2019高考物理三轮冲刺 大题提分 大题精做9 电功 电功率.docx

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URUUV(160110)V50V流过电阻R的电流IRA5A即通过电动机的电流，IMIR5A。(2)电动机的分压UMUV110V输入电动机的功率P电IMUM550W。(3)电动机的发热功率P热Ir20W电动机输出的机械功率P出P电P热530W又因P出mgv，所以m53kg。2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，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R0.5 当接U2.0 V电压时，电流I1.0 A，故输入电功率P电UI2.01.0 W2.0 W消耗热功率P热I2R1.020.5 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 W1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，测得它可以将重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：IPU50100A0.5A根据焦耳定律：P热I2r根据以上可得电动机内阻：r1005240。（2）白炽灯泡正常工作时的电流为：ILPLUL30100A0.3A所以分流电阻R上应流过的电流为IRI-IL0.5-0.30.2A根据欧姆定律，分流电阻R的阻值应为RUIR1000.2500。2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】 (1)由题，电源电动势E6V，电源内阻r1，当将重物固定时，电压表的示数为5V，则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为IE-Ur6-511A电动机的电阻RMU-IRI5-1312(2)当重物匀速上升时，电压表的示数为U5.5V，电路中电流为IE-Ur0.5A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PUMI40.52W根据能量转化和守恒定律得UMImgv+I2R代入解得，v1.5m/s(3)匀速提升重物3m所需要的时间thv31.52s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，S2、S3断开时，电流表示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5 A，且电动机的内阻rM1 ；当S3闭合，S1、S2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：RUI11262其发热功率：PI1U126W72W（2）电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律：I2UI22rM+P输出所以：I2U-I22rMI2U512-52151258.3%（3）电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律：P化学I3U-I32rA所以：P化学(124-422)W 16W4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：PU2R122818W（2）由题图知，室温时电阻R1，由TTRR得：TRRT813002400K（3）电阻的电压为：U20-128V电阻的电流为：IUR1281.5A串联电路电阻为：RxUI81.55.33；（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121A12A。5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 V12 W”字样的小灯泡L。现将一质量kg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，电动机正常工作，其额定电压为6 V，电动机带动传送带以v4m/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/s2。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-UL-UM14V-6V-6V2V电流IU内rPLUL即2r126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：amgcos-mgsinm0.4m/s2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：x1v22a4220.4m20mL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；t1va40.4s10s相对位移为：S相x传-x1vt1-12vt112vt112410m20m所以由功能关系得电动机输出能量：E电W传+mgcosS相100J。