高三物理串并联电路和焦耳定律

高三物理串并联电路和焦耳定律内容摘要：

U1= V时 ,电动机不转 ,此时电动机为纯电 阻 ,故电动机线圈内阻 r= Ω= Ω U2= V时 ,电动机正常工作 ,此时电动机为非纯电阻 ,则由电功率与热功率各自的定义式 ,得 IUIU11 IUP电 =U2I2=2 1 W=2 W P热 =I22r=12 W= W 所以由能量守恒 ,电动机的输出功率 P出 =P电 P热 =2 W= W 此时若电动机突然被卡住 ,则电动机又为纯电阻 ,其 热功率 P热 = 答案 W 8 W 222 rU方法归纳 电阻电路的计算问题 . ,要善于从能的转化和守恒定律寻找突破口 ,利用 “ 电功 =电热 +其他能量 ” 关系求解 . 变式练习 2 如图 4所示 ,有一个提升 重物用的直流电动机 ,电动机铭牌有 “电机内阻 r= Ω” 的标志 ,如果 已知电路中的固定电阻 R=10 Ω,电 路两端电压 U=160 V,电压表的示数 U′=110 V. 根据以上数据试计算 : 图 4 (1)通过电动机的电流 . (2)电动机的输入功率 . (3)电动机的输出功率 . 解析 (1)电阻 R与电动机串联 ,所以电流相等 ,对 电阻 R根据欧姆定律由串并联的规律可得 :I= =5 A (2)电动机的输入功率 P入 =IU′=5 110 W=550 W (3)电动机的发热功率 Pr=I2r=52 W=15 W 电动机的输出功率 P出 =P入 Pr=535 W 答案 (1)5 A (2)550 W (3)535 W RUU Ω10V)110160( 题型 3 生活中的电功电热问题分析 【 例 3】 淋浴用水的流速约为 10 L/min,合适的水温 约为 50℃. 用水的时间约为 4 两种设计 ,一种是淋浴时电流直接对流动的水加 热。 另一种则备有水箱 ,待水箱中的水温升至合适 的温度后再淋浴 ,加热前的水温以 20℃ 计 . (1)请根据上面提供的数据说明上述两种方案中的 哪一种设计不适合大多数家庭的供电电路 . (2)如果水箱中的水恰好够一个人淋浴用 ,供电电 路允许的电流最大为 10 A,电加热 的效率为 80%,这 种条件下把水箱 中的水加热到 50℃ 最少需要多长时 间 ? 解析 已知流速 v=10 L/min= 104 m3/s, Δ T=30℃, 用水时间 t=4 min=240 s,水的比热容 c= 103 J/(kg ℃), 水的密度 = 103 kg/m3. (1)一定时间 Δ t内 ,电流的焦耳热 Q1=IUΔ t ① 这段时间内水温上升 Δ T所需的热量 Q2=c( vΔ t) Δ T ② 假设焦耳热全部用来使水温升高 ,则有 Q1=Q2 解以上各式可得 :I= ③ 如果考虑到热量散失 ,实际电流会比这个数值更大 , 目前家庭电路所能承载的最大电流很少有超过 10 A 的 ,所以第一种设计不适合家庭用电 . ④ A96Δ U Tc v(2)水箱的水量 E= vΔ t=40 kg,使水箱中水温升至50℃ 时所需的热量 Q2=cmΔ T ⑤ 电流在时间 Δ t内提供的焦耳热 Q1=IUΔ t ⑥ 由于加热效率 =,所以有 Q1=Q2 ⑦ 解以上各式可得 :Δ t= = 103 s= min ⑧ 答案 (1)见解析 (2) min 本题共 20分 .①②③⑤⑥ 式各 3分 ,结论 ④ 1分 ,⑦⑧ 式各 2分 .  IUTcmΔ评分标准 名师导析 最近几年高考中 ,有关电功与电热的问题经常是与生产、生活紧密相关的问题 ,这些问题还经常与闭合电路欧姆定律或其他内容相结合来命题 ,以考查学生应用知识去分析和解决问题的能力 . 自我批阅 (14分 )环保汽车为 2020年奥运会场馆服务 .某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车 ,总质量 m=3 103 它在水平路面上以 v=36 km/h的速度匀速行驶时 ,驱动电机的输入电流 I=50 A,电压 U=300 态下 ,求 : (1)驱动电机的输入功率 P电 . (2)若驱动电机能够将输入功率的 90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率 P机 ,求汽车所受阻力与车重的比值 (g取 10 m/s2). (3)设想改用太阳能电池给该车供电 ,其他条件不变 ,求所需太阳能电池板的最小面积 . 已知太阳辐射的总功率 P0=4 1026 W,太阳到地球的距离 r= 1011 m,太阳光传播到达地面的过程中 大约有 30%的能量损耗 ,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为 15%. 解析 (1。