高中物理第4章探究閉合電路歐姆定律電路中的能量轉(zhuǎn)化與守恒學(xué)案滬科版選修3-1-資料下載頁
2024-11-19 23:12本頁面
【導(dǎo)讀】[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]、電功率的概念與公式并能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.電功的計(jì)算公式：電場(chǎng)力對(duì)電荷q所做的功為W＝qU，而q＝It，所以W＝UIt.熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流通過導(dǎo)體發(fā)出的熱叫做熱功率，其表達(dá)式為P＝Q/t＝I2R.4．電源的效率：η＝UIEI×100%＝UE×100%.3．電功常用的單位還有：千瓦時(shí)，也稱“度”，1kW·h＝×106J.3．非純電阻電路中：W＝UIt＝Q＋E其他>Q＝I2Rt；P＝UI＝I2R＋P其他>P熱＝I2R.1．在一個(gè)閉合電路中電源的輸出功率與外電阻之間有怎樣的關(guān)系？當(dāng)外電路為純電阻電路時(shí)，P出與外電阻R的函數(shù)關(guān)系圖像如圖所示，從圖中看出當(dāng)R＜r時(shí)，若R增大，P出增大；輸出功率相等，即2R1＝2R2，化簡(jiǎn)后得到這兩個(gè)阻值的關(guān)系為R1R2＝r2.電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度；P熱＝I′2r＝112×20W＝2420W.例3如圖2所示，電路中E＝3V，r＝Ω，R0＝Ω，變阻器R的最大阻值為10Ω.Pm′＝E2＋R0＝32＋×W＝278W.1．關(guān)于三個(gè)公式P＝UI、P＝I2R、P＝U2R的適用范圍，
【正文】 率將變小 答案 BC 解析 由于電動(dòng)機(jī)是非純電阻元件，歐姆定律不再適用，電動(dòng)機(jī)的輸入功率 P1＝ UI，熱功率 P2＝ I2R，輸出功 率 P3＝ mgv， P1＝ P2＋ P3，可解得： U＝ IR＋ mgvI ，又由閉合電路歐姆定律得： E＝ U＋ Ir，解得： r＝ EI－ mgvI2 － R；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸被卡住時(shí)，電動(dòng)機(jī)變成純電阻元件，總電流 I 總＝ ER＋ r，電流增大，故較短時(shí)間內(nèi)電源消耗的功率 P 增大，所以選項(xiàng) B、 C正確． 9．如圖 6所示為用一直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，重物質(zhì)量 m 為 50 kg，電源電動(dòng)勢(shì) E 為110 V，內(nèi)阻 r＝ 1 Ω，不計(jì)摩擦．當(dāng)電動(dòng)機(jī)以 m/s的恒定速度向上提升重 物時(shí)，電路中的電流 I＝ 5 A，由此可知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻 R＝ ________Ω.(g取 10 m/s2) 圖 6 答案 4 解析 電源的輸出功率 P＝ I(E－ Ir)，對(duì)電動(dòng)機(jī)由能量守恒 P＝ P 機(jī)＋ PR，得： R＝－ － mgvI2 ＝－ － 501052 Ω＝ 4 Ω. 題組四 綜合題組 10．如圖 7 所示，電源電動(dòng)勢(shì) E＝ 30 V，內(nèi)阻 r＝ 1 Ω，燈泡上標(biāo)有 “6 V 12 W”字樣，直流電動(dòng)機(jī)線 圈電阻 R＝ 2 Ω，若燈泡恰好能正常發(fā)光，求電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率． 圖 7 答案 36 W 解析 因燈泡正常發(fā)光，所以 I＝ PU＝ 126 A＝ 2 A U 內(nèi)＝ Ir＝ 21 V＝ 2 V 所以電動(dòng)機(jī)兩端電壓為 UM＝ E－ U 內(nèi)－ U＝ 30 V－ 2 V－ 6 V＝ 22 V 電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為 P 機(jī)＝ UMI－ I2R＝ 222 W－ 222 W＝ 36 W. 11．如圖 8 所示的電路中，電路消耗的總功率為 40 W，電阻 R1 為 4 Ω， R2 為 6 Ω，電源內(nèi)阻 r 為 Ω，電源的效率為 94%，求： 圖 8 (1)a、 b 兩點(diǎn)間的電壓； (2)電源電動(dòng)勢(shì)． 答案 (1) V (2)20 V 解析 (1)因電源效率 η＝ 94% 所以內(nèi)阻消耗功率 P 內(nèi)＝ P 總 (1－ η)＝ 40(1－ 94%)＝ W 所以總電流 I＝ P內(nèi)r ＝ 2 A 由于 R R2 并聯(lián)，所以 Uab＝ IR1R2R1＋ R2＝ V (2)由 P 總＝ IE 得電源電動(dòng)勢(shì) E＝ P總I ＝ 20 V 9 所示為電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為 r＝ 1 Ω，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為 5 V，電路中的電流為 1 A，物體 A重 20 N，若不計(jì)摩擦力．則： 圖 9 (1)電動(dòng)機(jī)線圈電阻上消耗的熱功率是多少？ (2)電動(dòng)機(jī)的輸入功率和輸出功率各是多少？ (3)10 s 內(nèi)，可以把重物 A勻速提升多高？ (4)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率是多少？ 答案 (1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80% 解析 首先要知道輸入功率是電機(jī) 消耗的總功率，而輸出功率是機(jī)械功率，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能兩部分，由能量守恒定律可求解． (1)根據(jù)焦耳定律，熱功率為 P 熱＝ I2r＝ 121 W＝ 1 W. (2)輸入功率等于輸入電流與電動(dòng)機(jī)兩端電壓的乘積 P 入＝ IU＝ 15 W＝ 5 W. 輸出功率等于輸入功率減去內(nèi)阻消耗的熱功率 P 出＝ P 入－ P 熱＝ 5 W－ 1 W＝ 4 W. (3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于提升重物單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能，在 10 s 內(nèi) P 出＝ mght .解得 h＝ P出 tmg ＝ 41020 m＝ 2 m. (4)機(jī)械效率為 η＝ P出P入 100%＝ 45100%＝ 80%.
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