(广东专用)2013年高中物理 电子题库 第二章第五节时知能演练轻松闯关 新人教版选修3-1

2013 年人教版物理选修 3-1(广东专用)电子题库 第二章第五节时 知能演练轻松闯关

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 2 2 B.公式 W=UIt 适用于任何电路,而 W=I Rt=U t/R 只适用于纯电阻电路 2 C.在非纯电阻电路中,UIt>I Rt 2 D.焦耳定律 Q=I Rt 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 μ s,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在 9 某一次闪电前云地之间的电势差约为 1.0×10 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 μ s.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( ) 5 A.闪电电流的瞬时值可达到 1×10 A 14 B.整个闪电过程的平均功率约为 1×10 W 6 C.闪电前云地间的电场强度约为 1×10 V/m 6 D.整个闪电过程向外释放的能量约为 6×10 J Q 6 5 解析:选 AC.由电流的定义式 I= 知 I= -6=1×10 (A),A 正确;整个过程的平均功 t 60×10 W qU 6×1.0×109 U 1.0×109 10 率 P= = = =3×10 (W)(t 代 0.2 或 0.3),B 错误;由 E= = = t t 0.2 d 1×103 6 9 1×10 (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=6×10 (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: U2 62 1 R1= = Ω =6 Ω P1 6 U2 62 2 R2= = Ω =4 Ω P2 9 U2 42 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 R2 4 =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 C.L3 B.L2 D.L4

1

解析:选 C.由 P= 可知,R1=R2<R3=R4,对 L1 和 L4,电流相同,由 P=I R 可知 P1<P4;对 L2 和 L3,电压相同,由 P= 可知,P2>P3;对 L1 和 L2,电阻相同,IL1>IL2,由 P=I R 可知,

U2 R

2

U2 R

2

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. 5 4 5 答案:(1)1.32×10 J (2)1.2×10 J (3)1.2×10 J 一、选择题 2 1. (2012·江苏盐城中学高二检测)电功率的计算公式 P=U /R 中, 是加在用电器上的电压, U 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 2 解析:选 C.公式 P=U /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 2 2 解析:选 B.电动机的热功率 P=I r=5 ·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 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=I R 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

2

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= R1 2r

U2

U2

r
2

,产生的热量为 Q2= ·t 并= ·t 并,若 Q1=Q2,则有 t 串∶t 并=4∶1.

U2 R2

U2 r

2 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 2 2 解析:选 C.对 R2、R3,由 P=U /R 知 R2∶R3=1∶1,对 R1、R2,由 P=I R,I1=2I2,所以 R1∶ 2 2 R2=I2∶I1=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

U2 就是热功率.P= =2420 W.B 对,A、C、D 错. R
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 RA<RB,所以 D 选 项不正确.电路中消耗的总功率应为 P 总=PA+PB+PR,而 PR=IR·UR,由 I 和 U 关系知,C 电路 PR 最小,C 选项正确. 8.(2012·郑州外国语学校高二检测)把六个相同的小灯泡接成如图 2-5-8 甲、乙所示的 电路,调节变阻器使小灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用 P 甲和 P 乙表示,则 下列结论中正确的是( )

图 2-5-8 A.P 甲=P 乙 B.P 甲=3P 乙 C.P 乙=3P 甲 D.P 乙>3P 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 ( )

3

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

Um Um Im= + =1.75 A. RA RB
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,

U2 R1

U2 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 R1+R2
4

断开时,用电器处于保温状态. (2)加热时有:P1= ,保温时有 P2=

U2 R1

U2

R1+R2

,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 3 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=3×10 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 2 阻力与车重的比值(g 取 10 m/s ). 4 解析:(1)驱动电机的输入功率 P 电=IU=1.5×10 W. (2)在匀速行驶时,P 机=0.9P 电=Fv=Ffv,得 0.9P电 3 Ff= =1.35×10 N,

v

汽车所受阻力与车重之比 =0.045. 答案:(1)1.5×10 W
4

Ff mg

(2)0.045

5


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