高中物理教科版选修3-1自我检测：2.6焦耳定律　电路中的能量转化 Word版含解析

高中物理教科版选修3-1自我检测：2.6焦耳定律　电路中的能量转化 1．(多选)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．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻的电路 C．在不是纯电阻的电路中，UI＞I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 解析：选BCD.电功率公式P＝，功率越大，表示电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU，I＝，焦耳热Q＝Rt，可见Q与P、U、t都有关．所以，P越大，Q不一定越大，A不对． W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路．而I＝只适用于纯电阻电路，B对． 在不是纯电阻的电路中，电流做的功等于焦耳热与其他形式的能之和，所以W＞Q，即UI＞I2R，C对． Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D对． 2．对计算任何用电器的热功率都适用的公式是(P表示用电器的热功率，W表示电流对用电器做的功，U表示用电器两端电压，I表示通过用电器上的电流)(　　) A．P＝I2R　　　　　　　　 B．P＝IU C．P＝ D．P＝ 解析：选A.公式P＝I2R计算热功率适用于所有电器．则A正确，B、C、D三项若求得热功率，则只能是纯电阻电路才可用的公式． 3．小亮家有一台电风扇，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．2 420 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＝＝2 420 W．B对，A、C、D错． 4．R1和R2分别标有“2 Ω，1.0 A”和“4 Ω，0.5 A”，将它们串联后接入电路中，如图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为(　　) A．1.5 W B．3.0 W C．5.0 W D．6.0 W 解析：选A.把R1和R2串联后，由于R2的最大电流较小，所以串联后的最大电流为0.5 A，串联后的总电阻为6 Ω，所以电路的最大功率为P＝I2R＝0.52×6 W＝1.5 W，所以A正确． 5.如图所示，已知电源的电动势为E，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为5 Ω，求： (1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？ (2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？ (3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？ 解析：(1)因为电路是纯电阻电路，则满足闭合电路欧姆定律，有 PR1＝R1. 当R2＝0时，电阻R1消耗的功率最大， PR1m＝R1. (2)方法一　极值法 PR2＝R2 ＝R2 ＝. 当R2＝R1＋r＝2.5 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，即PR2m＝. 方法二　等效电源法 如果把电源和R1的电路等效为一个新电源，则整个电路等效为一个新电源和滑动变阻器组成的闭合电路，“外电路”仅一个滑动变阻器R2，这个等效电源的E′和r′可以这样计算：把新电源的两端断开，电源电动势E等于把电源断开时电源两端的电压，则新电源的电动势E′＝E，而等效电源的内阻r′＝R1＋r，即两个电阻的串联． 根据电源的输出功率随外电阻变化的规律，在R2上消耗的功率随外电阻R2的增大而先变大后变小，当R2＝r′＝R1＋r＝2.5 Ω时，在R2上消耗的功率达到最大值，即PR2m＝. (3)原理同(2)，很容易得出当R1＋R2＝r，即R2＝r－R1＝1.5 Ω时，电源输出的功率最大，Pm＝. 答案：(1)0　(2)2.5 Ω　(3)1.5 Ω 一、单项选择题 1．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近(按每户一天亮灯5小时，全国共有4亿户家庭计算)(　　) A．8×108 kW·h　　　　 B．8×1010 kW·h C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h 解析：选B.按每户一 ... ...