1、第2讲闭合电路欧姆定律一、串、并联电路的特点1.特点对比串联并联电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻。(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和。(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。【自测1】 一个量程为0150 V的电压表，内阻为20 k，把它与一个大电阻串联后接在110 V电路的两端，电压表的读数是5 V。这个外接电阻是()A.240 B
2、.420 k C.240 k D.420 答案B二、电源闭合电路的欧姆定律1.电源(1)电动势定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。计算：在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，E。(2)内阻：电源内部也存在电阻，内电路的电阻叫内阻。2.闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式：I(只适用于纯电阻电路)。(3)其他表达形式电势降落表达式：EU外U内或EU外Ir。功率表达式：IEIUI2r。3.路端电压与负载的关系(1)一般情况：UIRR，当R增大时，U增大。(2)特殊情况当外电路断路时，I0，
3、UE。当外电路短路时，I短，U0。【自测2】 电源的电动势为4.5 V、外电阻为4.0 时，路端电压为4.0 V，若在外电路中分别并联一个6.0 的电阻和串联一个6.0 的电阻，则两种情况下的路端电压分别约为()A.4.3 V3.72 V B.3.73 V4.3 VC.3.72 V4.3 V D.4.2 V3.73 V答案C三、电路中的功率1.电源的总功率(1)任意电路：P总IEIU外IU内P出P内。(2)纯电阻电路：P总I2(Rr)。2.电源内部消耗的功率P内I2rIU内P总P出。3.电源的输出功率(1)任意电路：P出IUIEI2rP总P内。(2)纯电阻电路：P出I2R。(3)纯电阻电路中输
4、出功率随R的变化关系当Rr时，电源的输出功率最大，为Pm。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大。【自测3】 (2020北京市密云区下学期第一次测试)如图1所示，R为变阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势E6 V，当变阻箱阻值为R4 时，闭合开关后，电压表读数U4 V，求：图1(1)电路中的电流I和电源内阻r；(2)电源的输出功率P和效率；(3)试推导说明当R为多大时，电源的输出功率最大。答案(1)1 A2 (2)4 W66.67%(3)见解析解析(1)电路中的电流I0 A1 A根据闭合电路欧姆定律EUIr解得内阻为r 2 。(2)电源的输出功率P输I0
5、U14 W4 W效率为100%100%66.67%。(3)电源的输出功率为PI2RR可知当Rr2 时，电源输出功率最大，即P W4.5 W。命题点一电路的动态分析1.动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。2.电路动态分析的两种方法(1)程序法：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路变化支路。(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。【例1】 (多选)(2020江苏苏北四市第一次调研)智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能
6、，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图2所示的电路。闭合开关，下列说法正确的是()图2A.仅光照变强，小灯泡变亮B.仅光照变弱，小灯泡变亮C.仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮D.仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮答案AC解析仅光照变强，光敏电阻的阻值变小，则总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，A正确；同理分析，仅光照变弱，灯泡变暗，B错误；仅将滑片向a端滑动，接入电路的有效阻值变小，则总电阻变小，总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，C正确；同理分析，仅将滑片向b端滑动，灯泡变暗，D错误。【变式1】 (多选)2020陕西渭南市
7、教学质量检测()如图3所示，电流表示数为I，电压表示数为U，定值电阻R2消耗的功率为P，电容器C所带的电荷量为Q，电源内阻不能忽略。当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，下列说法正确的是()图3A.U增大、I减小 B.U减小、I增大C.P增大、Q减小 D.P、Q均减小答案BC解析当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，接入电路中的电阻减小，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，由路端电压UEIr知U变小，电压表示数减小，电流表示数增大，R2两端电压增大，功率P增大，电容器与变阻器并联，所以电容器两端电压减小，由公式QCU可知，电荷量减小，故B、C正确。命题点二电路中的功率及效率问题1.电源的效率100%100
