- 恒定电流
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一辆电动自行车的铭牌上给出了如下技术指标:
质量为60kg的人骑此自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人的总重的k=0.02倍,g取l0m/s2,则
(1)仅让电动机在额定功率提供动力的情况下,匀速行驶的速度大小为______m/s.
(2)经过半小时电动机消耗______J的能量.
正确答案
7.5
2.52×105J
解析
解:(1)车行驶时所受阻力为:f=k(M+m)g=0.02×(60+20)×10N=16N
匀速行驶时,牵引力等于阻力,根据P=Fv可得最大速度为:
即人骑车行驶的最大速度为7.5m/s;
(2)由输入功率P=140W可知,半个小时消耗的能量为:
Q=Pt=140×30×60J=2.52×105J
故答案为:
(1)7.5;
(2)2.52×105J.
有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路中电机不转,测得流过电动机的电流是0.4A;若把电动机接入2.0V电压的电路中,正常工作时的电流是1.0A,此时,电动机的输出功率是P出;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P热,则( )
正确答案
解析
解:当电动机不转时,电动机的内阻为r==
=0.5Ω,
电动机正常工作时输出功率为P出=U2I2-I22r=1.5W.
卡住后热功率:P热==
=8W
故选:B
(2015秋•高密市校级期末)有一理想变压器如图所示,原副线圈的匝数比为n,原线圈接正弦交流电,副线圈输出端接有一个交流电压表、一个交流电流表和一个电动机,电动机线圈电阻为R,当原线圈接通电源后,电流表读数为I,电压表示数为U,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电压表测量的就是电动机的电压,即电动机两端电压为U,故A错误;
B、变压器的输出功率P=UI,故B错误;
C、电动机的输出功率P出=P-P热=IU-I2R,故C正确;
D、电动机消耗的功率P=UI,故D错误.
故选:C
电源的电动势和内电阻都保持一定,在外电路的电阻逐渐变小的过程中,下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当外电阻减小时,根据闭合电路欧姆定律I=,电流增大,路端电压U=E-Ir,E,r不变,I增大,U减小.故A正确.
B、根据数学知识得知,当外电阻与电源的内阻相等,电源的输出功率最大,由于外电阻与内电阻关系未知,无法判断电源的输出功率的变化.故B错误.
C、电源内部消耗的功率P=I2r,电流I增大,r不变,则电源内部消耗的功率P增大.故C正确.
D、在外电路的电阻R逐渐减小的过程中,电源电动势E和内电阻r都保持一定,根据闭合电路欧姆定律I=,电路中的电流I逐渐增大,故D正确.
故选:ACD.
有一个电路,电阻R和小灯泡L串联接在电源两端.电源电压为15V,内阻忽略不计.已知电阻R=3Ω,且R在电路中1秒内产生的电热为27J,灯泡L的额定功率为32W,(假设小灯泡的电阻不随温度而变化),则( )
正确答案
解析
解:对R,根据焦耳定律Q=I2Rt,
得 I==
A=3A,
R两端的电压为 UR=IR=3×3V=9V
对于小灯泡:电压为U灯=E-UR=15V-9V=6V,
实际功率为P实=U灯I=6×3W=18W
灯泡的电阻为R灯==
Ω=2Ω,
由P额=得,U额=
=
V=8V.故AD正确,BC错误.
故选AD
在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关闭合后,下列关于电路中的灯泡的判断中,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C、当开关闭合后,灯泡L1的电压U1=3V,由图2读出其电流I1=0.25A,则灯泡L1的电阻R1=Ω=12Ω,故A错误;
B、灯泡L2、L3串联,电压U2=U3=1.5V,由图读出其电流为:I2=I3=0.20A,则:I1=1.25I2,灯泡L2、L3的功率均为:P=UI=1.5V×0.20A=0.30W,故B错误,C正确;
D、由图可知,图中电流随电压的增大而增大,每一点的斜率表示该点电阻的倒数,故可知小灯泡的电阻随电压的增大先增大后减小,所以灯泡的电阻率随着所加电压U的增加先增大后减小,故D错误.
故选:C.
锂电池广泛使用在手机等电子产品中,如图所示是用充电器为锂电池充电的等效电路,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电能转化为化学能和热能,根据能量守恒定律,有:UI=I2r+P化,故P化=UI-I2r,故A正确;
B、充电器输出的电功率为:P=UI,故B错误;
C、电池产生的热功率为P热=I2r,故C错误;
D、充电器的充电效率为:η=×100%=
×100%,故D错误;
故选:A.
有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标为“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则( )
正确答案
解析
解:A、由于灯泡正常发光,所以电动机的电压为220-110=110V,
由于电解槽和灯泡串联,它们的电流相等,所以I==
A,
所以电解槽的输入功率为P=UI=110×=60W,所以A错误.
B、电解槽的发热功率为P热=I2r=( )2×4.4=1.3W,所以B错误.
