20xx教科版高中物理選修3-1第二章第6節(jié)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課時(shí)作業(yè)(更新版)
【正文】 機(jī)械功率 P 機(jī) ＝ P 電 － P 熱 ＝ (－ ) W＝ W. (2)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 ′ ＝ U′2R＝ 22 W＝ 8 W. 方法總結(jié) (1)電動(dòng)機(jī)是非純電阻用電器，要注意區(qū)分電功率和熱功率，電功率用 P 總＝ UI計(jì)算，熱功率 P 熱 ＝ I2R，機(jī)械功率 P 機(jī) ＝ P 總 － P 熱． (2)注意搞清楚電動(dòng)機(jī)電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，用能量守恒定律來分析問題． 9． D 10． (1)R0＝ 100 Ω 時(shí)， Pm＝ 116 W (2) W 解析 (1)可變電阻 R0上消耗的熱功率 P1＝ I2R0＝ ( ER＋ R0＋ r)2R0＝ 25R0R0＋2 ＝ 25R0－2R0 ＋ 400 由上式可得：當(dāng) R0＝ 100 Ω 時(shí)， P1有最大值 Pm＝ 25400 W＝ 116 W. (2)r和 R上消耗的熱功率之和 P2＝ I2(R＋ r)＝ 25R0＋2100 由上式可知， R0最大時(shí)， P2最小，即當(dāng) R0＝ 400 Ω 時(shí)， P2有最小值 P2min＝ 25＋ 2100 W ＝ W. 方法總結(jié) 電源的輸出功率 P與外電阻 R的關(guān)系 P 出 ＝ UI＝ I2R＝ ( ER＋ r)2R＝ E2RR－ r 2＋ 4Rr＝E2R－ r 2R ＋ 4r 由上式可知：當(dāng) R＝ r時(shí)， P 出 有最大值，且最大值 Pm＝ E24r. 根據(jù)電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系可知，二者關(guān)系如圖所示． 課后鞏固練 1． BD [由 P 額 ＝ U2額R 得，燈泡的電阻 R＝220240 Ω ＝ 1 210 Ω ，當(dāng)電壓為 110 V時(shí)， P＝U2R＝ 11021 210 W＝ 10 W；電壓為 440 V時(shí)，超過燈泡的額定電壓一倍，故燈泡燒壞， P＝ 0.] 2． C [由電熱公式 Q＝ I2Rt 可得 Q′ ＝ (12I)22Rt＝ 12I2Rt＝ 12Q.] 3． B 4． B [電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，是非純電阻電路，輸入的總電能為 UIt，它轉(zhuǎn)化為兩部分：一是電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻上產(chǎn)生的熱能 Q＝ I2Rt，二是電動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出的機(jī)械能 E＝ UIt－ I2Rt.] 5． C [電路的總電流 I＝ E－ U額r ＝ 10－ A＝ 10 A， 則電源的輸出功率為 P＝ IU 額 ＝ 108 W ＝ 80 W] 6． D 7． D [由銘牌可知，電熱水壺的功率為 1 800 W，所以正常加熱 1分鐘產(chǎn)生的熱量為 Q＝ Pt＝ 1 80060 J ＝ 10 5 J． ] 8． BCD 10． C [由圖象中不難看出，在 C點(diǎn)，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動(dòng)勢(shì)為 E＝ 3 V，短路電流為 I＝ 3 A，所以電源的內(nèi)阻為 r＝ EI＝ 1 Ω. 圖象上 AB段所表示的功率為 PAB＝ P 總 － I2r＝ (13 － 121) W ＝ 2 W．故正確選項(xiàng)為 C.] 11． % 解析 小燈泡正常工作 I＝ PU1＝ 2 A 電動(dòng)機(jī)的輸入功率 P 入 ＝ I(U－ U1－ IR)＝ 12 W 線圈電阻消耗的功率 P 內(nèi) ＝ I2rM＝ 4 W 所以電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率 η ＝ P入 － P內(nèi)P入＝ 12－ 412 ＝ %. 12． W W 解析 電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動(dòng) 機(jī)線圈內(nèi)阻： r＝ UI＝ Ω ＝ 1 Ω. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，其輸入的電功率為 P 入 ＝ I1U1＝ 2 W ＝ W， 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為 P 機(jī) ＝ P 入 － I21r＝ W－ 1 W ＝ W.
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