高二物理题含电动机电路分析

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1、1.一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A。在30s内可使该物体被匀速提升3m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：电动机的输入功率；(2)在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻。解析：(1)电动机的输入功率P入=UI=0.2X3W=0.6W.(2)电动机提升重物的机械功率P机=Fv=(4X3/30)W=0.4W.根据能量关系P入=P机+Pq,得生热的功率Pq=P入一P机=(0.60.4)W=0.2W.所生热量Q=PQt=0.2X30J=6J.(3)根据焦耳定律Q=I2Rt,得线圈电阻R=旨=02260.56W

2、的灯泡L和内阻Rd=0.5的小型直流电动机(1)电路中的电流大小；(2)电动机的额定电压；(3)电动机的输出功率.19(12分)灯泡L正常发光，电路中的电流为由闭合电路欧姆定律可求得，电动机的额定电压为Ud=EI(r+R)Ul=202X(1+4)-3=7V电动机的总功率为P总=IUD=2X7=14W=2W所以电动机的输出功率为P出=P总一P热=142=12W3.如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U=12V,电解槽内阻rA=2Q,当Si闭合、S2、S3断开时，电流表A示数为6A;当S2闭合、S、&断开时，A示数为5A,且电动机输出功率为35W;当工闭合、&、S2断开时，A示数

3、为4A.求:(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)电动机的内阻是多少？(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少?【解析】(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律仁葭得R= U=2其发热功率为 Pr =5UIi=12X6W=72W.2UI2-P输出(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得UI2=I2m+P输出，所以M=I212X53522Q=1Q.5(3)电解槽工作时，由能量守恒定律得：P化=UI3I2rA所以P化=(12X442X2)W=16W.【答案】(1)2Q72W(2)1Q(3)16W4 .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E=6V,电源内阻r=1Q5.5

4、 V,求重物匀速上升时的电阻R=3Q重物质量m=0.10kg,当将重物固定时，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，电压表的示数为速度大小(不计摩擦，g取10m/s2).解析：设电动机内阻为r当将重物固定时I=EU=1ArR+r=U=5Q,r=2当重物不固定时I=E二U=0.5AIrP出=UI=2.75W,PR+Pr=I(R+r)=1.25W所以重物的功率P=P出一诔一Pr=mgA解得v=1.5m/s答案：1.5m/s苴求:5 .(10分)在图228所示电路中，电源电动势E=6V,内阻r=1.D为直流电动机,电枢线圈电阻R=20,限流电阻R=3当电动机正常工

5、作时，电压表示数为0.3V.(1)通过电动机的电流是多大?(2)电动机输入的电功率、转变为热量的功率和输出机械功率各是多少？解析：(1)通过电动机的电流I与流过限流电阻R的电流相同，由I=U得：I=0.3A=0.1A.R3(2)由E=Ir+U+UD可得电动机两端电压UD=E-Ir-U=6V-0.1XV-0.3V=5.6V所以电动机输入的电功率P入=UDI=0.56W.电动机的发热功率P热=I2R=0.02W.电动机的输出功率P出=P入一P热=0.54W.答案：(1)0.1A(2)0.56W0.02W0.54W6 .如图所示电路，电炉电阻R1=190,电动机电阻R2=0.50电源内阻r=1当开关

6、S断开时，电炉消耗的电功率为475W,S接通、电动机正常运转后，电炉消耗的电功率为304W.求电动机转化为机械能的功率.解析：S断开时外电路为纯电阻电路，电路中电流仁源二展A = 5 A，由此可解得电源电动势E=I(Ri+r)=5X(19+1)V=100V.S接通后外电路有两个支路，除纯电阻负载R1支路外，另一支路负载为电动机，R1支路中的电流I1=qR1=719八=4A.路端电压U=IiRi=4X19V=76V.由I=EU=100：76a=24A可知，电动机支路的电流12=(24r14)A=20A.电动机输入的电功率P2=l2U=2076W=1520W;电动机中的热功率P耗=I2R2=202

7、X0.5W=200W;因此电动机转化为机械能的功率P机=I2Ui2r2=1320W.答案：1320W7.如右图所示，电源的电动势是6 V,内电阻是限流电阻R为3 若电压表的示数为 3 V,试求:(1)电源的功率和电源的输出功率；(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率.【解析】(1)由题意和部分电路欧姆定律可知1 =电源的功率 P电=EI = 6X1 W=6 W电源的输出功率0.5 R小电动机M的线圈电阻为0.5 RUR0 3o = A A = 1 A.R03P 出=P 电I2r=6 W 0.5 W = 5.5W.(2)电动机消耗的功率Pm=IUm=I(EIrUR。)=2.5W电动机输出的

