2015年湖北高考物理专项训练：焦耳定律

湖北2015年高考物理专项训练：焦耳定律

　　2015年湖北高考生正在努力备考中，湖北高考网整理了2015年湖北高考物理专项训练资料，希望对大家的复习有帮助！

　　一、选择题(8×5′，共40分)

　　1.关于电功，下列说法中正确的有(　　)

　　A.电功的实质是电场力所做的功

　　B.电功是电能转化为其他形式能量的量度

　　C.电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大

　　D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等

　　答案：AB

　　2.为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半应采取下列哪些措施(　　)

　　A.保持电阻不变，使电流减半

　　B.保持电阻不变，使电压减半

　　C.保持电炉两端电压不变，使其电阻减半

　　D.使电压和电阻各减半

　　解析：由P=可知，电压、电阻各减半，功率也减为原来的一半.

　　答案：D

　　图6

　　3.有一只家用电熨斗，其电路结构如图6所示，改变内部接线方式可以使电熨斗处于断开状态和获得中低高三个不同的温度挡，图7是它的四种不同连线方式，其中能获得低挡温度的是(　　)

　　图7

　　解析：R1、R2串联时，获得低挡温度.

　　答案：B

　　图8

　　4.A、B、C三个灯泡，用如图8所示的方式连接，各自消耗的实际功率相同，则RARB∶RC为(　　)

　　A.11∶1　　　　　　B.12∶2

　　C.21∶1 D.14∶4

　　解析：先分析B、C，由P=知RB=RC，又IA=IB+IC=2IB，由P=I2R知RARB=14，所以RARB∶RC=14∶4.

　　答案：D

　　5.两个电阻R1=8Ω，R2=2Ω，并联在电路中.欲使这两个电阻消耗的功率相等，可行的办法是(　　)

　　A.用一个阻值为2Ω的电阻与R2串联

　　B.用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联

　　C.用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联

　　D.用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联

　　答案：A

　　图9

　　6.电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态;另一种是锅内水烧干后的保温状态.如图9所示是电饭锅电路的原理示意图.S是用感温材料制造的开关.下列说法正确的是(　　)

　　A.其中R2是供加热用的电阻丝

　　B.当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态

　　C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1/R2应为2/1

　　D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1/R2应为(-1)/1

　　解析：电阻小时，功率大，是加热状态;电阻大时，功率小，是保温状态.

　　答案：ABD

　　7.理发用的电吹风机中有一个小电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干.设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝R2相串联后，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗电功率为P，则以下关系式中正确的是(　　)

　　A.PI2(R1+R2)

　　解析：吹风机是一个非纯电阻用电器，U>IR.

　　答案：CD

　　图10

　　8.如图10所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时，用欧姆表测得A、B间的电阻为R，供电后，各家电器同时使用，测得A、B间的电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是(　　)

　　A.P=I2R B.P=

　　C.P=UI D.P=

　　解析：此电路中所有用电器不一定都是纯电阻电路，故总功率只能用P=UI计算，故C正确.

　　答案：C

　　二、非选择题(9、10题各10分，11、12题各20分，共60分)

　　9.某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下，以0.4 m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW.不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为________.(设人的平均质量为60 kg，g取10 m/s2)

　　解析：这台自动扶梯最多可同时载人数的意义是电梯仍能以0.4 m/s的恒定速率运动而电动机的输出功率达到最大.电动机做功应包含两部分内容：一是电梯不载人时对本身做功，二是对人做功，所以4.9×103 W=IU+Mgsinθ·v，Mg=15000 N，n===25(个).此题要注意的问题是扶梯上是否有人，只要扶梯在运动，就要消耗电能.题目中的空载电流，就给定了扶梯空载时消耗的电功率P自身=IU.另外，扶梯对人做功的过程就是克服重力做功的过程，因此对人所消耗的电功率就等于克服重力的功率，即P=Mgvsinθ.故扶梯消耗的总功率等于二者功率之和.

　　答案：25

　　10.三个电阻分别标有“100Ω　4 W”，“200Ω　2 W”，“50Ω　8 W”，将它们串联起来，允许通过的最大电流为________A，允许消耗的最大总功率为________W.

　　解析：由P=I2R得，

　　I1==A=0.2 A，

　　I2==A=0.1 A，

　　I3==A=0.4 A，

　　故串联后允许通过的最大电流为0.1 A.R总=(R1+R2+R3)=(100+200+50) Ω=350 Ω，故允许消耗的最大总功率为：P总=I·R总=0.12×350 W=3.5 W.

　　解决此类题的依据是任何用电器都不能超过它的额定值，至少有一个用电器达到它的额定值.一个用电器有额定功率、额定电压、额定电流，只要其中一个量达到额定值，那么另两个量也一定达到额定值.

　　答案：0.1　3.5

　　11.一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：

　　规格 后轮驱动直流永磁毂电机 车型 26″电动自

　　行车 额定输出功率 120 W 整车质量 30 kg 额定电压 40 V 最大载重 120 kg 额定电流 3.5 A 质量为M=70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力Ff恒为车和人总重的k=0.02倍，取g=10 m/s2.求：

　　(1)此车永磁毂电机在额定电压下正常工作的效率;

　　(2)仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，人骑自行车的最大速度;

　　(3)仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v1=1.0 m/s的人骑车的最大加速度.

　　解：(1)由表可知，电机的额定电压为U=40 V，额定电流为I0=3.5 A，所以电机正常工作时输入功率为P入=U0I0=140 W.又因电机的输出功率为P出=120 W，所以电机的效率为η==85.7%.

　　(2)行驶时所受阻力为Ff=k(M+m)g，式中m为车的质量.当达到最大速度vm时，应有P出=Ffvm，所以最大速度vm==6.0 m/s.

　　(3)当车速为v1=1.0 m/s时，牵引力F==120 N.设此时车的加速度为a，根据牛顿第二定律F-Ff=(M+m)a，解得a=1.0 m/s2.

　　12.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同.图11甲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=220V)设加热时用电器的电功率为 400W，保温时用电器的电功率为 40W，则R1和R2分别为多大?

　　(3)若将图10甲中的自动开关S换成理想的晶体二极管D，如图11乙所示，其他条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能.

　　解：(1)S闭合，处于加热状态;S断开，处于保温状态.

　　(2)由电功率公式，得P1=　　　，

　　P2=　　　，

　　联立得R1=121Ω，R2=1089Ω.

　　(3)W=P1+P2·=0.22 kW·h(或7.92×105 J).