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文档简介

大题精做九 电功 电功率1如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r0.8,电路中另一电阻R10,直流电压U160V,电压表示数UV110V。试求:(1)通过电动机的电流;(2)输入电动机的电功率;(3)若电动机以v1m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10m/s2)【解析】(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压URUUV(160110)V50V流过电阻R的电流IRA5A即通过电动机的电流,IMIR5A。(2)电动机的分压UMUV110V输入电动机的功率P电IMUM550W。(3)电动机的发热功率P热Ir20W电动机输出的机械功率P出P电P热530W又因P出mgv,所以m53kg。2有一个直流电动机,把它接入0.2 V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流是0.4 A;若把电动机接入2.0 V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0 A。则电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机的发热功率是多大?【解析】当电动机转子不转时,电动机无机械能输出,故电能全部转化成内能,相当于纯电阻电路,欧姆定律成立。当电动机转动时,一部分电能转化成机械能输出,但因线圈有电阻,故又在线圈上产生内能,输入的电功率P电P热P机。接U0.2 V电压时,电动机不转,电流I0.4 A,根据欧姆定律,线圈电阻R0.5 当接U2.0 V电压时,电流I1.0 A,故输入电功率P电UI2.01.0 W2.0 W消耗热功率P热I2R1.020.5 W0.5 W故输出功率即机械功率P机P电P热(2.00.5) W1.5 W。如果正常工作时转子被卡住,则电能全部转化成内能,故其发热功率P热 W8 W1有一电动机,其铭牌上标有“100V50W”,当给此电动机接上100V的电源使其正常工作时,测得它可以将重10N的物体以4m/s的竖直速度匀速提起,求:(1)此电动机的线圈电阻为多大;(2)为了让此电动机和一个“100V30W”的白炽灯在一个输出电压为200V的电源带动下都能正常工作,有人设计了如图电路,请计算电路中的附加电阻的阻值。【解析】(1)电动机正常工作时输出的机械功率为:P机Gv104W40W所以其正常工作发热功率为:P热P-P机50-4010W正常工作电流为:IPU50100A0.5A根据焦耳定律:P热I2r根据以上可得电动机内阻:r1005240。(2)白炽灯泡正常工作时的电流为:ILPLUL30100A0.3A所以分流电阻R上应流过的电流为IRI-IL0.5-0.30.2A根据欧姆定律,分流电阻R的阻值应为RUIR1000.2500。2利用电动机通过如图所示的电路提升重物,已知电源电动势E6V,电源内阻r1,电阻R3,重物质量m0.10kg,当将重物固定时,理想电压表的示数为5V,当重物不固定,且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时,电压表的示数为5.5 V,求:(不计摩擦,g取10m/s2)(1)串联入电路的电动机内阻;(2)重物匀速上升时的速度大小;(3)匀速提升重物3m需要消耗的电能。【解析】 (1)由题,电源电动势E6V,电源内阻r1,当将重物固定时,电压表的示数为5V,则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为IE-Ur6-511A电动机的电阻RMU-IRI5-1312(2)当重物匀速上升时,电压表的示数为U5.5V,电路中电流为IE-Ur0.5A电动机两端的电压为UME-I(R+r)6-0.5(3+1)V4V故电动机的输入功率PUMI40.52W根据能量转化和守恒定律得UMImgv+I2R代入解得,v1.5m/s(3)匀速提升重物3m所需要的时间thv31.52s则消耗的电能WEIt60.526J3如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U12V,电解槽内阻rA2 ,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为5 A,且电动机的内阻rM1 ;当S3闭合,S1、S2断开时,电流表示数为4 A。求:(1)电炉子的电阻及发热功率;(2)电动机的机械效率;(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率。【解析】(1)电炉子为纯电阻元件,由欧姆定律得:RUI11262其发热功率:PI1U126W72W(2)电动机为非纯电阻元件,由能量守恒定律:I2UI22rM+P输出所以:I2U-I22rMI2U512-52151258.3%(3)电解槽为非纯电阻元件,由能量守恒定律:P化学I3U-I32rA所以:P化学(124-422)W 16W4用一个标有“12 V24 W”的灯泡做实验,测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图象如图所示。(1)在正常发光条件下,灯泡的电功率为多大?(2)设灯丝电阻与绝对温度成正比,室温为300 K,求正常发光条件下灯丝的温度。(3)将一定值电阻与灯泡串联后接到20 V电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻为多大?(4)当合上开关后,需要0.5 s灯泡才能达到正常亮度,为什么这时电流比开始时小?计算电流的最大值。【解析】(1)由题图知,正常发光时R8,故电功率为:PU2R122818W(2)由题图知,室温时电阻R1,由TTRR得:TRRT813002400K(3)电阻的电压为:U20-128V电阻的电流为:IUR1281.5A串联电路电阻为:RxUI81.55.33;(4)闭合开关后,灯丝温度升高,电阻增大,电压不变,因此电流减小;由图示可知,最小电阻为1欧姆,最大电流:IUR最小121A12A。5如图所示,用电动势E14 V电源的电路控制电动机,带动传送带向高处传送物品,电路中接有一标有“6 V12 W”字样的小灯泡L。现将一质量kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点,此后灯泡正常发光,电动机正常工作,其额定电压为6 V,电动机带动传送带以v4m/s的速度匀速运动,传送带长为20 m,与水平面之间的夹角37,小物体与传送带之间的动摩擦因数0.8,g10m/s2。在传送带将小物体从A点传送到最高点B点的过程中,求:(1)电源内阻r;(2)为传送小物体,电动机输出多少能量? (设传送带无货物时,电动机输出功率为零)【解析】(1)电源内电压U内E-UL-UM14V-6V-6V2V电流IU内rPLUL即2r126解得电源内阻r1(2)物体刚放上A点时,受到的滑动摩擦力沿传送带向上,物体作匀加速直线运动,此时:amgcos-mgsinm0.4m/s2假设物体能与皮带达到相同的速度,则物体加速上滑的位移为:x1v22a

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