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(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 U1= V時(shí) ,電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn) ,此時(shí)電動(dòng)機(jī)為純電 阻 ,故電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻 r= Ω= Ω U2= V時(shí) ,電動(dòng)機(jī)正常工作 ,此時(shí)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的輸出功率 P出 =P電 P熱 =2 W= W 此時(shí)若電動(dòng)機(jī)突然被卡住 ,則電動(dòng)機(jī)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(jì)算問(wèn)題 . ,要善于從能的轉(zhuǎn)化和守恒定律尋找突破口 ,利用 “ 電功 =電熱 +其他能量 ” 關(guān)系求解 . 變式練習(xí) 2 如圖 4所示 ,有一個(gè)提升 重物用的直流電動(dòng)機(jī) ,電動(dòng)機(jī)銘牌有 “電機(jī)內(nèi)阻 r= Ω” 的標(biāo)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(shù) U′=110 V. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)試計(jì)算 : 圖 4 (1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流 . (2)電動(dòng)機(jī)的輸入功率 . (3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率 . 解析 (1)電阻 R與電動(dòng)機(jī)串聯(lián) ,所以電流相等 ,對(duì) 電阻 R根據(jù)歐姆定律由串并聯(lián)的規(guī)律可得 :I= =5 A (2)電動(dòng)機(jī)的輸入功率 P入 =IU′=5 110 W=550 W (3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率 Pr=I2r=52 W=15 W 電動(dòng)機(jī)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(wèn)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(shí)間約為 4 兩種設(shè)計(jì) ,一種是淋浴時(shí)電流直接對(duì)流動(dòng)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(jì) . (1)請(qǐng)根據(jù)上面提供的數(shù)據(jù)說(shuō)明上述兩種方案中的 哪一種設(shè)計(jì)不適合大多數(shù)家庭的供電電路 . (2)如果水箱中的水恰好夠一個(gè)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(zhǎng)時(shí) 間 ? 解析 已知流速 v=10 L/min= 104 m3/s, Δ T=30℃, 用水時(shí)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(shí)間 Δ t內(nèi) ,電流的焦耳熱 Q1=IUΔ t ① 這段時(shí)間內(nèi)水溫上升 Δ T所需的熱量 Q2=c( vΔ t) Δ T ② 假設(shè)焦耳熱全部用來(lái)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(shí)際電流會(huì)比這個(gè)數(shù)值更大 , 目前家庭電路所能承載的最大電流很少有超過(guò) 10 A 的 ,所以第一種設(shè)計(jì)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(shí)所需的熱量 Q2=cmΔ T ⑤ 電流在時(shí)間 Δ t內(nèi)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(jiàn)解析 (2) min 本題共 20分 .①②③⑤⑥ 式各 3分 ,結(jié)論 ④ 1分 ,⑦⑧ 式各 2分 . ?? ?IUTcm?Δ評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 名師導(dǎo)析 最近幾年高考中 ,有關(guān)電功與電熱的問(wèn)題經(jīng)常是與生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)的問(wèn)題 ,這些問(wèn)題還經(jīng)常與閉合電路歐姆定律或其他內(nèi)容相結(jié)合來(lái)命題 ,以考查學(xué)生應(yīng)用知識(shí)去分析和解決問(wèn)題的能力 . 自我批閱 (14分 )環(huán)保汽車(chē)為 2020年奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館服務(wù) .某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車(chē) ,總質(zhì)量 m=3 103 它在水平路面上以 v=36 km/h的速度勻速行駛時(shí) ,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流 I=50 A,電壓 U=300 態(tài)下 ,求 : (1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率 P電 . (2)若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?90%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車(chē)前進(jìn)的機(jī)械功率 P機(jī) ,求汽車(chē)所受阻力與車(chē)重的比值 (g取 10 m/s2). (3)設(shè)想改用太陽(yáng)能電池給該車(chē)供電 ,其他條件不變 ,求所需太陽(yáng)能電池板的最小面積 . 已知太陽(yáng)輻射的總功率 P0=4 1026 W,太陽(yáng)到地球的距離 r= 1011 m,太陽(yáng)光傳播到達(dá)地面的過(guò)程中 大約有 30%的能量損耗 ,該車(chē)所用太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為 15%. 解析 (1
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