- 恒定电流
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某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内,如图所示,根据图线可知下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电源内部的发热功率Pr=I2r,Pr-I图象是抛物线,而且是增函数,则反映Pr变化的图线是c.故A正确.
B、直流电源的总功率PE=EI,P-I图象的斜率等于电动势E,则有E==
=4V.故B错误.
C、图中I=2A时,电源内部的发热功率Pr与电源的总功率相等,则有Pr=I2r,得到r==
Ω=2Ω.故C正确.
D、当电流为0.5A时,根据闭合电路欧姆定律得:I=,代入解得R=6Ω.故D正确.
故选:ACD
一台直流电动机,线圈电阻为0.5Ω,接到12V的电源上时,通过的电流为3A.这台电动机工作10s消耗多少电能?有多少电能转化为机械能?
正确答案
解析
解:电动机的电压为12V,电流为3A,电动机工作10s,消耗的电能:
W=UIt=12×3×10=360J;
产生的热量:Q=I2Rt=32×0.5×10=45J;
根据能量守恒定律,输出的机械能为:
E机=W-Q=360J-45J=315J
答:这台电动机工作10s消耗360J的电能,有315J的电能转化为机械能.
如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=1Ω,当接入固定电阻R=4Ω时,电路中标有“3V 6W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作,求:
(1)电路中的电流强度?
(2)电动机的额定工作电压?电动机的输出功率?
(3)电源的总功率?
正确答案
解析
解:(1)灯泡正常发光,电路流I=IL==
=2(A);
(2)电动机的额定工作电压UM=E-I(R+r)-UL1=20-2(4+1)-3=7(V),
电动机的输出功率P输=U2I-I2r′=7×2-22×0.5=12(W)
(3)电源的总功率P总=EI=20×2=40(W);
答:(1)电路中的电流强度为2A.
(2)电动机的额定工作电压为7V,电动机的输出功率为12W.
(3)电源的总功率为40W.
如图所示为电动机提升重物的装置,电动机线圈的电阻为r=1Ω,电动机两端电压为5V,电路中的电流为1A,物体A重20N.忽略一切摩擦,求:
(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少?
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少?
(3)10s内电动机可以把重物匀速提升多高?
(4)这台电动机的机械效率是多少?
正确答案
解析
解:(1)根据焦耳定律,热功率为P热=I2r=12×1W=1W.
(2)输入功率等于P入=IU=1×5W=5W,
输出功率等于P出=P入-PQ=5W-1W=4W;
(3)电动机的输出功率用来提升重物在10s内,有:
P出t=mgh.
解得:
h==2m.
(4)机械效率η=×100%=
100%=80%.
答:(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为1W;
(2)电动机输入功率为5W,输出功率为4W;
(3)10s内电动机可以把重物匀速提升2m;
(4)这台电动机的机械效率是80%.
汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A,若电源电动势为12.5V,内阻为0.05Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了______W.
正确答案
43.2
解析
解:电动机不启动时,灯泡的电压为电源路端电压,设为UL,电动机启动后灯泡电压仍为路端电压,设为UL′.
由欧姆定律得 I=求得R=1.2Ω,灯泡消耗功率为PL=EI-I2 r=120W;
电动机启动后,路端电压UL′=E-I′r=9.6V,灯泡消耗电功率为PL′==
=W=76.8W.
所以灯泡功率降低了△P=120W-76.8W=43.2W;
故答案为:43.2W
历史上,通过实验得到“电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟电阻值及通电时间成正比”这一结论的科学家是______(选填“焦耳”或“欧姆”).
在额定电压相同的电热器中,功率越大,其电阻值越______(选填“大”或“小”).
正确答案
焦耳
小
解析
解;焦耳得出的电流发热的基本规律为:电流通过导体产生的热量跟电流的平方,电体的电阻及通电时间成正比;根据P=知额定电压相同的电热器中,功率越大,其电阻值越小.
故答案为:焦耳,小
用一个额定电压为U=12V的灯泡做实验,测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化图象如图所示.求:
(1)在正常发光时,灯泡的电功率为多大?
(2)将灯泡与一电动机串联后接到U′=20V电源上,电动机内阻为R′=0.8Ω,灯泡恰好正常发光,电动机发热功率为多少?电动机输出机械功率为多少?
正确答案
解析
解:(1)正常发光时U=12V,由图读出R=8Ω
则有:P==18W
(2)灯泡正常发光时,流过灯泡的电流为:
I=
发热功率为:PQ=I2r=1.52×0.8=1.8W;
电动机两端的电压为:U=U总-UL=20-12=8V;
UI=I2r+P出
解得:P出=10.2W;
答:(1)在正常发光时,灯泡的电功率为18W;
(2)电动机的发热功率为1.8W,输出功率为10.2W.
