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高中物理 2.5 焦耳定律同步练习8 新人教版选修3-1

高中物理 2.5 焦耳定律同步练习8 新人教版选修3-1

1 焦耳定律

【典型例题】

【例1】将A 、B 两个白炽灯接入电路,关于这两只灯泡的发光情况,正确的说法是( D )

A 、 若A 灯中的电流比

B 灯大,则A 灯一定比B 灯亮

B 、若A 灯两端的电压比B 灯大,则A 灯一定比B 灯亮

C 、若电流对A 灯做的功比B 灯多,则A 灯一定比B 灯亮

D 、若A 灯消耗的电功率比B 灯大,则A 灯一定比B 灯亮

【解析】白炽灯是利用电流的热效应工作的,而灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,只有通过灯泡的电流大,灯泡两端的电压大,不能得到灯泡实际功率大这一结论,电做功多,同样不能确认实际功率大。

【答案】D

【例2】额定电压为220V 的电动机的线圈电阻为0.8Ω,正常工作时,电动机每秒放出的热量为为1280J ,则电动机正常工作时的电流强度为多大?每秒有多少焦的电能转化成机械能?

【解析】电动机电路为非纯电阻电路,输出电动机的电功率,一方面转化为机械功率输出,另一方面转化为线圈电阻的发热功率,正常工作时,通过线圈的电流即为正常工作电流,由焦耳定律Q= I 2

Rt 得

1280=I 2×0.8×1

解得I=40A

由能量转化和守恒得P 输入=P 机+P 热

P 机=UI-I 2R=8800-1280=7520J

【例3】某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V 的电动机带动下以0.4m/s 的恒定速度向斜上方运动。电动机的最大输出功率为4.9kW ,不载人时测得电动机中的电流为5A ,若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是多少?(设人的平均质量为60kg ,g =10m/s 2)

【解析】因为电动机有最大输出功率,这就决定了自动扶梯载人也有最大限额。从功率关系来看,电动机的输出功率,⑴提供扶梯自身运动所需功率;⑵转化为扶梯上的人以恒定速率向上所需的功率。

设:可同时乘载的最多人数为n 人,此时电动机处于最大输出功率状态,扶梯本身向上运动所需功率为:P 1=IU =5×380W =1900W =1.9kW

电动机的最大输出功率为P ,n 个人以恒定速率v =0.4m/s 随扶梯向上运动所需功率为:P 2=P -P 1=(4.9-1.9)kW =3.0kW 所以,载人的最多人数是:25214.01060100.3sin 32=????==θm gv P n 个

注意:扶梯对人的支持力竖直向上,而人的运动方向与水平面有一夹角θ,故克服重力的功率为θsin mgv P =,而不是mgv P =

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