2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做9 電功 電功率.docx
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大題精做九 電功 電功率 1.如圖所示是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖。電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r=0.8Ω,電路中另一電阻R=10Ω,直流電壓U=160V,電壓表示數(shù)UV=110V。試求: (1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流; (2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率; (3)若電動(dòng)機(jī)以v=1m/s勻速豎直向上提升重物,求該重物的質(zhì)量。(g取10m/s2) 【解析】(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓UR=U-UV=(160-110)V=50V 流過(guò)電阻R的電流IR==A=5A 即通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流,IM=IR=5A。 (2)電動(dòng)機(jī)的分壓UM=UV=110V 輸入電動(dòng)機(jī)的功率P電=IMUM=550W。 (3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱=Ir=20W 電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出=P電-P熱=530W 又因P出=mgv,所以m==53kg。 2.有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī),把它接入0.2 V電壓的電路時(shí),電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A;若把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中,電動(dòng)機(jī)正常工作,工作電流是1.0 A。則電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大?如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大? 【解析】當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí),電動(dòng)機(jī)無(wú)機(jī)械能輸出,故電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,相當(dāng)于純電阻電路,歐姆定律成立。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),一部分電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出,但因線圈有電阻,故又在線圈上產(chǎn)生內(nèi)能,輸入的電功率P電=P熱+P機(jī)。 接U=0.2 V電壓時(shí),電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),電流I=0.4 A,根據(jù)歐姆定律,線圈電阻R===0.5 Ω 當(dāng)接U′=2.0 V電壓時(shí),電流I′=1.0 A,故 輸入電功率P電=U′I′=2.01.0 W=2.0 W 消耗熱功率P熱=I′2R=1.020.5 W=0.5 W 故輸出功率即機(jī)械功率 P機(jī)=P電-P熱=(2.0-0.5) W=1.5 W。 如果正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子被卡住,則電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,故其發(fā)熱功率P熱′== W=8 W 1.有一電動(dòng)機(jī),其銘牌上標(biāo)有“100V50W”,當(dāng)給此電動(dòng)機(jī)接上100V的電源使其正常工作時(shí),測(cè)得它可以將重10N的物體以4m/s的豎直速度勻速提起,求: (1)此電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為多大; (2)為了讓此電動(dòng)機(jī)和一個(gè)“100V30W”的白熾燈在一個(gè)輸出電壓為200V的電源帶動(dòng)下都能正常工作,有人設(shè)計(jì)了如圖電路,請(qǐng)計(jì)算電路中的附加電阻的阻值。 【解析】(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸出的機(jī)械功率為:P機(jī)=Gv=104W=40W 所以其正常工作發(fā)熱功率為:P熱=P-P機(jī)=50-40=10W 正常工作電流為:I=PU=50100A=0.5A 根據(jù)焦耳定律:P熱=I2r 根據(jù)以上可得電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻:r=100.52Ω=40Ω。 (2)白熾燈泡正常工作時(shí)的電流為:IL=PLUL=30100A=0.3A 所以分流電阻R上應(yīng)流過(guò)的電流為IR=I-IL=0.5-0.3=0.2A 根據(jù)歐姆定律,分流電阻R的阻值應(yīng)為R=UIR=1000.2Ω=500Ω。 2.利用電動(dòng)機(jī)通過(guò)如圖所示的電路提升重物,已知電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,電源內(nèi)阻r=1Ω,電阻R=3Ω,重物質(zhì)量m=0.10kg,當(dāng)將重物固定時(shí),理想電壓表的示數(shù)為5V,當(dāng)重物不固定,且電動(dòng)機(jī)最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時(shí),電壓表的示數(shù)為5.5 V,求:(不計(jì)摩擦,g取10m/s2) (1)串聯(lián)入電路的電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻; (2)重物勻速上升時(shí)的速度大??; (3)勻速提升重物3m需要消耗的電能。 