《焦耳定律的应用》焦耳定律的应用 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《焦耳定律的应用》焦耳定律的应用

1单选题

如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是感温材料制造的开关．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，已知电饭锅的额定电压为220V，加热功率为550W，保温功率为22W．当开关S闭合时，电饭锅所处的工作状态和R$_2$的阻值分别是(不考虑R$_1$、R$_2$的电阻受温度变化的影响)(　　)

A

加热，88Ω

B

加热，2200Ω

C

保温，88Ω

D

保温，2200Ω

题目答案

A

答案解析

分析：

电饭锅工作时通过感温材料制造的开关S，来控制保温状态还是加热状态．根据开关S的通断，由功率关系，分析电阻关系．

解答：

解：如图所示，由P=$\frac {U^2}{R}$得：当接通S时，R$_1$短路，则总电阻变小，功率变大，处于加热状态；R$_2$是供加热用的电阻丝．则由P=$\frac {U^2}{R}$可得：

R2=$\frac {U^2}{P}$=$\frac {220^2}{550}\Omega$=88Ω；

故选：选项1-．

点评：

本题关键根据功率公式理解电饭煲的加热与保温的电路，同时运用欧姆定律解题．

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2多选题

(多选)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关．下列说法中正确的是(　　)

A
加热状态时是用R$_1$、R$_2$同时加热的
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
当$\frac {R$_1$}{R$_2$}$=$\frac {7}{1}$，R$_2$在保温状态时的功率为加热状态时的$\frac {1}{8}$
D
当$\frac {R$_1$}{R$_2$}$=2$\sqrt {2}$-1，R$_2$在保温状态时的功率为加热状态时的$\frac {1}{8}$

题目答案

BD

答案解析

分析：

电饭锅工作时通过感温材料制造的开关K，来控制保温状态还是加热状态．加热时电功率大，S是闭合的．保温时，电功率小，S断开．根据电功率公式P=$\frac {U}{R}$和电压U不变，求解电阻之比．

解答：

解：

A、B、如图所示，电压U不变，由P=$\frac {U}{R}$得：当接通K时，总电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开K时，总电阻变大，功率变小，处于保温状态．可知，R$_2$是供加热用的电阻丝，当开关K接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态．故A错误，B正确；

C、D、要使R$_2$在保温状态时的功率为加热状态的$\frac {1}{8}$，由P=I_R可得：电阻R$_2$在保温与加热状态下的电流之比1：2$\sqrt {2}$，所以(R$_1$+R$_2$)：R$_2$=2$\sqrt {2}$：1．则：

R$_1$：R$_2$=(2$\sqrt {2}$-1)：1．故C错误，D正确；

故选：BD

点评：

本题关键要理解电饭煲工作原理，知道加热与保温的电路结构的区别，同时欧姆定律和功率公式结合进行分析．

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3单选题

有一只电熨斗，内部电路如图甲所示，其中M为旋钮的内部接线端子，旋钮有“高”、“中”、“低”、“关”四个挡，每个挡内部接线有如图乙中所示的四种方式，下列判断中正确的是(　　)

A
a方式为“高”档
B
b方式为“低”档
C
c方式为“关”档
D
d方式为“中”档

题目答案

B

答案解析

分析：

由P=$\frac {U}{R}$可知，当电阻最小时，功率最高，为高档；电阻最大时，功率最小，为低档；根据串并联电路的规律可得出接法．

解答：

解：a中回路未闭合，故a方式为“关挡”，b中总电阻R_b=R$_1$+R$_2$，c中总电阻为R_c=R$_1$，d中总电阻为

R_d=$\frac {R$_1$R$_2$}{R$_1$+R$_2$}$，由公式P=$\frac {U}{R}$可知，d方式为“高”档，c方式为“中”档，b方式为“低”档，所以B正确，A、C、D错误；

故选B．

点评：

对于纯电阻电路可以应用P=$\frac {U}{R}$可以求得功率；同时要注意并联电路中总电阻小于任一电阻．

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4单选题

为了使电热器的功率变为原来的一半，下列办法中正确的是（　　）

A
保持电压不变，电阻变为原来的一半
B
保持电阻不变，电压变为原来的一半
C
电压和电阻都变为原来的一半
D
使电压变为原来的四分之一，电阻变为原来的一半

题目答案

C

答案解析

分析：

根据公式 P=$\frac {U}{R}$可知，电压不变时，电阻的变化引起的电功率的变化情况，以及电阻不变时，电压的变化引起的电功率的变化．

解答：

解：A、由P=$\frac {U}{R}$可知：当电阻变为原来的一半，电压不变时，其电功率为P=$\frac {U}{$\frac {1}{2}$R}$=2P，故A不正确；

B、保持电阻不变，电压变为原来的一半时，其电功率为P=$\frac {($\frac {1}{2}$U)}{R}$=$\frac {1}{4}$P，故B不正确；



C、电压、电阻都减为原来的一半时，其电功率为P=$\frac {($\frac {1}{2}$U)}{$\frac {1}{2}$R}$=$\frac {1}{2}$P，故C正确；

D、使电压变为原来的四分之一，电阻变为原来的一半，其电功率P=$\frac {($\frac {1}{4}$U)}{$\frac {1}{2}$R}$=$\frac {1}{8}$P，故D不正确．

故选C．

点评：

本题考查电功率公式的应用，关键是学会应用控制变量法来研究问题，当电压和电阻以及电功率三者其中一个量不变，另一个量的变化引起第三个量变化的情况．

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5单选题

一个电炉接在220V的电路上时用10min可以烧开一壶水，若该接在110V的电路上(忽略散热等因素影响)，烧开这壶水需要的时间为（　　）

A
10min
B
20min
C
30min
D
40min

题目答案

D

答案解析

分析：

烧水时电能转化为内能，将同样的一壶水烧开，需要的电能相同，用同样的电炉(电阻相同)，所加的电压不同，根据焦耳定律Q=I_Rt=$\frac {U}{R}$t得出所用的时间关系，进而求出接在110V的电路上，烧开这壶水需要的时间．

解答：

解：设电炉的电阻为R，将同样的一壶水烧开，烧水时需要的电能相同，W$_1$=W$_2$，

即：$\frac {$_1$}{R}$t$_1$=$\frac {$_2$}{R}$t$_2$，

则t$_2$=$\frac {$_1$}{$_2$}$t$_1$=$\frac {(220V)}{(110V)}$t$_1$=4t$_1$=40min．

故选D．

点评：

本题关键：一是选用公式Q=I_Rt=$\frac {U}{R}$t，二是确定两种加热方式相同的量和不同量．

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6单选题

电熨斗通电生很烫，而连接电熨斗的导线却并不怎么热，这是因为（　　）

A
导线散热快，所以温度低
B
通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
C
导线电阻小产生的热量少
D
导线不绝缘保护层，能隔热

题目答案

C

答案解析

分析：

电熨斗和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I_Rt可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析判断．

解答：

解：电熨斗在使用时，电熨斗和导线串联，I_电熨斗=I_导线，通电时间t相同，

因Q=I_Rt，R_电熨斗＞R_导线，

所以，电流产生的热量：

Q_电熨斗＞Q_导线，

从而出现通电一段时间后电熨斗变得很烫、而连接电熨斗的导线却不怎么热的现象；

由以上分析可知，选项ABD错、C正确．

故选C．

点评：

本题考查了学生对焦耳定律、串联电路电流特点的了解和掌握，知道导线和电熨斗连接方式为串联是本题的关键．

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