高二物理题-含电动机电路分析.doc

1一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的30 s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UI0.23 W0.6 W.(2)电动机提升重物的机械功率P机Fv(43/30) W0.4 W.根据能量关系P入P机PQ，得生热的功率PQP入P机(0.60.4)W0.2 W.所生热量QPQt0.230 J6 J.(3)根据焦耳定律QI2Rt，得线圈电阻R5 .2、如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻r=l，当接入固定电阻R=4时，电路中标有“3V, 6W”的灯泡L和内阻RD=0.5的小型直流电动机D都恰能正常工作.试求：(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=202（14）37V 电动机的总功率为P总IUD2714W 电动机的热功率为P热I2RD220.52W所以电动机的输出功率为P出P总P热14212W3如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U12 V，电解槽内阻rA2 ，当S1闭合、S2、S3断开时，电流表A示数为6 A；当S2闭合、S1、S3断开时，A示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合、S1、S2断开时，A示数为4 A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I得R2 ，其发热功率为PRUI1126 W72 W.(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得UI2IrMP输出，所以rM1 .(3)电解槽工作时，由能量守恒定律得：P化UI3IrA所以P化(124422) W16 W.【答案】(1)2 72 W(2)1 (3)16 W4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E6 V，电源内阻r1 ，电阻R3 ，重物质量m0.10 kg，当将重物固定时，电压表的示数为5 V，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，求重物匀速上升时的速度大小(不计摩擦，g取10 m/s2)解析：设电动机内阻为r当将重物固定时I1 ARr5 ，r2 当重物不固定时I0.5 AP出UI2.75 W，PRPrI2(Rr)1.25 W所以重物的功率PP出PRPrmgv，解得v1.5 m/s答案：1.5 m/s5(10分)在图228所示电路中，电源电动势E6 V，内阻r1 .D为直流电动机，其电枢线圈电阻R2 ，限流电阻R3 .当电动机正常工作时，电压表示数为0.3 V求：(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得：I A 0.1 A.(2)由EIrUUD可得电动机两端电压UDEIrU6 V0.11 V0.3 V5.6 V所以电动机输入的电功率P入UDI0.56 W.电动机的发热功率P热I2R0.02 W.电动机的输出功率P出P入P热0.54 W.答案：(1)0.1 A(2)0.56 W0.02 W0.54 W6如图所示电路，电炉电阻R119 ，电动机电阻R20.5 ，电源内阻r1 .当开关S断开时，电炉消耗的电功率为475 W，S接通、电动机正常运转后，电炉消耗的电功率为304 W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I A5 A，由此可解得电源电动势EI(R1r)5(191) V100 V.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I1A4 A.路端电压UI1R1419 V76 V.由I A24 A可知，电动机支路的电流I2(244) A20 A.电动机输入的电功率P2I2U2076 W1 520 W；电动机中的热功率P耗IR22020.5 W200 W；因此电动机转化为机械能的功率P机I2UIR21 320 W.答案：1 320 W7. 如右图所示，电源的电动势是 6 V，内电阻是 0.5 ，小电动机M的线圈电阻为0.5 ，限流电阻R0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I A1 A.电源的功率 P电EI61 W6 W电源的输出功率P出P电I2r6 W0.5 W5.5 W.(2)电动机消耗的功率PMIUMI(EIrUR0)2.5 W电动机输出的机械功率P机PMI2r2.5 W0.5 W2 W.【答案】(1)6 W5.5 W(2)2.5 W2 W8如下图所示，电源电动势为12 V，内电阻为r1 ，R11 ，R26 ，电动机线圈电阻为0.5 ，若开关闭合后通过电源的电流为3 A，则R1上消耗的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少？解析：R1上消耗的功率P1I2R191 W9 W电动机两端的电压UEI(R1r)12 V3(11) V6 V通过R2的电流为I1 A1 A通过电动机的电流为I2II12 A故电动机消耗的电功率为P2I2U26 W12 W.答案：9 W12 W9规格为“220 V,36 W”的排气扇，线圈电阻为40 ，求：(1)接上220 V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12解析：(1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为I A0.16 A ，发热功率为P热I2R(0.16)240 W1 W.转化为机械能的功率为P机PP热36 W1 W35 W.(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 A5.5 A，电动机消耗的功率即电功率等于发热功率P电P热UI2205.5 W1 210 W.答案：(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W10如图所示，已知电源电动势E20 V，内阻r1 ，当接入固定电阻R4 时，电路中标有“3 V,6 W”的灯泡L和内阻RD0.5 的小型直流电动机D都恰能正常工作试求：(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IPL/UL A2 A.(2)由闭合电路欧姆定律可求得，电动机的额定电压为UDEI(rR)UL20 V2(14) V3 V7 V.(3)电动机的总功率为P总IUD27 W14 W电动机的热功率为P热I2RD220.5 W2 W所以电动机的输出功率为P出P总P热14 W2 W12 W.答案：(1)2 A(2)7 V(3)12 W11如图所示，电源电动势为E30 V，内阻为r1 ，电灯上标有“6 V，12 W”字样，直流电动机线圈电阻R2 .若电灯恰能正常发光，求电动机输出的机械功率 解析：由电灯恰能正常发光知：I A2 A.则电动机两端电压UEIrU灯22 V.所以电动机的输出功率PUII2R36 W.答案：36 W 12如图所示，电源的电动势E110 V，电阻R121 ，电动机的电阻R00.5 ，开关S1始终闭合。当开关S2断开时，电阻R1的电功率是525 W；当开关S2闭合时，电阻R1的电功率是336 W，求：(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 (2)26 A1 606 W解析：(1)电键S1闭合，R1的电功率525 W，U1105 V。，则r 1 。(2)电键S2闭合时，336 W，U184 V。流过电源电流I A26 A。通过电动机的电流IMIIR1(26)A22 A电动机的输入功率P入U1IM8422 W1 848 W电动机的输出功率P出P入IR01 848 W2220.5 W1 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 m50 kg，电源提供的电压U110 V，不计一切摩擦当电动机以v0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I5.0 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m20 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/s2) 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：UII2Rmgv解得：R 4.0 .(2)由UII2Rmgv得v m/s2.25 m/s.答案(1)4.0 (2)2.25 m/s