C、电解槽消耗的总功率等于电解槽的输入功率为P=UI=110×=60W,所以C正确.
D、电路消耗总功率为为:P总=220V×A=120W,所以D错误.
故选C.
在如图所示的电路中,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内阻(r<R1,r<R2).则以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据P=I2R1可知,当R2=0时,此时外电阻与内电阻最接近;故此时电源的输出功率最大;但此时输出的效率是最小的;故A正确,D错误;
B、当电路中电流最大时,R1消耗的功率最大,故B错误;
C、根据A选项同样的方法,则有:当R2=R1+r时,电源输出功率最大,则R2上获得最大功率,故C正确;
故选:AC.
把一个额定电压和额定功率分别为4V和8W的白炽灯和一个内电阻为1Ω的电动机串联后接在电动势为12V、内阻为0.5Ω的电源两端,接通后电灯正常发光.求:
(1)电动机两端的电压;
(2)电动机输出的机械功率.
正确答案
解析
解:(1)电灯正常发光,由P=UI,电流:
I==
=2A
由闭合电路欧姆定律知:
E=U灯+U+Ir
解得:
U=E-U灯-Ir=12-4-2×1=6V
(2)电动机总功率:
P=UI=6×2=12W
发热功率:
P热=I2r0=22×1=4W
则机械功率为:
P机=P-P热=12-4=8W
答:(1)电动机两端电压U是6V;
(2)电动机输出的机械功率是8W.
电源的电动势和内阻都保持一定,在外电路的电阻逐渐减小的过程中,下面说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当外电阻减小时,根据闭合电路欧姆定律得,电流减小,路端电压U=E-Ir,E,r不变,I增大,U减小.故A错误.
B、根据数学知识得知,当外电阻与电源的内阻相等,电源的输出功率最大,由于外电阻与内电阻关系未知,无法判断电源的输出功率的变化.故B错误.
C、电源内部消耗的功率P=I2r,电流I增大,r不变,则电源内部消耗的功率P增大.故C错误.
D、电源的供电效率η=,当外电阻R减小时,η一定变小.故D正确.
故选:D
如图所示,一个电源的电动势为ɛ,内电阻为r,将一个额定电压为U的电动机接在该电源上,电动机正常工作,通过电动机的电流为I.电动机的内阻为R,关于在时间t内的能量转化,下面的说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据闭合电路欧姆定律得:E=I(U+Ir),故电源释放的电能为:W=EIt=(U+Ir)It,故A正确;
B、电路因发热而损耗的能量为:Q=I2t(R+r),由于电动机输出机械能,故电源释放的电能大于I2t(R+r),故B错误;
C、电动机转化的机械能为:Q机=UIt-I2Rt=It(U-IR),故C正确;
D、电路因发热而损耗的能量为:Q=I2t(R+r),所以电动机转化的机械能为Q机=W-Q=It[ɛ-I(r+R)],故D正确;
故选:ACD.
实验电路如图所示,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U,电流表示数I及干电池的输出功率P都会发生变化,下面各示意图中正确的是( )
正确答案
解析
解:电压表测量路端电压,其示数随滑动变阻器的阻值增大而增大;而当内阻和外阻相等时,输出功率最大;此时输出电压为电动势的一半.外电路断开时,路端电压等于电源的电动势,此时输出功率为零;故符合条件的图象应为B.
而欧姆定律可知,U与I成正比,因此A图象也符合条件,故AB正确,CD错误;
故选:AB.
一台直流电动机的额定电压为U=220V,电枢的电阻R=0.5Ω,当它正常工作时通过的电流I=20A,若电动机正常运转时间t=1分钟.求:
(1)电流所做的功;
(2)电枢上产生的热量;
(3)电动机输出的机械能.
正确答案
解析
解:(1)电流所做的功为:W=UIt=110×20×60 J=1.32×105 J
(2)电枢上产生的热量为:Q=I2Rt=202×0.5×60 J=1.2×104 J
(3)根据能量守恒定律,电动机输出的机械能:E=W-Q=1.32×105 J-1.2×104J=1.2×105 J.
答:(1)电流所做的功为1.32×105 J;
(2)电枢上产生的热量为1.2×104 J;
(3)电动机输出的机械能为1.2×105 J.
有一台电风扇上标有“220V 44W”字样,其线圈的直流电阻为10欧姆,如果把它接入220V电路中,则
(1)通过电风扇的电流多大?
(2)电风扇每分钟产生的热量是多少?
(3)电风扇每分钟所做的电功是多少?
正确答案
解析
解:(1)电风扇上标有“220V 44W”字样,把它接入220V电路中,电流为:
I=
(2)电风扇每分钟产生的热量:
Q=I2Rt=0.22×10×60=24J
(3)每分钟所做的电功:
W=UIt=220×0.2×60=2640J
答:(1)通过电风扇的电流为0.2A;
(2)电风扇每分钟产生的热量是24J;
(3)电风扇每分钟所做的电功是2640J.
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