高三物理串并聯(lián)電路和焦耳定律(編輯修改稿)
2024-12-16 07:26 本頁面
【文章內容簡介】 U1= V時 ,電動機不轉 ,此時電動機為純電 阻 ,故電動機線圈內阻 r= Ω= Ω U2= V時 ,電動機正常工作 ,此時電動機為非純電阻 ,則由電功率與熱功率各自的定義式 ,得 IUIU11 ?IUP電 =U2I2=2 1 W=2 W P熱 =I22r=12 W= W 所以由能量守恒 ,電動機的輸出功率 P出 =P電 P熱 =2 W= W 此時若電動機突然被卡住 ,則電動機又為純電阻 ,其 熱功率 P熱 = 答案 W 8 W 222 ??rU方法歸納 電阻電路的計算問題 . ,要善于從能的轉化和守恒定律尋找突破口 ,利用 “ 電功 =電熱 +其他能量 ” 關系求解 . 變式練習 2 如圖 4所示 ,有一個提升 重物用的直流電動機 ,電動機銘牌有 “電機內阻 r= Ω” 的標志 ,如果 已知電路中的固定電阻 R=10 Ω,電 路兩端電壓 U=160 V,電壓表的示數 U′=110 V. 根據以上數據試計算 : 圖 4 (1)通過電動機的電流 . (2)電動機的輸入功率 . (3)電動機的輸出功率 . 解析 (1)電阻 R與電動機串聯(lián) ,所以電流相等 ,對 電阻 R根據歐姆定律由串并聯(lián)的規(guī)律可得 :I= =5 A (2)電動機的輸入功率 P入 =IU′=5 110 W=550 W (3)電動機的發(fā)熱功率 Pr=I2r=52 W=15 W 電動機的輸出功率 P出 =P入 Pr=535 W 答案 (1)5 A (2)550 W (3)535 W RUU ??Ω10V)110160( ?題型 3 生活中的電功電熱問題分析 【 例 3】 淋浴用水的流速約為 10 L/min,合適的水溫 約為 50℃. 用水的時間約為 4 兩種設計 ,一種是淋浴時電流直接對流動的水加 熱 。另一種則備有水箱 ,待水箱中的水溫升至合適 的溫度后再淋浴 ,加熱前的水溫以 20℃ 計 . (1)請根據上面提供的數據說明上述兩種方案中的 哪一種設計不適合大多數家庭的供電電路 . (2)如果水箱中的水恰好夠一個人淋浴用 ,供電電 路允許的電流最大為 10 A,電加熱 的效率為 80%,這 種條件下把水箱 中的水加熱到 50℃ 最少需要多長時 間 ? 解析 已知流速 v=10 L/min= 104 m3/s, Δ T=30℃, 用水時間 t=4 min=240 s,水的比熱容 c= 103 J/(kg ℃), 水的密度 = 103 kg/m3. (1)一定時間 Δ t內 ,電流的焦耳熱 Q1=IUΔ t ① 這段時間內水溫上升 Δ T所需的熱量 Q2=c( vΔ t) Δ T ② 假設焦耳熱全部用來使水溫升高 ,則有 Q1=Q2 解以上各式可得 :I= ③ 如果考慮到熱量散失 ,實際電流會比這個數值更大 , 目前家庭電路所能承載的最大電流很少有超過 10 A 的 ,所以第一種設計不適合家庭用電 . ④ ??A96Δ ?U Tc v?(2)水箱的水量 E= vΔ t=40 kg,使水箱中水溫升至50℃ 時所需的熱量 Q2=cmΔ T ⑤ 電流在時間 Δ t內提供的焦耳熱 Q1=IUΔ t ⑥ 由于加熱效率 =,所以有 Q1=Q2 ⑦ 解以上各式可得 :Δ t= = 103 s= min ⑧ 答案 (1)見解析 (2) min 本題共 20分 .①②③⑤⑥ 式各 3分 ,結論 ④ 1分 ,⑦⑧ 式各 2分 . ?? ?IUTcm?Δ評分標準 名師導析 最近幾年高考中 ,有關電功與電熱的問題經常是與生產、生活緊密相關的問題 ,這些問題還經常與閉合電路歐姆定律或其他內容相結合來命題 ,以考查學生應用知識去分析和解決問題的能力 . 自我批閱 (14分 )環(huán)保汽車為 2020年奧運會場館服務 .某輛以蓄電池為驅動能源的環(huán)保汽車 ,總質量 m=3 103 它在水平路面上以 v=36 km/h的速度勻速行駛時 ,驅動電機的輸入電流 I=50 A,電壓 U=300 態(tài)下 ,求 : (1)驅動電機的輸入功率 P電 . (2)若驅動電機能夠將輸入功率的 90%轉化為用于牽引汽車前進的機械功率 P機 ,求汽車所受阻力與車重的比值 (g取 10 m/s2). (3)設想改用太陽能電池給該車供電 ,其他條件不變 ,求所需太陽能電池板的最小面積 . 已知太陽輻射的總功率 P0=4 1026 W,太陽到地球的距離 r= 1011 m,太陽光傳播到達地面的過程中 大約有 30%的能量損耗 ,該車所用太陽能電池的能量轉化效率約為 15%. 解析 (1
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