8、%。2.纯电阻电路P总IE，P出R，100%100%。3.电源的最大输出功率P出IUI2RRP出与外电阻R的函数关系可用如图所示图像表示，由图像可以看出：(1)当Rr时，输出功率最大，Pm。(2)当R“接近”r时，P出增大，当R“远离”r时，P出减小。(3)当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2r2。【例2】 如图4所示，E8 V，r2 ，R18 ，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：图4(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取值应是多大？这时R2的功率是多大？(2)要使R1得到的电功率最大，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多少？这时电源的效率是多大？
9、(3)调节R2的阻值，能否使电源以最大的功率输出？为什么？答案(1)10 1.6 W(2)05.12 W80%(3)不能理由见解析解析(1)将R1和电源等效为一新电源，则新电源的电动势EE8 V，内阻rrR110 ，且为定值。利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当R2r10 时，R2有最大功率，即P2max W1.6 W。(2)因R1是定值电阻，所以流过R1的电流越大，R1的功率就越大。当R20时，电路中有最大电流，即Imax0.8 A，R1的最大功率P1maxIR15.12 W，这时电源的效率100%80%。(3)不能。因为即使R20，外电阻R1也大于r，不可能有的最大输出功率。【变式2
10、】 (多选)如图5所示，电源电动势E6 V，小灯泡L的规格为“3 V0.9 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R8 时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R02 。则()图5A.电源内阻为2 B.电动机正常工作的电压为3 VC.电动机输出的机械功率为0.54 W，其效率为75%D.电源的效率约为75%答案AC解析小灯泡正常发光时的电阻RL10 ，流过小灯泡的电流I0.3 A，当开关S接1时，R总20 ，电源内阻rR总RLR2 ，选项A正确；当开关S接2时，灯泡正常发光，电路中的电流与开关S接1时的电流相同，所以电动机的正常工作电压U机EI(RL
11、r)2.4 V，选项B错误；电动机的输入功率P入U机I0.72 W，而它的热功率P热I2R00.18 W，则它输出的机械功率P机出P入P热0.54 W，电动机的效率机100%100%75%，选项C正确；电源的效率100%100%90%，选项D错误。命题点三对电源UI图线的理解和应用电源的UI图像与电阻的UI图像比较电源UI图像电阻UI图像图形物理意义电源的路端电压随电路中电流的变化关系电阻两端的电压随电阻中电流的变化关系截距与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流过坐标原点，表示电流为零时电阻两端的电压为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外
12、电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同表示电阻的大小，每一点对应的比值均等大斜率的绝对值电源内阻r电阻大小【例3】 (2020安徽安庆市期末质量监测)某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系图如图6所示。用此电源和电阻R1、R2组成电路。R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大，可采用的接法是()图6A.将R1单独接到电源两端B.将R1、R2并联后接到电源两端C.将R1、R2串联后接到电源两端D.将R2单独接到电源两端答案A解析根据闭合电路欧姆定律得UEIr知，I0时，UE，图像的斜率等于r，则由电源的UI图线得到：电源的电动势为E3 V，内
13、阻为r0.5 。由电阻的伏安特性曲线求出R10.5 、R21 。R1单独接到电源两端时，两图线的交点表示电路的工作状态，可知，电路中的电流为3 A，路端电压为1.5 V，则电源的输出功率为P出11.5 V3 A4.5 W；同理，当将R1、R2串联后接到电源两端，利用欧姆定律可得电路电流I串1.5 A，此时电源的输出功率P串I(R1R2)3.375 W；两电阻并联时，利用欧姆定律可得电路电流I并3.6 A，此时电源的输出功率P并EI并Ir4.32 W；R2单独接到电源两端输出功率为P出22 V2 A4 W。所以将R1单独接到电源两端时电源的输出功率最大，故A正确，B、C、D错误。【变式3】 (2
14、0211月湖南普高校招生适应性考试，4)有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U与电流I的关系图象分别如图7(a)、(b)、(c)、(d)所示。将一个6 的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是()图7A.甲电源 B.乙电源C.丙电源 D.丁电源答案D解析UI图象的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知丁电源内阻r最小，再由P()2R知，r越小，定值电阻消耗的功率越大，故选D。命题点四含电容器电路的分析1.电路简化把电容器所在的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。2.电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。(2)电容器所在
