- 恒定电流
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如图所示,有一提升重物用的直流电动机,内阻r=0.5Ω,R=6Ω,U=200V,电压表的读数为140V(电压表视为理想电压表),求
(1)通过电动机的电流是多少?
(2)输入到电动机的电功率是多少?
(3)在电动机中发热的功率是多少?
(4)电动机工作1h所产生的热量是多少?
正确答案
解析
解:(1)设电动机两端的电压为U1,电阻R两端的电压为U2,则:
U1=140V
U2=U-U1=(200-140)V=60V
通过电动机的电流为I,则:
I==
=10A
(2)输入到电功机的电功率:
P电=U1I=140×10W=1400W
(3)在电动机中发热的功率:
P热=I2r=102×0.5W=50W
(4)电动机工作1 h所产生的热量:
Q=I2rt=102×0.5×3600J=180000J
答:(1)通过电动机的电流是10A;
(2)输入到电动机的电功率是1400W;
(3)在电动机中发热的功率是50W;
(4)电动机工作1h所产生的热量是180000J.
如图所示,抛物线C1、C2分别是纯电阻直流电路中,内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线.由该图可知下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:根据图象可以知道,曲线C1、C2的交点的位置,此时的电路的内外的功率相等,由于电路的电流时相等的,所以此时的电源的内阻和电路的外电阻的大小是相等的,即此时的电源的输出的功率是最大的,由图可知电源输出功率最大值为4W,所以C错误;
根据P=I2R=I2r可知,当输出功率最大时,P=4W,I=2A,所以R=r=1Ω,所以B正确;
由于E=I(R+r)=2×(1+1)=4V,所以电源的电动势为4V,所以A正确;
当电源被短路时,电源消耗的最大功率P大==
=16W,所以D错误.
故选:AB.
如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源的内电阻,以下说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、将R1等效到电源的内部,R2上的功率等于等效电源的输出功率,当等效电源的外电阻等于内阻时,即R2=R1+r时,输出功率最大,即R2上的功率最大.故A正确.
B、根据P=I2R,电流最大时,R1上的功率最大.当外电阻最小时,即R2=0时,电流最大.故B错误,C正确.
D、当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大,外电阻与内电阻越接近,电源的输出功率越大,当R1>r,故当R2=0时,电源的输出功率最大,故D正确;
因选不正确的,故选:B.
理发用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风将头发吹干.设电动机线圈的电阻为R1,它与电阻为R2的电热丝串联,接到直流电源上,电吹风两端电压为U,电流为I,消耗的电功率为P,则有( )
正确答案
解析
解:电吹风机消耗的电功率P是总的功率,总功率的大小应该是用P=IU来计算,所以总功率P=IU,所以CD错误;
电吹风机中发热的功率要用I2R来计算,所以总的发热功率为I2(R1+R2),吹风机的总功率有一部分转化为机械能,所以总功率P=IU要大于发热部分的功率,所以A错误,B正确.
故选:B.
如图所示,M为电动机,R2为电热丝.已知:电池组的电动势是E=22V,内阻是r=lΩ;电动机内部线圈电阻是R1=1Ω,正常工作时电动机的电压是12V;电热丝的阻值R2=4Ω.闭合电键,电动机正常工作,电热丝R2上的热功率P2=______W,电动机的输出功率P=______W.
正确答案
16
20
解析
解:根据串联电路的特点可得电热丝两端电压为:U2=E-U1=22-12V=10V
由欧姆定律得电路中的电流为:I==
=2A
电热丝R2上的热功率P2=I2R2=22×4W=16W
吹风机正常工作时,电热丝上的热功率为:P热=I2r=22×1W=4W
电动机的总功率为:P总=UMI=12×2W=24W
电动机的输出功率为:P出=P总-P热=20W
故答案为:16,20.
有两个小灯泡,它们的额定电压和额定功率分别是L1“3V、3W”和L2“2V、1.2W”.现把它们接在电压为6V的电源上,使两个小灯泡都能正常发光.在只允许用两个备用电阻的条件下,某同学设计出如图所示的电路.
(1)求两个电阻消耗的功率之和;
(2)设计一个功率损耗更小的电路,并求出两个电阻消耗的功率之和.
正确答案
解析
解:(1)两灯正常发光,电压L1=3V L2=2V,根据P=UI求得电流L1=1A,L2=0.6A;
并联电路中电压相等,L2两端电压+R2两端电压=3V;
R2两端电压=3V-2V=1V,
R1两端电压为总电源6V-3V=3V;
R2的电流=L2的电流=0.6A,
R1的电流=两并联分支电流和=1.6A;
根据P=UI 分别求出电阻功率
P1=U1I1=3×1.6=4.8W,
P2=U2I2=1×0.6=0.6W,
所以功率的和为4.8W+0.6W=5.4W.
(2)让L2与电阻R2并联之后再与L1和电阻R1串联,
此时电阻R1的电压是1V,电流时1A,所以此时R1的功率为1W,
电阻R2的电压是2V,电流时0.4A,此时R2的功率为0.8W.
所以总的功率为1W+0.8W=1.8W.
