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2016年山西自主招生物理模拟试题:电功率和焦耳定律


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2016 年山西自主招生物理模拟试题:电功率和焦耳定律
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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、电场力做功使金属导体内所有自由电子运动的速率越来越大 C、电功是电能转化为其他形式能量的量度 D、电流通过电动机时的电功率和热功率相等

2:下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以 最大运行速度行驶,则( ) A.电动机的输入功率为 576 W B、电动机的内电阻为 4Ω C、该车获得的牵引力为 104 N D、该车受到的阻力为 63 N 自重 40(kg) 额定电压 48 V 75(kg)

3: 。在如图所示的电路中,定值电阻的阻值为 10Ω,电动机 M 的线圈电阻值为 2Ω,a、b 两端加有 44V 的恒定 电压,理想电压表的示数为 24V,由此可知( )

A、通过电动机的电流为 12A B、电动机消耗的功率为 48W C、电动机线圈在 1 分钟内产生的热量为 480J D、电动机输出的功率为 8W

4:节日彩灯是由若干只小灯泡串联接到照明电路上的,现有下列四组灯泡供选用,较为合适的 是 ( ) A、10 只“12V10W” B、10 只“220V15W” C、15 只“15V3W

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D、30 只“9V2W”

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5: 对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式是( )。

A.

B. C.P=UI D.P= W/t

6:一个正常发光的灯泡,两端的电压是 36V,通过的电流是 2A。这时灯泡的电阻是_________Ω,它消耗的电 功率是____________W。

7:两根由同种材料制成的均匀电阻丝 A、B 串联在电路中,A 的长度为 L,直径为 d; B 的长度为 2L,直径为 2d,那么通电后,A、B 在相同的时间内产生的热量之比为 Q A:Q B=

8:一亮度可调的台灯(由滑动变阻器与灯泡串联来调节亮度) ,白炽灯泡上标有“220V,40W”的字样,台灯最暗 时灯泡的功率为 10W, 此时台灯消耗的功率为_____W; 若灯泡消耗的电能有 1%转化为频率为 5? 10 Hz 的光子, 该灯泡最暗时每秒钟可发出 ______个该频率的光子。 (不考虑灯泡电阻随温度的变化,已知普朗克常量为 h= 6.63? 10
-34

14

J· s)

9:电阻 R 1、 R 2、 R 3 的伏安特性曲线如右图所示,若将它们串联后接入电路,则它们的电压之比 U 1∶ U 2∶ U 3=____________。它们的电功率之比

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P 1∶ P 2∶ P 3=____________。

10:甲、乙两根粗细相同的不同导线,电阻率之比为 1∶2,长度之比为 4∶1,那么两根导线加相同的电压时, 其电功率之比 P 甲∶P 乙=________;如果通过两根导线的电流强度相同,则其电功率之比 P 甲∶P 乙=_________。

11: (8 分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中, 所用小灯泡标有“3.8V 0.3A”字样,并提供有以下器材:

E 、 滑 动 变 阻 器 R2 ( 0 ~ 2kΩ) F、直流电源 E(电动势 4.5V,内阻不计) G、开关 S 及导线若干 (1)为了提高测量的准确度和调节方便: ①实验中应选用电流表 ,滑动变阻器 。 (填写器材代号) 。 ②在图甲虚线框内画出实验电路图。 (2)由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。在另一实验中将此小灯泡接入如图 丙所示的电路中,电路中的电源电压 U(U≤3.8V)恒定,在 t=t0 时刻闭合开关 S,由电流传感器记录的电路中电 流随时间变化的图象(i-t)可能是图中的 图(选填“A”、“B”或“C”) 。

12:如图电路中,电源电动势 E=6V,内阻 r=2Ω,电阻 R1=1Ω,变阻器最大阻值 R=10Ω。当滑片 P 由变阻器

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a 端滑到 b 端的过程中,

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(1)变阻器 R 多少 Ω 时,电阻

消耗的电功率最大,最大电功率

多少 W。 多少 W, 此时电源释放的电功率 多少 W,

(2)变阻器 R 多少 Ω 时, 电源输出的电功率最大, 最大输出功率 电源供电效率 η 多少。 (3)变阻器 R 多少 Ω 时,电源输出的电功率为 4W。

13:某一直流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的质量 m=50kg,电源提供给电动机的电压为 U=110V, 不计各种摩擦,当电动机以 v=0.9m/s 的恒定速率向上提升重物时,电路中的电流强度 I=5.0A,求电动机的线圈

电阻大小(取 g=10m/s ) 。

2

14:有一电源,电动势 E=30V,内阻 r=1Ω,将它与一盏额定电压 UL=6V,额定功率 PL=12W 的小灯泡及一台内阻 r1=2Ω 的电动机串联成闭合电路,小灯泡刚好正常发光,问电动机的输出功率是多少?

15: (8 分) 图中电阻 R 1=6Ω,滑动变阻器 R 2 的最大阻值为 10Ω,开始调至 2Ω,电源电阻 r=1Ω.当 S 闭合时,电源 的总功率为 16W,电源输出功率为 12W。这时灯 L 正常发光。试求: (1)灯 L 的额定功率为多少? (2)S 断开时,灯 L 的实际功率为多少? (3)要使 L 正常发光滑动变阻器的阻值应调至多大?