15、的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导线。3.电容器的电荷量及变化(1)利用QCU计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2。(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|。(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1Q2。【例4】 (2020全国卷，17)图8(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是()图8答案A解析由图(b)可知，在01 s时间内，电容器两极板之间电压为零，说明电容器没有充放电，电路中没有电
16、流，根据欧姆定律可知电阻R两端电压为零；在12 s时间内，电容器两极板之间电压均匀增大，根据IC可知电路中有恒定电流对电容器充电，则电阻R两端电压恒定；在23 s时间内，电容器两极板之间电压恒定且不为零，说明电容器带电荷量不变，电路中没有电流，电阻R两端电压为零；在35 s时间内，电容器两极板之间电压均匀减小，说明电容器均匀放电，则电路中有反方向恒定电流，且电流小于充电电流，电阻R两端电压反向恒定，且电压小于充电时两端电压，所以电阻R两端电压UR随时间t变化的图像正确的是A。【变式4】 (2016全国卷，17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图9所示电路。开关S断开且
17、电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()图9A. B. C. D.答案C解析S断开时等效电路如图甲所示，甲乙电容器两端电压为U1RES闭合时等效电路如图乙所示，电容器两端电压为U2RE由QCU得，故选项C正确。【变式5】 (2020河南省顶尖名校4月联考)如图10所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是()图10A.只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功
18、率变大，电阻R3中有向上的电流B.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D.若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动答案A解析逐渐增大R1的光照强度，R1的电阻减小，回路总电阻减小，回路总电流增大，根据PUII2R可知R0上消耗的电功率变大，同时，R2上端电阻两端电压也增大，则电容器两端电压增大，根据C可知电荷量增加，则R3中有向上的电流，故A正确；恒定电路中电容器所在支路相当于断路，滑动R3的滑片不改变电路通电情况，不会发生任何变化，故B错误；调节R2的滑动端向
19、下移动时，回路总电阻不发生变化，电压表测的路端电压也不发生变化，示数不变，但是电容器两端分得的电压增大，电场强度增大，电场力大于重力，带电微粒向上运动，故C错误；若断开开关S，则电容器在与R2、R3组成的电路中放电，电荷量减少，电压减小，电场力减小，带电微粒向下运动，故D错误。命题点五电路故障分析1.故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零。(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零。2.检测方法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路。(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分
20、电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置。在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程。(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路。在运用欧姆表检测时，被检测元件应从电路中拆下来。(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。【例5】 如图11所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是()图11A.R1短路 B.R2断路C.R2短路 D.R3短路答案D解析A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律
21、可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误；因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的。观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，故选项A、C错误，D正确。课时限时练(限时：40分钟)对点练1电路的动态分析1.(多选)(2020江苏扬州市5月调研)如图1所示的电路，R1为定值电阻，R2为热敏电阻(温度升高，电阻减小)，电源的电动势为E，内阻为r。闭合开关，当环境温度升高时，下列说法正确的有()图1A.电压表示数增大B.电流表示数减小C
