- 恒定电流
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如图所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机线圈电阻R0=1.0Ω,定值电阻R1=1.5Ω.电动机正常工作时,电压表示数U1=3.0V,则电源释放的电功率为______W,将电能转化为机械能的功率为______W,电源的输出功率为______W.
正确答案
20
8
18
解析
解:(1)电路中的电流为 I=;电源的总功率为 P=EI=10×2W=20W;
(2)电源内阻分得电压为 U内=Ir=2×0.5V=1V,
机两端的电压为 U=E-U1-U内=(10-3-1)V=6V,
机消耗的电功率为 P电=UI=6×2W=12W;
机将电能转化为机械能的功率为PJ=P电-I2R0=12W-22×1W=8W.
(3)电源内阻消耗的功率为 P内=I2r=22×0.5W=2W,电源的输出功率为 P出=P-P热=20-2W=18W.
故答案为:20 8 18
如图所示的电路中,R1=1Ω,R2=6Ω,电源电动势E=18v,若开关闭合后,铭牌上标有“12V 12W”的电动机刚好正常工作,求:
(1)流过R2上的电流为多少?
(2)电源内阻为多少?
(3)若电动机线圈电阻为R0=2.5Ω,电动机输出功率为多少?
正确答案
解析
解:(1)由题意可知,并联部分电压为12V;
则由部分电路欧姆定律得:I2==2A;,
(2)通过电动机的电流为:IM==
=1A;
干路电流为:I=I2+IM=1+2=3A,
R1两端电压为:U1=IR1=3×1=3V,
内压U内=E-U1-U=18-12-3=3V;
则内阻r==
=1Ω;
(3)发热功率为:PQ=IM2R0=1×2.5=2.5W;
则输出功率为:P出=P-PQ=12-2.5=9.5W
答:(1)流过R2上的电流为2A;
(2)电源内阻为1Ω;
(3)若电动机线圈电阻为r0=2.5Ω,电动机的输出功率为9.5W.
一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数.
设骑车人的质量为70kg,阻力恒为车和人总重的0.02倍,g取10m/s2,当该车电动机在额定输出功率下工作时:
(1)仅在电动机提供动力的情况下,求该车的最大速度.
(2)当该车速度v=1m/s时,加速度多大?
正确答案
解析
解:(1)电机的输出功率为P出=120W;电车以最大速度匀速运动时,受力平衡,有
F=f=0.02(m人+m车)g=0.02×(70+30)×10=20N
由P出=Fvm
解得:
vm==
=6m/s
即人骑车行驶的最大速度为6m/s;
(2)当车速为v1=1m/s时,设此时加速度为a.
根据P出=F1v1得:F1==
=120N
根据牛顿第二定律得:
a==
m/s2=1m/s2
答:
(1)该车的最大速度为6m/s.
(2)当该车速度v=1m/s时,加速度为1m/s2.
电饭煲的工作原理如图所示,可分为两部分,即控制部分:由S1、S2、R1和黄灯组成,工作(加热)部分:由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁钢限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103℃)时,自动断开,且不能自动复位,S2是一个双金属片自动开关,当温度达到70℃-80℃时,自动断开,低于70℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,通过其电流必须较小,所以R1、R2起______作用,R3是发热电阻,由于煮饭前温度低于70℃,所以S2是______(填断开或闭合).接通电源并按下S1后,黄灯熄而红灯亮,R3发热,当温度达到70℃-80℃时,S2断开,当温度达到103℃时饭熟,S1断开,当温度降到70℃以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知R2R3(填<或﹦或>).
正确答案
解析
解:通过红灯、黄灯的电流必须较小,根据欧姆定律可知R1、R2限流作用;电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯被短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80℃时,S2自动断开,S1仍闭合,水烧开后,温度升高到103℃时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态,所以煮饭前温度低于70℃,所以S2是闭合的;
R3是发热电阻,要产生很大的热量,所以电流要大一点,而通过R2的电流要小一点,而并联电路电压相等,根据欧姆定律可知R2>R3.
故答案为:限流,闭合,>
(2015秋•北京校级期末)“220V,66W”的电风扇,线圈的电阻为20欧,接在220V的电路中,电风扇转化为机械能的功率和发热功率各是多少?如果在工作时扇叶突然被卡住不能转动,求电动机消耗的功率和发热功率各是多少?
正确答案
解析
解:正常工作时,由P=UI可得电流为:
I==
=0.3A;
线圈电阻发热功率为:
PQ=I2r=1.8w;
机械功率为:
P机=P-PQ=64.2W;
当叶片不转动时,作纯电阻电路处理,根据欧姆定律,有:
I==11A;
电动机消耗的功率和发热功率相等,为:
P=UI=I2r=11×11×20=2420w.
答:电风扇转化为机械能的功率是64.2W,发热功率是1.8w;
如果电风扇的风叶被卡住,不能转动,电电动机消耗的功率和发热功率相等,是2420W.
额定电压都是110V,额定功率PA=100W、PB=40W的A、B两只灯,接在220V的电路中,既使电灯都正常发光,又使电路消耗的电功率最小的连接方式是下图中的( )
正确答案
解析
解:根据公式P=可知,灯泡A的电阻RA=
=
=121Ω,灯泡B的电阻RB=
=
=302.5Ω.
