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选修3-1 恒定电流 §5焦耳定律(二)学案

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2009-9-6 切换到繁體中文

§5焦耳定律

【典型例题】

【例1】将A、B两个白炽灯接入电路,关于这两只灯泡的发光情况,正确的说法是( D  )

A、若A灯中的电流比B灯大,则A灯一定比B灯亮

B、若A灯两端的电压比B灯大,则A灯一定比B灯亮

C、若电流对A灯做的功比B灯多,则A灯一定比B灯亮

D、若A灯消耗的电功率比B灯大,则A灯一定比B灯亮

【解析】白炽灯是利用电流的热效应工作的,而灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,只有通过灯泡的电流大,灯泡两端的电压大,不能得到灯泡实际功率大这一结论,电流做功多,同样不能确认实际功率大。

【答案】D

【例2】额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8 ,正常工作时,电动机每秒放出的热量为为1280J,则电动机正常工作时的电流强度为多大?每秒有多少焦的电能转化成机械能?

【解析】电动机电路为非纯电阻电路,输出电动机的电功率,一方面转化为机械功率输出,另一方面转化为线圈电阻的发热功率,正常工作时,通过线圈的电流即为正常工作电流,由焦耳定律Q= I2Rt得

1280=I2×0.8×1 

解得I=40A

由能量转化和守恒得P输入=P+P

P=UI-I2R=8800-1280=7520J

【例3】某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方运动。电动机的最大输出功率为4.9kW,不载人时测得电动机中的电流为5A,若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是多少?(设人的平均质量为60kg,g=10m/s2

【解析】因为电动机有最大输出功率,这就决定了自动扶梯载人也有最大限额。从功率关系来看,电动机的输出功率,⑴提供扶梯自身运动所需功率;⑵转化为扶梯上的人以恒定速率向上所需的功率。

设:可同时乘载的最多人数为n人,此时电动机处于最大输出功率状态,扶梯本身向上运动所需功率为:P1=IU=5×380W=1900W=1.9kW

电动机的最大输出功率为P,n个人以恒定速率v=0.4m/s随扶梯向上运动所需功率为:P2=P-P1=(4.9-1.9)kW=3.0kW

所以,载人的最多人数是:

注意:扶梯对人的支持力竖直向上,而人的运动方向与水平面有一夹角θ,故克服重力的功率为 ,而不是

【基础练习】

一、选择题:

1、在下列用电器中,那些属于纯电阻用电器:(   )

A、电扇和电吹风        B、白炽灯、电烙铁和电热毯

C、洗衣机和电冰箱      D、电解槽

2、关于电功,下列说法中正确的有:(   )

A、电功的实质是电场力所做的功

B、电功是电能转化为其他形式能量的量度

C、电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大

D、电流通过电动机时的电功率和热功率相等

3、在某段电路中,其两端电压为U,通过的电流为I,通电时间为t,若该电路电阻为R,则关于电功和电热的关系,下列结论正确的是( )

A、在任何电路中,电功UIt=I2Rt 

B、在任何电路中,电功为UIt,电热为I2Rt

C、在纯电阻电路中,UIt=I2Rt

D、在非纯电阻电路中,UIt≥I2Rt

4、若A灯标有“220V 60W”,B灯标有“220V 100W”,把两灯接入电路中,下列说法中正确的是(    )

A、当通过两灯的电流相等时,A灯比B灯亮

B、当通过两灯的电流相等时,B灯比A灯亮

C、当加在两灯的电压相等时,A灯比B灯亮

D、当加在两灯的电压相等时,B灯比A灯亮

5、为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半,可行的办法是(    )

A、使通过它的电流减半             B、使两端的电压减半

C、使电炉的电阻减半               D、使它两端的电压和电阻均减半

6、有一只灯泡的灯丝断了,通过转动灯泡把灯丝接通,再接入电源后,所发生的现象及其原因是(    )

A、灯丝电阻变小,通过它的电流变大,根据P=I2R,电灯变亮

B、灯丝电阻变大,通过它的电流变小,根据P=I2R,电灯变暗

C、灯丝电阻变小,它两端的电压不变,根据P=U2/R,电灯变亮

D、灯丝电阻变大,它两端的电压不变,根据P= U2/R,电灯变暗

二、填空题:

7、一个电阻为20 的导体,当它每通过3C电量时,电流做功18J,那么此导体两端所加电压为   V,通过3C电量的时间为   s。

8、有一电风扇标有“220V 55W”,若电风扇的电动机线圈电阻为8 ,当它正常工作时,电源供给的电功率是   W,转化为风的电功率是   W,电动机的发热功率是   W。

9、设通过某电阻R的电流为I,则对应每一个定向通过R的电子(电荷量为e),电场力所做的功为   。

三、计算题:

10、某滑动变阻器上标有“20Ω、0.2A”的字样,现将固定端A和滑动端P接在3V的电源上,并保持电压不变,如图所示。在P由B端向A端移动的过程中,AP端电阻允许消耗的最大功率是多少?这时AP段的电阻多大?

 

11、一个标有“110V、10W”的灯泡,求:

⑴它的电阻;     

⑵正常工作时的电流;    

⑶如果接在100V的电路中实际功率多大?    

⑷接在220V电压的电路中,它的实际功率多大?会发生什么现象?

 

12、一台直流电动机的额定电压为U=110V,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:

⑴电流所做的功;      

⑵电枢上产生的热量;  

⑶电动机输出的机械能。

【能力提升】

1、在某段电路中,其两端电压为U,通过的电流为I,通电时间为t,那么关于电功和电热的关系错误的是(    )

A、在任何电路中,电功IUt等于电热I2Rt

B、在任何电路中,电功为IUt,电热为I2Rt

C、在纯电阻电路中,IUt=I2Rt

D、在非纯电阻电路中,IUt>I2Rt

2、将一根电阻丝接在某恒定电压的电源两端,电流做功的功率为P。若将金属丝均匀的拉长为原来的两倍后再接入原来的电路中,则它的功率为:(   )

A、4P    B、0.25P     C、16P      D、0.125P

3、在电阻器上除了标明电阻值,还标明额定功率,这是它工作时允许消耗的最大功率,超过这个功率,电阻器就会烧坏,现有一个“100  4W”的电阻器,允许加在这个电阻器上的最大电压为U=   V。允许通过这个电阻器的最大电流为I=   A。当电阻器两端的电压为16V时,它消耗的功率为P=   W。

4、如图所示的电路中,电阻R=10 ,电动机M的线圈电阻r=1 ,加在电路两端的电压U=100V,已知电流表的读数为30A,则通过电动机线圈的电流强度为多少?通电1min,电流对电动机M做的功多少?

 

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