22、.有电流向下流过A点D.电压表和电流表示数变化量之比保持不变答案CD解析当环境温度升高时，则R2减小，总电阻减小，总电流变大，则电流表示数变大，内阻和R1两端电压变大，则R2电压减小，即电压表读数减小，选项A、B错误；由于电容器两端电压减小，可知电容器放电，则有电流向下流过A点，选项C正确；由于UEI(R1r)，则R1r，即电压表和电流表示数变化量之比保持不变，选项D正确。2.(2020北京市平谷区第二次模拟)恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流能始终保持不变。如图2所示的电路中电源是恒流源，当滑动变阻器滑动触头P从最右端向最左端移动时，下列说法中正确的是()图2A.R0上的电压变小B.R2上
23、的电压变大C.恒流源输出功率保持不变D.R1的电功率增大答案B解析电源输出电流不变，触头P由图示位置向左移动时，接入电路的电阻变大，则总电阻也变大，而电源输出电流不变，由闭合电路欧姆定律可知，并联部分电压增大，所以R2上的电压变大，R2是定值电阻，所以通过R2的电流变大，总电流不变，则通过R1电流减小，所以R1的电压减小，R1的电功率减小，R0上的电压变大，故A、D错误，B正确；恒流源输出功率PUI，而U增大，I不变，则P增大，故C错误。对点练2电路中的功率和效率问题3.(2020北京市东城区上学期期末)如图3所示，当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知电源电动势为E，
24、内阻为r，指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则()图3A.电动机的额定电压为IRB.电动机的输出功率为IEI2RC.电源的输出功率为IEI2rD.整个电路的热功率为I2(R0 R)答案C解析电动机的额定电压为EIR0Ir，选项A错误；电动机的输出功率为I(EIR0Ir)I2R，选项B错误；电源的输出功率为IEI2r，选项C正确；整个电路的热功率为I2(R0 Rr)，选项D错误。4. (多选)某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图4所示的实验电路。闭合开关，并调节滑动变阻器R的阻值，使电动机不转动，此时电流表和电压表的示数分别为I1和U1。重新调节R的阻值，使电动
25、机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为I2和U2。则()图4A.这台电动机的线圈电阻为B.这台电动机正常运转时线圈的发热功率为U1I1C.这台电动机正常运转时的输出功率为U2I2ID.这个电源的内阻为答案AC解析电动机不转动时满足欧姆定律，电动机的线圈电阻r0，故A正确；电动机正常转动时的发热功率为P1Ir0，故B错误；这台电动机正常运转时输入功率为P2U2I2，所以输出功率为P3P2P1U2I2I，故C正确；若滑动变阻器的阻值R恒定不变，则根据闭合电路欧姆定律可知EU1I1(rR)，EU2I2(rR)，解得rR，由于滑动变阻器的阻值变化，且不知道具体是多少，所以电源内阻不等于，故D错误。
26、对点练3对电源UI图线的理解和应用5.(多选)如图5所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是 ()图5A.电源的电动势为50 VB.电源的内阻为 C.电流为2.5 A时，外电路的电阻为15 D.输出功率为120 W时，输出电压是30 V答案ACD解析电源的路端电压和电流的关系为UEIr，显然直线的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出E50 V，r 5 ，A正确，B错误；当电流为I12.5 A时，回路中电流I1，解得外电路的电阻R外15 ，C正确；当输出功率为120 W 时，由题图中PI关系图线看出
27、对应干路电流为4 A，再从UI图线读取对应的输出电压为30 V，D正确。6.(多选)如图6所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则()图6A.R1接在电源上时，电源的效率高B.R2接在电源上时，电源的效率高C.R2接在电源上时，电源的输出功率大D.电源的输出功率一样大答案AC解析电源的效率100%100%100%，当R1与R2分别接到电源上时，UR1UR2，故R1接在电源上时，电源的效率高，A正确，B错误；由题图可知，R2与电源的内阻相等，R1R2，所以R2接在电源上时，电源的输出功率大，C正确，
28、D错误。对点练4含电容器电路的分析7.(多选)(2020广东珠海市质量监测)如图7所示，直流电路中，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻，其阻值随光照增强而减小。当开关S闭合，电容器两板间的M点的带电液滴恰好能保持静止。现用强光照射电阻R3时()图7A.电源的总功率减小 B.A板的电势降低C.液滴向上运动 D.电容器所带电荷量增加答案CD解析电路稳定时电容器两板间的电压等于R1两端的电压，当用强光照射光敏电阻R3时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，电源的总功率PEI变大，故A错误；R1两端的电势差增大，又因为R1下端接地，电势为零，所以R1上端电势升高，A板的电势也升高，故B错误；R1两端
