1、1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 UR U UV(160110)V50V流过电阻 R 的电流 IR A5AURR 5010即通过电动机的电流， IM IR5A。(2)电动机的分压 UM UV110V输入电动机的功率 P 电 IMUM550W。(3)电动机的发热
2、功率 P 热 I r20W2M电动机输出的机械功率 P 出 P 电 P 热 530W又因 P 出 mgv，所以 m 53kg。P出gv2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
3、，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 R 0.5 UI 0.2 V0.4 A当接 U2.0 V 电压时，电流 I1.0 A，故输入电功率 P 电 U I2.01.0 W2.0 W消耗热功率 P 热 I 2R1.0 20.5 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 WU 2R 220.51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
4、可以将2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： IPU 50100A0.5A根据焦耳定律：P 热 I 2 r根据以上可得电动机内阻：r 40。10052（2）白炽灯泡正常工作时的电流为： ILPLUL 30100A0.3A所以分流电阻 R
5、上应流过的电流为 IRI-I L0.5-0.30.2A根据欧姆定律，分流电阻 R 的阻值应为 。RUIR 1000.25002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】 由题，电源电动势 ，电源内阻 ，当将重物固定时，电压表的示数为 5V，则根据闭
6、(1) E6V r1合电路欧姆定律得电路中电流为 IE-Ur 6-511A电动机的电阻 RMU-IRI 5-131 2当重物匀速上升时，电压表的示数为 ，电路中电流为(2) U5.5V IE-Ur 0.5A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 P UMI40.52W根据能量转化和守恒定律得UMImgv+I2R代入解得， v1.5m/s匀速提升重物 3m 所需要的时间(3) thv 31.52s3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，S
7、2、S 3断开时，电流表示数为 6 A；当 S2闭合，S 1、S 3断开时，电流表示数为 5 A，且电动机的内阻 rM1 ；当 S3闭合，S 1、S 2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： RUI1 1262其发热功率： W WP I1U12672（2）电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律： 输出I2U I22rM+P所以： I2U-I22rMI2U 512-521512 58.3%（3）电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律： 化学P I3U-I2
8、3rA所以： 化学 W WP (124-422)164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： PU
9、2R 122818W（2）由题图知，室温时电阻 R1，由 得：TT RR T RRT813002400K（3）电阻的电压为：U20-128V电阻的电流为： IUR 1281.5A串联电路电阻为：R x ；UI 81.55.33（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 121A12A5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 V 12 W”字样的小灯泡 L。现将一质量 2564mkg 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
10、正常工作，其额定电压为 6 V，电动机带动传送带以4v4m/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/s 2。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-U L-UM14V-6V-6V2V电流 IU内r PLUL即2r 126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：a 0.4m/s 2mgcos-mgsinm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 4220.4m20mL说明到达 B 点时速度为 v4m/s从 A 到 B，传送带对物体做的功，根据动能定理 ；W传 mgh+12mv250J t1 va 40.4s10s相对位移为：S 相 x 传 -x1vt 1- vt1 vt1 410m20m12 12 12所以由功能关系得电动机输出能量：E 电 W 传 +mgcosS 相 100J。