8、机械功率P机=Pm12r=2.5W-0.5W=2W.【答案】(1)6W5.5W(2)2.5W2W8.如下图所示，电源电动势为12V,内电阻为r=1QR1=1QRz=6Q,电动机线圈电阻为0.5Q若开关闭合后通过电源的电流为3A,则R1上消耗的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少?th中解析：R1上消耗的功率P1=I2R=9X1W=9W电动机两端的电压U=E-I(R1+r)=12V-3X(1+1)V=6V通过R2的电流为l1=U=fA=1A通过电动机的电流为I2=I-I1=2AR26故电动机消耗的电功率为P2=l2U=2X6W=12W.答案：9W12W9.规格为“220V,36W的排气扇，线圈

9、电阻为400求：(1)接上220V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率.一.P3612.解析：(1)排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为I=U=220A=0.16A,发热功率为P热=I2R=(0.16)2X40W=1W化为机械能的功率为P机=PP热=36W-1W=35W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻用电器，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I=R=220A=5.5A,电动机消耗的功率即电功率等于发热功率.P电=P=UI=220X5.5W=1210W.答案：(1)35W1W(2)1

10、210W1210W10.如图所示，已知电源电动势 E = 20 V, 中标有“3 V,6 W的灯泡L和内阻Rd=0.5 (1)电路中的电流大小；(2)电动机的额定电压；(3)电动机的输出功率.解析：(1)灯泡L正常发光，电路中的电流为内阻r=1 Q当接入固定电阻 R= 4 时，电路 皿小型直流电动机 D都恰能正常工作.试求：I = Pl/Ul=| A = 2 A.3fl(2)由闭合电路欧姆定律可求得，电动机的额定电压为Ud=ET(+R)Ul=20V2%1+4)V-3V=7V.(3)电动机的总功率为P总=IUd=2X7W=14W电动机的热功率为P热=I2Rd=220.5W=2W所以电动机的输出功

11、率为P出=P总一P热=14W-2W=12W.答案：(1)2A(2)7V(3)12W11 .如图所示，电源电动势为E=30V,内阻为r=1Q电灯上标有“6V12W”字样，直流电动机线圈电阻R=2若电灯恰能正常发光，求电动机输出的机械功率.P12解析：由电灯恰能正常发光知：I=U=162A=2A.则电动机两端电压U=E-Ir-U灯=22V.所以电动机的输出功率P=UII2R=36W.答案：36W12 .如图所示，电源的电动势E=110V,电阻R1=21Q,电动机的电阻R0=0.5Q,开关S1始终闭合。当开关S2断开时，电阻R1的电功率是525W;当开关S2闭合时，电阻R1的电功率是336W,求：W

12、i(1)电源的内电阻；(2)当开关S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。9 .答案：(1)1 Q (2)26 A 1 606 W一 、一人 ,一U2解析：(1)电键S1闭合，R1的电功率525 W = , U1 = 105 VoN I OQE-Ui_Ui r = Ri E-Ui Ri110-105 包U1(2)电键S2闭合时,105336 w=5= 84 Vo流过电源电流I =E-Ui110-841 A=26 Ao通过电动机的电流84Im=I-IRi = (26 2pA= 22 A 电动机的输入功率 P入=Ui mI= 84X22 W =1 848 W电动机的输出功率P出 = P 入iM

13、ro=i 848 W 222X0.5 W= 1 606 W。14. (16分)某一直流电动机提升重物的装置如图7所示，重物的质量 m=50 kg,电源提供的电压U = 110 V,不计一切摩擦.当电动机以 v = 0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I = 5.0 A,(1)由此可知电动机线圈的电阻R是多少?(2)用此电动机提升质量为 m=20 kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少?(g 取 10 m解析(1)由题意可知，电动机输入的电能一部分转化为线圈的内能，一部分对外输出转化为被提升重物的机械能，由能量的转化和守恒定律可得：UI=I2R+ mgv解得:Q= 4.0Umgv_11050X10X0.9R=LF=CT52)2UI-I2R110X552X4.0由UI=IR+mgv得v=9nx1nm/s=2.25m/s.mg20入10答案(1)4.0Q(2)2.25m/s