教科版選修3-1：第二章直流電路學(xué)案8-資料下載頁
2024-12-08 22:42本頁面
【導(dǎo)讀】學(xué)案8焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化。[學(xué)習(xí)目標定位]、電功率的概念，并能利用公式進行有關(guān)計算.特點和區(qū)別，能用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題.路中的電流I和通電時間t三者的乘積．。國際單位制中的單位是：焦耳，符號是J.電流所做的功與做這些功所用時間的比值叫做電功率，它在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)電流。為電阻的內(nèi)能，這時P電＝P熱＋P其他．。在日常生活中，經(jīng)常會用到家用小電器，例如電吹風(fēng)、電熨斗等，它們都會分為幾擋，像電。答案因電流是自由電荷在電場力作用下定向移動形成的，電流做功實質(zhì)上是導(dǎo)體中恒定電。場對自由電荷的電場力做功．。1．某同學(xué)家中有一只電爐，電阻為50Ω，試計算該電爐接到220V電源上在100秒的時間
【正文】 ＋ Ir，解得： r＝ EI－ mgvI2 － R；當(dāng)電動機轉(zhuǎn)軸被卡住時，電動機變成純電阻元件，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 B、 C 正確 ． 6所示 ， 電源電動勢 E＝ 30 V， 內(nèi)阻 r＝ 1 Ω， 燈泡上標有 “ 6 V 12 W” 字樣 ， 直流電動機線圈電阻 R＝ 2 Ω， 若燈泡恰好能正常發(fā)光 ， 求電動機輸出的機械功率 ． 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 所以電動機兩端電壓為 UM＝ E－ U 內(nèi) － U＝ 30 V－ 2 V－ 6 V＝ 22 V 電動機輸出的機械功率為 P 機 ＝ UMI－ I2R＝ 22 2 W－ 22 2 W＝ 36 W. 7 所示的電路中 ， 電爐電阻 R＝ 10 Ω， 電動機線圈的電阻 r＝ 1 Ω， 電路兩 端電壓 U＝ 100 V， 電流表的示數(shù)為 30 A， 問通過電動機的電流強度為多少 ？ 通電一分鐘 ， 電動機做的有用功為多少 ？ 圖 7 答案 20 A 104 J 解析 題圖中的兩個支路分別為純電阻電路 (電爐 )和非純電阻電路 (電動機 )． 在純電阻電路中可運用歐姆定律 I＝ UR直接求出電流強度，而非純電阻電路中的電流強度只能運用干路和支路中電流強度的關(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，通過電爐的電流強 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，則通過電動機的電流強度為 I2＝ I－ I1＝ 20 A. 電動機的總功率為 P＝ UI2＝ 100 20 W＝ 2 103 W. 因發(fā)熱而損耗的功率為 P′ ＝ I22r＝ 400 W. 電動機的有用功率 (機械功率 )為 P″ ＝ P－ P′ ＝ 103 W，電動機通電 1 min做的有用功為 W＝ P″ t＝ 103 60 J＝ 104 J. 13． 一臺電風(fēng)扇 ， 內(nèi)阻為 20 Ω， 接 上 220 V電壓后 ， 消耗功率 66 W． 問 ： (1)電風(fēng)扇正常工作時通過電動機的電流是多少 ？ (2)電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率是多少 ？ 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少 ？ 電動機的效率是多少 ？ (3)如果接上電源后 ， 電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住 ， 不能轉(zhuǎn)動 ， 這時通過電動機的電流以及電動機消耗的電功率和發(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)因為 P 入 ＝ IU 所以 I＝ P入U＝ 66220 A＝ A (2)電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率 P 內(nèi) ＝ I2R＝ 20 W＝ W 電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率 P 機 ＝ P 入 － P 內(nèi) ＝ 66 W－ W＝ W 電風(fēng)扇正常工作時的效率 η＝ 100%≈ % (3)電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住后，電動機不轉(zhuǎn)時可視為純電阻電路，通過電風(fēng)扇的電流 I＝ UR＝ 22020 A＝ 11 A 電動機消耗的電功率 P＝ IU＝ 11 220 W＝ 2 420 W 電動機發(fā)熱功率 P 內(nèi) ＝ I2R＝ 112 20 W＝ 2 420 W 14． 如圖 8所示為國慶群眾游行隊伍中的國徽彩車 ， 不僅氣勢磅礴而且還是一輛電動車 ， 充一次電可以走 100公里左右 ． 假設(shè)這輛電動彩車總質(zhì)量為 103 kg， 當(dāng)它勻速通過天安門前 500 m的檢閱區(qū)域時用時 250 s， 驅(qū)動電機的輸入電流 I＝ 10 A， 電壓為 300 V， 電動彩車行駛時所受阻力為車重的 倍 ． g取 10 m/s2， 不計摩擦 ， 只考慮驅(qū)動電機的內(nèi)阻發(fā)熱損耗能量 ， 求 ： 圖 8 (1)驅(qū)動電機的輸入功率 ； (2)電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率 ； (3)驅(qū)動電機的內(nèi)阻和機械效率 ． 答案 (1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 Ω 90% 解析 (1)驅(qū)動電機的輸入功率 P 入 ＝ UI＝ 300 10 W＝ 3 000 W. (2)電動彩車通過天安門前的速度 v＝ xt＝ 2 m/s 電動彩車行駛時所受阻力為 Ff＝ ＝ 103 10 N＝ 103 N 電動彩車勻速行駛時 F＝ Ff，故電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率 P 機 ＝ Fv＝ 2 700 W. (3)設(shè)驅(qū)動電機的內(nèi)阻為 R，由能量守恒定律得 P 入 t＝ P 機 t＋ I2Rt 解得驅(qū)動電機的內(nèi)阻 R＝ 3 Ω 驅(qū)動電機的機械效率 η＝ P機P入 100%＝ 90%.
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