5.非纯电阻电路的功率问题
闭合电路中的功率
(1)电源的输出功率:
电源的总功率P=EI,对于纯电阻电路P=E2/(R+r)=I2/(R+r)
输出功率为外电阻的功率P 出=IU外,P 出=I2R= RE2/(R+r)
电源消耗的功率P=I2r
非纯电阻用电器的功率为P=UI
(2)P 出-R 图像
(3)关于输出功率的4个结论(对上图的分析结果):
当R=r时,电源输出功率最大,
当R >r 时,随着R 的增大输出功率在增大;
当R <r 时,随着R 的增大输出功率在增大;
当P 出<Pm 时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1,R2,且R1×R2=r2
(4)闭合电路中电功的分配关系:
P=P出+P内 即EI=UI+I2r(适合非纯电阻电路) P=I2(R+r)(只适合纯电阻电路)
闭合电路上的功率分配,反映了能量转化的守恒关系,即电源提供的电能,一部分消耗在内阻上,其余部分输出给外电路,并转化为其他形式的能量。
(5)闭合电路电源效率:
电源效率η= R/(R+r) (只适合纯电阻电路) η=U/E
所以外电阻越大,电源效率越高。但是,电源效率越大,电源的输出功率不一定也越大(二者没有必然联系)。
(6)电流通过用电器时把能全部转化为能,这样的电路叫做纯电阻电路。
1. 如图所示,电源电动势为30V ,内电阻不计,一个“6V ,12W" 的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机M 串联接入电路.已知电路中电灯正常发光,则电动机输出的机械功率为
A .40W
B .44W
C .48W
D .60W
2. 如图所示,电源电动势为E=30V,内阻为r=1Ω,电灯上标有“6V 、12W ”字样,直流电动机线圈电阻R=2Ω。若电灯恰能正常发光,求电动机输出的机械功率为()。
36w 44w 48w 60w
3.如图所示电路,电源电动势为E ,内阻为r .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.已知指示灯L 的电阻为R 0,额定电流为I ,电动机M 的线圈电阻为R ,则下列说法中正确的是( )
A .电动机的额定电压为IR
2B .电动机的输出功率为IE-I R
2C .电源的输出功率为IE-I r
2D .整个电路的热功率为I (R 0+R+r)
4. 某直流电动机两端所加电压为U=110V,流过电动机的电流为I=2A
,在
1s
内将m=4kg的物体缓慢提升h=5.0m(取g=10m/s2),下列说法正确的是( )
A 电动机的绕线内阻为55Ω
B 直流电动机电流的最大值为
C 电动机绕线两端的电压为5 V A
D 电动机绕线产生的电热功率为20W
5. 如图 所示,用输出电压为1.4V ,输出电流为100mA 的充电器对内阻为2Ω的镍氢电池充电.下列说法正确的是
( )
A .电能转化为化学能的功率为0.12W B.充电器消耗的电功率为0.12W
C .充电时,电池消耗的热功率为0.02W D.充电器把0.14W 的功率储存在电池内 6. 如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路,电路两端加的电压恒为U ,开始S 断开电流表的示数为I1,S 闭
合后电动机正常运转,电流表的示数为I2电流表为理想电表,电动机的内阻为R2,则下列关系式正确的是( ) A .=R2 B。= C
.
I2U=
+
D。I 2U=(I1-I2)U+I 2R1 2
7.图所示,一台电动机提着质量为m 的物体,以速度v 匀速上升.已知电动机线圈的电阻为R ,电源电动势为E ,通过电源的电流为I ,当地重力加速度为g ,忽略一切阻力导线电阻,则( )
C .如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大
D .如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小
8. 如图为直流电动机提升重物的装置,重物的重量G=500N,电源电动势E=90V,电源内阻为2Ω,不计各处摩擦,当电动机以ν=0.60m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5.0A,下列判断不正确的是( )
A .电动机消耗的总功率为400W
B .电动机线圈的电阻为0.4Ω
C .电源的效率约为88.9%
D .电动机效率为75%
9. 如图为用直流电动机提升重物的装置, 重物的重量G = 500 N, 电源电动势E = 110 V, 不计电源内阻及各处摩擦. 当电动机以V = 0.90 m / s 的恒定速度向上提升重物时, 电路中的电流I = 5.0 A. 则: ( )
①电动机消耗的总功率为550 W ②提升重物消耗的功率为450 W
③电动机线圈的电阻为22Ω ④电动机线圈的电阻为4Ω
10. 机动车的尾气含有铅等大量有害物质,并且也是造成地球“温室效应”、城市“雾霾”的重要因素之一.电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素,正在逐渐被人们接受.某国产品牌电动汽车的铭牌如下,已知蓄电池储存的电能等于其容量乘以输出电压,则下列说法中错误的是 ( )
A
电动机正常工作时消耗的电功率1800W
B 电动机的内阻为0.05Ω
C 蓄电池充满电后储存的电能约为1.04×107J
D 蓄电池充满电后,电动机在额定功率下工作,汽车连续行驶的时间为16h
11. 如图所示电路中,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,指示灯R L 的阻值为16Ω,电动机M 线圈电阻R M 为2Ω.当开关S 闭合时,指示灯R L 的电功率P=4W.求:
(1)流过电流表A 的电流.
(2)电动机M 输出的机械功率.
12. 如图所示,电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上,电源内阻r=1Ω,电炉电阻R=19Ω,电解槽电阻=0. 5Ω.当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率684 W;S1、S2都闭合时电炉消耗功率475 W(电炉电阻可看作不变).试求:
(1)电源的电动势;
(2)S1、S2都闭合时,流过电解槽的电流大小;
(3)S1、S2都闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率。
13. 如图所示,在
a 、 b 两端有直流恒压电源,输出电压恒为 U ab , R 2 =40Ω,右端连接间距 d =0.04m、板长 l =10cm的两水平放置的平行金属板,板间电场视为匀强电场。闭合开关 ,将质量为 m =1.6×10 kg、带
-8电量 q =3.2×10 C的微粒以初速度 v 0 =0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为
215Ω时,微粒恰好沿中线匀速运动,通过电动机的电流为0.5A 。已知电动机内阻 R 1 =2Ω,取 g =10m/s 。试
问:
(1)输出电压为 U ab 是多大?
(2)在上述条件下,电动机的输出功率和电源的输出功率?
(3)为使微粒不打在金属板上, R 2 两端的电压应满足什么条件? -6