教科版選修3-1：第二章直流電路學(xué)案8-資料下載頁(yè)
2024-12-08 22:42本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】學(xué)案8焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化。[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]、電功率的概念，并能利用公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.特點(diǎn)和區(qū)別，能用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解決簡(jiǎn)單的含電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路問(wèn)題.路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積．。國(guó)際單位制中的單位是：焦耳，符號(hào)是J.電流所做的功與做這些功所用時(shí)間的比值叫做電功率，它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)電流。為電阻的內(nèi)能，這時(shí)P電＝P熱＋P其他．。在日常生活中，經(jīng)常會(huì)用到家用小電器，例如電吹風(fēng)、電熨斗等，它們都會(huì)分為幾擋，像電。答案因電流是自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成的，電流做功實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中恒定電。場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力做功．。1．某同學(xué)家中有一只電爐，電阻為50Ω，試計(jì)算該電爐接到220V電源上在100秒的時(shí)間
【正文】 ＋ 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，故電源消耗的功率增大，所以選項(xiàng) B、 C 正確 ． 6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 6 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＝ 2 1 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＝ 22 2 W－ 22 2 W＝ 36 W. 7 所示的電路中 ， 電爐電阻 R＝ 10 Ω， 電動(dòng)機(jī)線圈的電阻 r＝ 1 Ω， 電路兩 端電壓 U＝ 100 V， 電流表的示數(shù)為 30 A， 問(wèn)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度為多少 ？ 通電一分鐘 ， 電動(dòng)機(jī)做的有用功為多少 ？ 圖 7 答案 20 A 104 J 解析 題圖中的兩個(gè)支路分別為純電阻電路 (電爐 )和非純電阻電路 (電動(dòng)機(jī) )． 在純電阻電路中可運(yùn)用歐姆定律 I＝ UR直接求出電流強(qiáng)度，而非純電阻電路中的電流強(qiáng)度只能運(yùn)用干路和支路中電流強(qiáng)度的關(guān)系求出 ． 在非純電阻電路中，電功大于電熱，兩者的差值才是有用功 ． 根據(jù)歐姆定律，通過(guò)電爐的電流強(qiáng) 度為 I1＝ UR＝ 10010 A＝ 10 A. 根據(jù)并聯(lián)電路中的干路電流和支路電流的關(guān)系，則通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度為 I2＝ I－ I1＝ 20 A. 電動(dòng)機(jī)的總功率為 P＝ UI2＝ 100 20 W＝ 2 103 W. 因發(fā)熱而損耗的功率為 P′ ＝ I22r＝ 400 W. 電動(dòng)機(jī)的有用功率 (機(jī)械功率 )為 P″ ＝ P－ P′ ＝ 103 W，電動(dòng)機(jī)通電 1 min做的有用功為 W＝ P″ t＝ 103 60 J＝ 104 J. 13． 一臺(tái)電風(fēng)扇 ， 內(nèi)阻為 20 Ω， 接 上 220 V電壓后 ， 消耗功率 66 W． 問(wèn) ： (1)電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少 ？ (2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少 ？ 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少 ？ 電動(dòng)機(jī)的效率是多少 ？ (3)如果接上電源后 ， 電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住 ， 不能轉(zhuǎn)動(dòng) ， 這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少 ？ 答案 (1) A (2) W W % (3)11 A 2 420 W 2 420 W 解析 (1)因?yàn)?P 入 ＝ IU 所以 I＝ P入U(xiǎn)＝ 66220 A＝ A (2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率 P 內(nèi) ＝ I2R＝ 20 W＝ W 電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率 P 機(jī) ＝ P 入 － P 內(nèi) ＝ 66 W－ W＝ W 電風(fēng)扇正常工作時(shí)的效率 η＝ 100%≈ % (3)電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住后，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為純電阻電路，通過(guò)電風(fēng)扇的電流 I＝ UR＝ 22020 A＝ 11 A 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率 P＝ IU＝ 11 220 W＝ 2 420 W 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率 P 內(nèi) ＝ I2R＝ 112 20 W＝ 2 420 W 14． 如圖 8所示為國(guó)慶群眾游行隊(duì)伍中的國(guó)徽彩車 ， 不僅氣勢(shì)磅礴而且還是一輛電動(dòng)車 ， 充一次電可以走 100公里左右 ． 假設(shè)這輛電動(dòng)彩車總質(zhì)量為 103 kg， 當(dāng)它勻速通過(guò)天安門前 500 m的檢閱區(qū)域時(shí)用時(shí) 250 s， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流 I＝ 10 A， 電壓為 300 V， 電動(dòng)彩車行駛時(shí)所受阻力為車重的 倍 ． g取 10 m/s2， 不計(jì)摩擦 ， 只考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻發(fā)熱損耗能量 ， 求 ： 圖 8 (1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率 ； (2)電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前時(shí)牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率 ； (3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻和機(jī)械效率 ． 答案 (1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 Ω 90% 解析 (1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率 P 入 ＝ UI＝ 300 10 W＝ 3 000 W. (2)電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前的速度 v＝ xt＝ 2 m/s 電動(dòng)彩車行駛時(shí)所受阻力為 Ff＝ ＝ 103 10 N＝ 103 N 電動(dòng)彩車勻速行駛時(shí) F＝ Ff，故電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前時(shí)牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率 P 機(jī) ＝ Fv＝ 2 700 W. (3)設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻為 R，由能量守恒定律得 P 入 t＝ P 機(jī) t＋ I2Rt 解得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻 R＝ 3 Ω 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械效率 η＝ P機(jī)P入 100%＝ 90%.
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