答:(1)两个电阻消耗的功率之和为5.4w;
(2)设计的功率损耗更小的电路,两个电阻消耗的功率之和为1.8W.
如图所示电路中,电源电动势E=6V,内阻不计.D为直流电动机,其线圈电阻R=2Ω,限流电阻R′=3Ω.当电动机正常工作时,电压表示数为0.3V.则电动机的输出功率是( )
正确答案
解析
解:通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同,由I==
═0.1 A
由E=Ir+U+UD可得电动机两端电压:
UD=E-Ir-U=6 V-0.3 V=5.7 V
所以电动机输入的电功率:P入=UDI=0.57 W
电动机的发热功率:P热=I2R=0.02 W
电动机的输出功率:P出=P入-P热=0.55 W
故选:B
将一盏“6V、12W”的小灯泡,一台线圈电阻是2Ω的电动机及电动势为30V、内阻1Ω的电源组成串联闭合电路,小灯泡刚好正常发光,则电动机输出的功率是( )
正确答案
解析
解:小灯泡刚好正常发光,故电流为:I=;
根据闭合电路欧姆定律,电动机两端的电压:U=E-IR-UL=30-2×1-6=22V;
故电动机输出的功率为:P出=UI-I2r=22×2-22×2=36W;
故选A.
在研究微型电动机性能时,应用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V.重新调节R使电动机正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V,则这台电动机正常运转时的内阻r和输出功率P出为( )
正确答案
解析
解:电动机停止转动时,可得电动机的电阻:R==
=4Ω;
电动机正常运转时,电动机的总功率:P=U1I1=24V×2A=48W;
电动机自身电阻的热功率:PR=I12R=(2A)2×4Ω=16W;
电动机正常运转时的输出功率是:P出=P-PR=48W-16W=32W.故AC正确,BD错误.
故选:AC.
(2015秋•西昌市期末)用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,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、充充电器的总功率为P=UI,故D错误;
故选:A
如图所示,直线A为电源的伏安特性曲线,直线B为电阻R的伏安特性曲线,用该电源和该电阻组成一个闭合电路,电源的输出功率和电路的总功率分别为多少?
正确答案
解析
解:由图可知,E=3V,U=2V,I=2A,则
电源输出功率为:P=UI=4W,
电源总功率是:P=EI=6W.
额定电压为4.0V的直流电动机的线圈电阻为1.0Ω,正常工作时,电动机线圈每秒产生的热量为4.0J,下列计算结果正确的是( )
正确答案
解析
解:A、线圈产生的热量Q=I2Rt,通过电动机的电流I==
=2.0A,故A正确;
B、电动机正常工作时的输入功率P=UI=4V×2A=8W,电动机的热功率PQ=I2R=(2A)2×1Ω=4W,电动机的输出功率P出=P-PQ=8W-4W=4.0W,故BD错误;
C、电动机工作时每秒转化为机械能W=P出t=4.0×1=4.0J;故C错误;
故选:A
某直流电路的路端电压和负载电阻上电压随电流变化的图象分别是图中的图线a、b.由图象可知下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、阴影部分的面积为路端电压与电流的乘积,为电源的输出功率.故A正确,B错误.
CD、当满足α=β时,内外阻相等,输出功率最大,但电源的效率为50%,故C正确,D错误.
故选:AC.
用一个额定电压为12V的灯泡做实验,测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图线如图所示,求:
(1)在正常发光下,灯泡的电功率为多大?
(2)将一定值电阻与灯泡串联后接到20V电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻为多大?
(3)当合上开关后,需要0.2s灯泡才能达到正常亮度,为什么这时电流比刚接通时小?计算电流的最大值(图中U=0时R=1Ω).
正确答案
解析
解:(1)由题图知,正常发光时R=8Ω,故电功率为:
P==
=18 W
(2)电阻的电压为:U′=20-12=8V
电阻的电流为:I′==
=1.5A
串联电路电阻为:Rx==
=5.33Ω;
(3)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:I==
=12A;
答:(1)在正常发光条件下,灯泡的电功率为18W;
(2)串联的电阻为5.33Ω.
(3)灯丝电阻变大,电流减小,最大电流为12A.
(2015秋•广东校级期中)家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PCT元件,PCT元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器,其电阻率ρ与温度t的关系如图所示.由于这种特性,PCT元件具有发热、控温双重功能.对此,以下判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电后半导体材料的温度逐渐升高,由图象可知,半导体的电阻率先变小,后变大,由电阻定律R=ρ可知,半导体材料的电阻R先变小后变大,电源电压U不变,由P=
可知,半导体材料的电功率先变大,后变小,故A正确,B错误;
C、由图象可知,在0~t1这区间里电阻R随温度升高而减小;在t1~t2这区间里电阻R随温度的升高而增大;在t2~区间里电阻R随温度的升高而减小.在家庭电路中电压不变,电热器的电功率P=,可知电阻器的发热功率与电阻成反比.在温度升到t1前,电阻R随温度的升高而减小,功率增大,温度升高更快;温度一旦超过t1,电阻R随温度的升高而增大,功率减小,放出热量减小,温度升高变慢,当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1至t2间的某一值不变,保持稳定,故C错误,D正确.
故选AD.
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