答案部分

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1、A,C

试题分析:A、电功是指在某段电路上电流所做的功,即电场力对自由电荷所做的功;正确 B、导体内自由电荷在导体内匀速率定向移动形成电流;错误 C、电功是电能转化为其他形式能的量度,即电功表示的是电流通过导体时转化为其他形式的电能;正确 D、电动机为非纯电阻电路电功率大于热功率;错误 故选 AC 考点:对电功和电功率的理解 点评:容易题。正确理解电功的物理意义;注意电功和电热的区别。

2、A,D

试题分析:U=48 V,I=12 A,P=UI=576 W,故 A 正确。P 错。P
出=Fv=F

入=P 出+I

2

r,r=

,故 B

fv,F f=63 N,故 C 错,D 正确,故选 D

考点:考查非纯电阻电路 点评:难度较小,gentile 综合考查了非纯电阻电路的功率计算和机车启动问题,注意此类问题的综合性

3、B,C

从题中可知,定值电阻两端的电压为 20V,根据欧姆定律可得通过定值电阻的电流为

,因

为定值电阻与电动机是串联关系,所以通过电动机的电流为 10A,电动机消耗的功率为 P=UI=48W.电动机在 1 分 钟内产生的热量为 为 48-8=40W。故 BC 正确。 ,电动机输出功率为电动机消耗功率与电动机热功率只差, 即

4、C 略

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5、C,D

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选项 D 是定义式,选项 C 是通过定义式推导而得,而 A、B 都是通过欧姆定律推导,所以选项 A、B 只适 用于纯电阻电路。

6、 18 ,72 ;

根据欧姆定律: 消耗的电功率:

,得

7、 2:1

试题分析:直径比为 1:2,则横截面积比为 1:4,根据电阻定律, 电流相等,则热量之比为 2:1。 考点:电阻定律

,电阻之比为 2:1,根据



点评:本题的关键知道串联电路电流相等,以及电阻定律

和焦耳定律



8、20;3.02×10 。 因为台灯最暗时灯泡的功率为 10W,则两端电压为原来的一半,滑动变阻器电阻两端电压与台灯电压相等,消 耗的功率为 10W ,故此台灯消耗的功率为 20W ;灯泡最暗时每秒转化为光子的能量为 0.1J , ,

17



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9、 _1:2:4_ 1:2:4

I—U 图 线 斜 率 表 示 电 阻 的 倒 数 , 根 据 图 可 知 所以都跟电阻成正比,即 U 1∶ U 2∶ U 3= 1:2:4 P 1∶ P 2∶ P 3= 1:2:4

,串联接入电路中因为电流相等

10、1:2

2:1

考点:电功、电功率;电阻定律。
2

分析:根据电阻的公式 R="ρ"

,得出电阻之比,再根据 P=

和 P=I R 得出电功率之比。

解:甲、乙两根粗细相同的不同导线,电阻率之比为 1:2,长度之比为 4:1,根据电阻的公式 R=ρ

,电阻之

比为 2:1,根据 P=

,当两根导线加相同的电压时,其电功率之比 P 甲:P 乙=1:2。根据 P=I R,当通过两根

2

导线的电流强度相同,其电功率之比 P 甲:P 乙=2:1。 故本题答案为:1:2,2:1。

11、 (1)①C (2 分) ; D (2 分)

②见下图 (2 分)

(2)C

(2 分)

试题分析: (1)小灯泡正常发光的额定电流只有

所以电流表 A1 量程太小,选项 C。由于要描绘

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伏安特性曲线,电压要从 0 开始调节,所以滑动变阻器选择阻值小的,即 D。滑动变阻器选择分压式解法,而灯

泡电阻

,根据

,电流表选择外接法,电路图如答案。

(2) 根据乙图可知, 随电压升高, 功率变大温度升高, 电阻变大, 在丙图的电路中, 开关闭合后电压恒等于 3.8v, 闭合后瞬间灯泡温度升高,电阻变大,电流变小,最后趋于稳定,电流随时间变化图像如图 C 所示。 考点:描绘小灯泡的伏安特性曲线实验探究

12、 (1)0,4 (2)1,4.5,9,50 (3)3 或 0

13、 r=4Ω 电动机的输入功率 P= UI,电动机的输出功率 P 1= mgv,电动机发热功率 P 2= I r,而 P 2= P - P 1,即 I r= UI- mgv 代入数据解得电动机的线圈电阻大小为 r=4Ω。
2 2

14、 36W 小灯泡正常发光,则

此即为闭合电路中的电流 电源的总功率: 电动机的输出功率

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15、 (1)电源内部消耗功率 P r=I r=16W-12W=4W,则 I=2A. 端电压 U=12V/2A=6V,所以通过 R 1 的电流:I 1=6V/6Ω=1A. 通过灯泡的电流 I L=1A,灯泡电 阻为 R L=6-2=4Ω. 灯泡额定功率 P L=1 ×4=4W. (2)开关断开时,电路总电阻 R=2+4+1=7Ω 由(1)可知,电源电动势 E=U+Ir=6+2×1=8V 灯泡实际电流 I’=8/7A,实际功率 P L’=I' R L≈5.2W. (3)灯光正常发光时,其电流 I L=1A=I 电路总电阻 R
总=R 总,

2

2

2

2+R L+r=E/I

总。

要使 L 正常发光滑动变阻器的阻值应调至 R 2=3Ω 略


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