高中物理选修31第2章第5节时同步训练及解析高中物理练习试题

1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，UItI2RtD．焦耳定律Q＝I2Rt适用于任何电路答案：BCD2．(2011·高考大纲全国卷)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80μs，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1.0×109V，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为60μs.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1×105AB．整个闪电过程的平均功率约为1×1014WC．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/mD．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J解析：选AC.由电流的定义式I＝Qt知I＝660×10－6＝1×105(A)，A正确；整个过程的平均功率P＝Wt＝qUt＝6×1.0×1090.2＝3×1010(W)(t代0.2或0.3)，B错误；由E＝Ud＝1.0×1091×103＝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“6V,6W”，L2“6V,9W”，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6W，则L2消耗的功率为()A．6WB．9WC．4WD．条件不足，不能确定解析：选C.两个灯泡的电阻为：R1＝U21P1＝626Ω＝6ΩR2＝U22P2＝629Ω＝4Ω由串联电路的电压与电阻成正比，所以L2的电压为4V，它实际消耗的功率为：P＝U2R2＝424W＝4W，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“220V,100W”，L3和L4都标有“220V,40W”．把电路接通后，最暗的灯将是()图2－5－4A．L1B．L2C．L3D．L4解析：选C.由P＝U2R可知，R1＝R2R3＝R4，对L1和L4，电流相同，由P＝I2R可知P1P4；对L2和L3，电压相同，由P＝U2R可知，P2P3；对L1和L2，电阻相同，IL1IL2，由P＝I2R2可知，P1P2，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＝110V，电枢的电阻R＝0.5Ω，当它正常工作时通过的电流I＝20A，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＝110×20×60J＝1.32×105J(2)电枢上产生的热量为：Q＝I2Rt＝202×0.5×60J＝1.2×104J(3)电动机输出的机械能：E＝W－Q＝1.32×105J－1.2×104J＝1.2×105J.答案：(1)1.32×105J(2)1.2×104J(3)1.2×105J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100V，电阻是1Ω.正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为()A．500WB．25WC．1000WD．475W解析：选B.电动机的热功率P＝I2r＝52·1W＝25W，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2－5－5A．2∶12∶11∶2B．2∶11∶22∶1C．1∶21∶22∶1D．1∶22∶11∶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∶1B．2∶1C．4∶1D．1∶4解析：选C.串联后电阻为R1＝2r，产生的热量为Q1＝U2R1·t串＝U22r·t串；并联后电阻为R2＝r2，产生的热量为Q2＝U2R2·t并＝U2r2·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，3则电阻之比R1∶R2∶R3是()图2－5－6A．1∶1∶1B．4∶1∶1C．1∶4∶4D．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＝I22∶I21＝1∶4，C选项正确．6．有一台电风扇，内阻为20Ω，额定电压为220V，额定功率为66W，将它接上220V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．66WB．2420WC．11WD．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＝U2R＝2420W．B对，A、C、D错．7．如图2－5－7所示，额定电压为110V的两盏电灯，额定功率分别为PA＝100W，PB＝25W．把它们接到220V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RARB，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2－5－8A．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220V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220V电路中，则下列说法正确的是()图2－5－94A．L2的额定功率为99WB．L2的实际功率为17WC．L2的实际功率比L3的实际功率小17WD．L2的实际功率比L3的实际功率小82W解析：选ABD.由L2的伏安特性曲线可得，在额定电压220V时的电流为0.45A，则L2的额定功率为P额＝U额I额＝99W，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220V，那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1＝I2，U1＋U2＝220V，由L1和L2的U－I图线可知，I1＝I2＝0.25A，U1＝152V，U2＝68V，故灯L2的实际功率P2＝I2U2＝17W，故选项B正确；由于L3两端的电压为220V，故P3＝P额＝99W，则P3－P2＝82W，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“1A3Ω”、“1.5A4Ω”，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＝3V、UB＝6V．A、B并联，两灯泡两端电压相等，则P、Q两点间电压不超过3V，两灯泡就不会烧毁，所以P、Q间允许加的最大电压为Um＝3V.则干路中允许通过的最大电流为Im＝UmRA＋UmRB＝1.75A.答案：1.75A11.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＝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？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＝U2R1；当开关S断开时，R1、R2串联，此时功率为P2＝U2R1＋R2，显然有P1P2，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．(2)加热时有：P1＝U2R1，保温时有P2＝U2R1＋R2，代入数据解得：R1＝121Ω，R2＝1089Ω.答案：(1)S闭合为加热状态，S断开为保温状态(2)121Ω1089Ω12．(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＝3×103kg.当它在水平路面上以v＝36km/h的速率匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50A，电压U＝300V．在此行驶状态下：(1)求驱动电机的输入功率P电；5(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10m/s2)．解析：(1)驱动电机的输入功率P电＝IU＝1.5×104W.(2)在匀速行驶时，P机＝0.9P电＝Fv＝Ffv，得Ff＝0.9P电v＝1.35×103N，汽车所受阻力与车重之比Ffmg＝0.045.答案：(1)1.5×104W(2)0.045