(2015秋•河北校级月考)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、根据闭合电路欧姆定律得回路中的电流 I==
=2A,电源的输出功率 P出=EI-I2r=30×2-22×1=56W.故A正确;
B、电动机的输入功率为 P入=UI=20W,故B正确;
C、由串联电路的特点知,通过电动机的电流等于2A,故C错误.
D、电动机发热消耗的功率 P消=I2RM=22×1=4W,电动机输出功率为 P出=UI-I2RM=(10×2-22×1)W=16W,则电动机的效率 η=×100%=80%.故D正确.
故选:ABD
电源电动势为30v,内阻为1Ω,将它与一个额定电压为6v,额定电功率为12w的灯泡及一台线圈电阻为2Ω的直流电动机串联组成闭合电路,且灯泡正常发光,则电源输出功率为多大?
正确答案
解析
解:小灯泡刚好正常发光,故电流为:I==
=2A;
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;
答:电动机输出的机械功率为36W
一个电热水壶的铭牌上所列的主要技术参数如表所示.根据表中提供的数据,计算出此电热水壶在额定电压下工作时的电功率约为( )
正确答案
解析
解:由铭牌读出额定电压为U=220V,额定电流为I=7A,由P=UI,得:
P=UI=220V×7A=1540W≈1500W
故选:B.
一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E,内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则( )
正确答案
解析
解:A、电动机消耗的电能一部分转化为机械能,一部分转化为热能,不是纯电阻元件,故A正确;
B、电动机消耗的总功率应该用P=IU来计算,所以总功率为IU,电动机消耗的热功率P=I2R,则电动机的输出机械功率P出=UI-I2R;故C正确,BD错误;
故选:AC.
如图所示电路中,已知电源电动势E=12V,内阻r=2.0Ω,R1=15Ω,小灯泡L的额定功率P=3.6W,当开关K闭合后,理想电流表示数为0.4A,此时小灯泡恰好正常发光,求:
(1)小灯泡L的额定电压;
(2)电阻R2的阻值;
(3)电源输出功率.
正确答案
解析
解:(1)R1两端的电压U1=I1R1=15×0.4=6V,
灯泡与R1并联且灯泡正常发光,所以小灯泡L的额定电压U2=U1=6V,
(2)通过灯泡的电流,
干路电流I=I1+I2=0.4+0.6=1A,
路端电压U=E-Ir=12-1×2=10V,
所以R2两端的电压U3=10-6=4V,
则
(3)电源输出功率P=UI=10×1=10W
答:(1)小灯泡L的额定电压为6V;
(2)电阻R2的阻值为4Ω;
(3)电源输出功率为10W.
关于电功W和电热Q的说法,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、非纯电阻中,W=UIt用来求电功;Q=I2Rt用来求电热,但W>Q;只有在纯电阻电路,根据能量守恒电功和电热电相等,电功可用公式W=UIt计算,也可用公式W=I2Rt计算,故A错误;B正确;
C、W=UIt可用于任何电路求总电功;而Q=I2Rt可以适用任何电路求热功,故CD均错误;
故选:B.
如图所示,已知电源的电动势E=10V,内电阻r=1Ω,定值电阻R0=4Ω,滑动变阻器的总阻值R=10Ω.求:
(1)电源的最大输出功率多大?
(2)定值电阻R0消耗的功率的最大值是多大?
(3)滑动变阻器上消耗的功率的最大值是多大?
正确答案
解析
解:当内外电阻相等时电源的输出功率最大,但因定值电阻大于内电阻,这个条件不能成立,只有在滑动变阻器的电阻为0时,输出功率才最大,
即:.
(2)当滑动变阻器阻值为0时,定值电阻的消耗功率最大值与(1)相同,即P=16W
(3)将R0看成电源的内阻,当等效电源的内电阻等于外阻时,R的功率最大.即R=r+R0=4Ω+1Ω=5Ω
根据闭合电路欧姆定律得,I2=
故R的功率的最大值为:PR=I22R=5W
答:(1)电源的最大输出功率16W;
(2)定值电阻R0消耗的功率的最大值是16W;
(3)滑动变阻器上消耗的功率的最大值是5W.
(2015秋•天津期末)有一台电风扇标有“220V,22W”的字样,电动机线圈的电阻是1.0Ω.当电风扇接入220V的电路中,电风扇的热功率是( )
正确答案
解析
解:由P=UI可得,电流为:
I==
A=0.1A
电风扇每分钟产生的热量:
P=I2R=0.12×1=0.01W=1.0×10-2W;
故选:B
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