【解析】 (1)由題,電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,電源內(nèi)阻r=1Ω,當(dāng)將重物固定時(shí),電壓表的示數(shù)為5V,則根據(jù)閉合電路歐姆定律得 電路中電流為I=E-Ur=6-51=1A 電動(dòng)機(jī)的電阻RM=U-IRI=5-131Ω=2Ω (2)當(dāng)重物勻速上升時(shí),電壓表的示數(shù)為U=5.5V,電路中電流為I=E-Ur=0.5A 電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為UM=E-I(R+r)=6-0.5(3+1)V=4V 故電動(dòng)機(jī)的輸入功率P=UMI=40.5=2W 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得 UMI=mgv+I2R 代入解得,v=1.5m/s (3)勻速提升重物3m所需要的時(shí)間t=hv=31.5=2s 則消耗的電能W=EIt=60.52=6J 3.如圖所示,A為電解槽,M為電動(dòng)機(jī),N為電爐子,恒定電壓U=12V,電解槽內(nèi)阻rA=2 Ω,當(dāng)S1閉合,S2、S3斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)為6 A;當(dāng)S2閉合,S1、S3斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)為5 A,且電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻rM=1 Ω;當(dāng)S3閉合,S1、S2斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)為4 A。求: (1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率; (2)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率; (3)在電解槽工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率。 【解析】(1)電爐子為純電阻元件,由歐姆定律得:R=UI1=126Ω=2Ω 其發(fā)熱功率:P=I1U=126W=72W (2)電動(dòng)機(jī)為非純電阻元件,由能量守恒定律:I2U=I22rM+P輸出 所以:η=I2U-I22rMI2U=512-521512=58.3% (3)電解槽為非純電阻元件,由能量守恒定律:P化學(xué)=I3U-I32rA 所以:P化學(xué)=(124-422)W =16W 4.用一個(gè)標(biāo)有“12 V24 W”的燈泡做實(shí)驗(yàn),測(cè)得燈絲電阻隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系圖象如圖所示。 (1)在正常發(fā)光條件下,燈泡的電功率為多大? (2)設(shè)燈絲電阻與絕對(duì)溫度成正比,室溫為300 K,求正常發(fā)光條件下燈絲的溫度。 (3)將一定值電阻與燈泡串聯(lián)后接到20 V電壓上,要使燈泡能正常發(fā)光,串聯(lián)的電阻為多大? (4)當(dāng)合上開(kāi)關(guān)后,需要0.5 s燈泡才能達(dá)到正常亮度,為什么這時(shí)電流比開(kāi)始時(shí)???計(jì)算電流的最大值。 【解析】(1)由題圖知,正常發(fā)光時(shí)R=8Ω,故電功率為:P=U2R=1228=18W (2)由題圖知,室溫時(shí)電阻R′=1Ω,由TT=RR得:T=RRT=81300=2400K (3)電阻的電壓為:U′=20-12=8V 電阻的電流為:I=UR=128=1.5A 串聯(lián)電路電阻為:Rx=UI=81.5=5.33Ω; (4)閉合開(kāi)關(guān)后,燈絲溫度升高,電阻增大,電壓不變,因此電流減??; 由圖示可知,最小電阻為1歐姆,最大電流:I=UR最小=121A=12A。 5.如圖所示,用電動(dòng)勢(shì)E=14 V電源的電路控制電動(dòng)機(jī),帶動(dòng)傳送帶向高處傳送物品,電路中接有一標(biāo)有“6 V 12 W”字樣的小燈泡L?,F(xiàn)將一質(zhì)量kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的A點(diǎn),此后燈泡正常發(fā)光,電動(dòng)機(jī)正常工作,其額定電壓為6 V,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶以v=4m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),傳送帶長(zhǎng)為20 m,與水平面之間的夾角θ=37,小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8,g=10m/s2。在傳送帶將小物體從A點(diǎn)傳送到最高點(diǎn)B點(diǎn)的過(guò)程中,求: (1)電源內(nèi)阻r; (2)為傳送小物體,電動(dòng)機(jī)輸出多少能量? (設(shè)傳送帶無(wú)貨物時(shí),電動(dòng)機(jī)輸出功率為零) 【解析】(1)電源內(nèi)電壓U內(nèi)=E-UL-UM=14V-6V-6V=2V 電流I=U內(nèi)r=PLUL 即2r=126 解得電源內(nèi)阻r=1Ω (2)物體剛放上A點(diǎn)時(shí),受到的滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向上,物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí): a=μmgcosθ-mgsinθm=0.4m/s2 假設(shè)物體能與皮帶達(dá)到相同的速度,則物體加速上滑的位移為:x1=v22a=4220.4m=20m=L 說(shuō)明到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為v=4m/s 從A到B,傳送帶對(duì)物體做的功,根據(jù)動(dòng)能定理W傳=mgh+12mv2=50J;t1=va=40.4s=10s 相對(duì)位移為:S相=x傳-x1=vt1-12vt1=12vt1=12410m=20m 所以由功能關(guān)系得電動(dòng)機(jī)輸出能量:E電=W傳+μmgcosθ?S相=100J。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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