电池和5号干电池的大小不等，但电动势都是1.5V，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
电动机消耗的电能转化为热能和机械能。由于电动机内阻与电炉的电阻丝电阻相同，电流相同，根据焦耳定律，二者的发热量相同，但是同时电动机还在做功，所以电炉与电动机两端的电压不等，电炉消耗的电能小于电动机消耗的电能。
故选B。
3．A
【详解】
根据电功率的计算式
P
=
代入计算可知“4V、4W”的电阻为4Ω，“2V、2W”的电阻为2Ω，则它们均在正常发光时的电阻之比为2：1。
故选A。
4．C
【详解】
AD．空调、教学一体机不是纯电阻电路，，不适用，AD错误；
B．由于空调、教学一体机不是纯电阻电路，
，电功大于电热，B错误；
C．公式适用于任意电路，C正确。
故选C。
5．A
【详解】
A．由可知，吊扇正常工作时通过吊扇电机的电流为
故A正确；
B．吊扇的质量为5kg，则重力为50N，吊扇正常工作时，对空气有向下的作用力，根据牛顿第三定律可知，空气对吊扇有向上的作用力，所以天花板对吊杆的拉力小于50N，故B错误；
C．吊扇正常工作时，根据能量守恒可知，消耗的电能一部分变成热能，一部分输出为机械能，则吊扇正常工作时消耗的电能部分用于对空气做功，故C错误；
D．吊扇的直径为1.4m，则半径为0.7m，转速为
则A点的线速度为
故D错误；
故选A。
6．D
【详解】
A．由可知，额定电流
A错误；
B．动力电源充满电后总电量
B错误；
C．电动自行车的热功率
则由和可得
C错误；
D．根据电池容量和得
D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．电动机不转时，电能全部转化为电阻发热产生的热量，根据欧姆定律可知，线圈电阻为
A错误；
B．电动机正常工作时消耗的电功率为
B错误；
C．电阻发热消耗的功率为
故电动机正常工作时的输出功率为
C错误；
D．电动机正常工作的效率为
D正确。
故选D。
8．A
【详解】
电动机正常运转时输出功率为
故选A。
9．D
【详解】
锂电池中储存的总电量为
=
锂电池中储存的总电能为
每拍摄一张照片消耗的电能是，故在充满电的情况下能连续拍摄的照片数约为
张
故选D。
10．C
【详解】
A．电动机正常工作时，根据电功的表达式
故A项错误；
Ｂ．当转子抱死时，由欧姆定律可以求电动机的电阻值，根据焦耳定律
故B项错误；
C．由能量守恒可知，电动机的输出功率
代入数据，
故C项正确；
Ｄ．工作效率为输出功率与总功率的比值
故D项错误。
故选Ｃ。
11．C
【详解】
A．当发光强度相同时，LED灯的功率小，这才能耗低，A项错误；
B．题设中没法判断LED灯是否发热，B项错误；
C．灯是将电能转化为光能的电器，相同的发光强度，LED灯的电功率小，所以效率高，C项正确；
D．由电功率的计算可知，当电压相同，功率相同时，电流一定相同，D项错误。
故只能选C。
12．CD
【详解】
ABC．根据能量守恒定律有
IEt=I2(R+r)t+P总t
得电动机的总功率
P总=2.56W
电动机的输出功率
P出=mgv
解得
P出=2W
且
P总=I2r0+P出
则电动机线圈电阻
r0=0.875Ω
故选项C正确，AB错误；
D．电动机的效率
选项D正确。
故选CD。
13．AC
【详解】
AB．若将二灯泡并联接在U=110V的电源上时，由图可知
IA=0.36A
IB=0.22A
所以电功率为
故A正确，B错误；
CD．由图示可知，当电流为I=0.25A时，两灯泡两端的电压为
UA=60V
UB=160V
即两灯泡串联时电路电流为0.25A，总电压为220V。
故C正确，D错误。
故选AC。
14．BD
【详解】
AB．因为
E=160W·h=160×3600J=5.76×105J
设物体的质量为m，提升1m的重力势能的变化量，即
mgh=E
代入解得
m=5.76×104kg
选项A错误，B正确；
CD．图中充电宝储存的电能为
E′=5V×3000mA·h=5V×30A·h=150W·h＜160W·h
所以能够携带乘机，选项C错误，D正确。
故选BD。
15．BD
【详解】
AB．通过电动机的电流为
选项A错误，B正确；
CD．电动机的输出功率为
选项C错误，D正确。
故选BD。
16．，
【详解】
距太阳中心为r的球面面积
单位时间内电池板产生的电能为
因此在时间内，太阳能电池板产生的电能
路灯正常工作t时间需要消耗的能量
两式联立解得
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由电流定义式
代入数据得
该家用电器的电流强度为;
（2）时间
由焦耳定律
代入数据得
在内产生的热量为。
18．（1）
16
J；（2）0.64W；（3）
0.96W
【详解】
（1）在10
s内电流做的功
（2）电动机不转，直流电动机内阻
产生的热功率
（3）机械能的功率

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