29、的电压增大，电容器两板间的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的电场力增大，液滴向上运动，故C正确；电容器两板间的电压增大，电容不变，由QCU知电容器所带电荷量增加，故D正确。8.2020河南省九师联盟模拟(二)如图8所示的电路中，AB和CD为两个水平放置的平行板电容器，AB板间有一点P，闭合开关S，待电路稳定后将开关断开。现将一有机玻璃板(图中未画出)插入CD板间，则下列说法正确的是()图8A.CD平行板电容器的电容减小B.P点电势降低C.A、B两板间的电场强度增大D.电阻R中有向右的电流答案B解析将玻璃板插入CD板间，则相对介电常数r增大，其他条件不变，由C可知，CD平行板电容器的电容增大
30、，故A项错误；QABCABU，QCDCCDU，Q总QABQCD(CABCCD)U，所以断开开关后，两电容器总电荷量不变，由于CD电容器的电容增大，电容器两板间电势差均变小，由E可知，AB板间电场强度变小，则P点与B板间的电势差变小，因为B板接地电势始终为零，则P点电势降低，故B项正确，C项错误；由于插入玻璃板的过程中，电容器两板间电势差变小，则AB电容器放电，电阻R中有向左的电流，故D项错误。9.(2020四川雅安市上学期一诊)“世纪工程”港珠澳大桥已于2018年10月24日9时正式通车，大桥主桥部分由约为6.7 km海底隧道和22.9 km桥梁构成，海底隧道需要每天24小时照明，而桥梁只需晚
31、上照明。假设该大桥的照明电路可简化为如图9所示电路，其中太阳能电池供电系统可等效为电动势为E、内阻为r的电源，电阻R1、R2分别视为隧道灯和桥梁路灯，已知r小于R1和R2，则下列说法正确的是()图9A.夜间，电流表示数为B.夜间，开关S闭合，电路中电流表、电压表示数均变小C.夜间，由于用电器的增多，则太阳能电池供电系统损失的电功率增大D.若电流表示数为I，则太阳能电池供电系统输出电功率为EI答案C解析夜间，桥梁需要照明，开关S闭合，电阻R1、R2并联，根据闭合电路欧姆定律，电流表示数I，故A错误；夜间，开关S闭合，总电阻减小，干路电流增大，电路中电流表示数变大，故B错误；根据能量守恒定律可知，
32、夜间，由于用电器的增多，电流变大，则太阳能电池供电系统损失的电功率增大，故C正确；当电流表示数为I，则太阳能电池供电系统总功率为EI，输出功率为EII2r，故D错误。10.(2020辽宁沈阳市第一次质检)某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图10中的a、b、c所示，则下列判断正确的是()图10A.直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线B.曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线C.曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线D.电源的电动势E3 V，内电阻r2 答案C解析由电源消耗总功率和电源内部消耗功率表达式P
33、EEI，PrI2r可知，a是直线，表示的是电源消耗的总功率PE随电流I变化的图线，b是抛物线，表示的是电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，所以A、B错误，C正确；由题图可知，当短路时电流为2 A，总功率PEEI6 W，则可知电源电动势为E3 V，则内电阻为r 1.5 ，故D错误。11.(2020北京市昌平区二模练习)一台直流电动机所加电压U110 V，通过的电流I5.0 A。若该电机在10 s内把一个质量M50 kg的物体匀速提升了h9.0 m，不计摩擦及空气阻力，取重力加速度g10 m/s2。求：(1)电动机的输入功率P；(2)在提升重物的10
34、 s内电动机线圈产生的热量Q；(3)电动机线圈的电阻R。答案(1)550 W(2)1 000 J(3)4 解析(1)电动机的输入功率PUI解得P550 W。(2)由能量守恒定律知QPtMgh解得Q 1 000 J。(3)由焦耳定律QI2Rt解得R4 。12.(2020山东聊城市第二次等级考试模拟)太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，人们正致力研究着。有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积为600 cm2，太阳能电池电动势为30 V，内阻为3 。现使玩具汽车在水平路面上匀速行驶，其太阳能集光板正对太阳，测得电流强度为2 A。已知电动机的直流电阻为2 ，太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率为1.6103 W/m2。(1)求玩具汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率；(2)这辆玩具汽车的总重为80 N，在水平路面上行驶的阻力是车重的0.2倍，这辆玩具车在水平路面上的最大速度是多大？答案(1)62.5%(2)2.5 m/s解析(1)玩具汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率为P1EI太阳能集光板的接收功率为P26001041.6103 W96 W太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为联立并代入数据得62.5%。(2)玩具汽车以最大速度匀速行驶时有f0.2G电动机的输出功率为P出EII2(rR)fv联立解得v2.5 m/s。
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