A、图是灯泡A和灯泡B串联,然后接到220V的电源上,根据串联电路的分压特点可知灯泡B两端的电压大于110V,所以不能正常工作,故A错误;
B、图是灯泡A和可变电阻R并联后又和灯泡B串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡A与可变电阻R并联后和灯泡B的电阻相等;但并联电路中,电阻越并越小,小于任何一个分电阻,所以此电路中灯泡A和灯泡B也不能正常工作,故B错误;
C、图是灯泡B和可变电阻R并联后又和灯泡A串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡B与可变电阻R并联后和灯泡A的电阻相等;串联电路,电阻越串越大;可以使灯泡A和灯泡B正常工作;所以R总=2RA=2×121Ω=242Ω;故C正确;
D、图是灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻R串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡A与灯泡B并联后和可变电阻R的阻值相等;由公式 =
+
,得灯泡B和灯泡A并联后的电阻R≈86.4Ω,故D图的总电阻为R总=2R=2×86.4Ω=172.8Ω;根据公式P=
可知,电路电阻越大.消耗的功率就越小,比较C图和D图可知,C图的总电阻大,消耗的功率最小;故D错误;
故选:C.
不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V 40W”的灯泡,接在110V的线路上的功率为( )
正确答案
解析
解:灯泡的电阻R=,当电压为110V时,实际功率P=
=
故选:A
一台电风扇,内阻为20Ω,接上22O伏的电压后,正常运转时它消耗的电功率是66W,求
(1)通过电动机的电流是多少?
(2)转化为机械能的功率是多少?
正确答案
解析
解:(1)由P=UI可得电流为:I==
A=0.3A;
(2)电动机发热功率为:PQ=I2r=0.32×20W=1.8W;
机械功率为:P机=P-PQ=66-1.8=64.2W;
答:(1)通过电动机的电流是0.3A.
(2)转化为机械能的功率是64.2W.
预计2015年我国将成为亚洲最大的电动车市场,电动车的工作效率与续航问题也是电动车研究的突破方向,现在市场上常见的电动车由4个12V蓄电池串联供电,续行里程在40~50km,某品牌蓄电池标注“12V,20A•h”,则采用此种电池的电动车充电一次大约耗电( )
正确答案
解析
解:电动车由4个12V蓄电池串联供电,则充满一次电所消耗的电能W=nUIt=4×12×20×1=0.96KWh≈1度
故选:C
直流电动机线圈的电阻 很小,起动电流很大,这对 电动机本身和接在同一电源 上的其他电器都产生不良的 后果.为了减小电动机起动时的电流,需要给电 动机串联一个起动电阻R,如图所示.电动机 起动后再将R逐渐减小.如果电源电压U=220V,电动机的线圈电阻r0=2Ω,那么,
(1)不串联电阻R时的起动电流是多大?
(2)为了使起动电流减小为20A,起动电阻应为 多大?
(3)正常工作时,电动机的输出功率为433w,求此时电动机的输入功率.
正确答案
解析
解:(1)刚启动时,线圈不转动,故起动电流为:
I1==
=110A
(2)如果起动电流减小为20A,根据欧姆定律,有:
R=-r0=
=9Ω
(3)正常工作时,电动机的输出功率为433W,电流:
I2==
=1.97A
故输出功率:
P出=P-I22r0=433W-1.972×2W=425.3W
答:(1)不串联电阻R时的起动电流是110A;
(2)为了使起动电流减小为20A,起动电阻应为9Ω;
(3)正常工作时,电动机的输出功率为433w,此时电动机的输入功率为425.3W.
有一内阻为4.4Ω的电动机和一盏标有“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:U=220-110=110V,
由于电动机和灯泡串联,它们的电流相等,所以有:I=A,
所以电动机的输入功率为:P=UI=110×=60W,所以A错误.
B、电动机的发热功率为:P热=I2r=( )2×4.4=1.3W,所以B错误.
C、电动机消耗的总功率等于电动机的输入功率为: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正确.
故选:CD.
如图所示,直线b为电源的U-I图象,直线a为电阻R的U-I图象,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的效率分别是( )
正确答案
解析
解:由a图线得到,电阻R==
Ω=1Ω,
由b图线得到,电源的电动势为E=3V,短路电流为I短=6A,内阻为r==
Ω=0.5Ω,
用该电源和该电阻组成闭合电路时,电路中电流为I==2A,路端电压为U=E-Ir=2V,
则电源的输出功率为P=UI=4W,电源的效率为η==
≈67%.
故选:BD.
(2015秋•德州期末)如图所示,一电动机与一电阻R串联接在电源上,电源电动势E=20V,内阻r=1Ω,电阻R=9Ω.闭合电键S后,用理想电压表测出电动机两端的电压为10V,已知电动机线圈电阻为RM=1Ω,则下列选项正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据闭合电路欧姆定律得回路中的电流 I==
A=1A,则通过R的电流为1A.故A错误;
B.电动机消耗的功率即输入功率为 P入=UI=10W,故B错误;
C.电动机发热消耗的功率 P消=I2RM=1×1=1W,电动机输出功率为P出=UI-I2RM=(10×1-12×1)W=9W,故C错误,D正确.
故选:D
如图所示,一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上,电源电动势E=30V,内阻r=1Ω,用理想电压表测出电动机两端电压U=10V,已知电动机线圈电阻RM=1Ω,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A.根据欧姆定律得回路中的电流 I==2A,故A正确;
B.电动机发热消耗的功率P消=I2RM=4×1=4W,电动机的输入功率为P入=UI=20W,故B正确,C错误;
D.P出=UI-I2RM=(10×2-22×1)W=16W,故D错误.
故选:AB.
一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图13甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0Ω,则外接一只电阻为95.0Ω的灯泡,如图乙所示,发电机线圈内阻每分钟产生的焦耳热为多少?
正确答案
解析
解:由甲图知电压峰值为220V,所以有效值为220V,
根据闭合电路欧姆定律得:
电流 =
=2.2A
发电机线圈内阻每分钟产生的焦耳热为 Q=I2Rt=2.22×5×60=1452J
答:发电机线圈内阻每分钟产生的焦耳热为1452J.
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