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含电动机电路的计算专题练习


含电动机电路的计算专题练习 班级 姓名 成绩 1.“220V、5.5kW”的电动机,线圈电阻为 0.4Ω,它在正常工作时的电流为__ _ ___A,1s 钟内产生的热量是__ ____J,1s 内有___ ___J 的电能转化为机械能。 2. 一个直流电动机所加电压为 U, 电流为 I, 线圈内阻为 R, 当它工作时, 下述说法中错误的是 ( ) 2 2 A 电动机的输出功率为

U /R B 电动机的发热功率为 I R 2 2 2 C 电动机的输出功率为 IU- I R D 电动机的功率可写作 IU= I R= U /R 3.一台电阻为 2Ω的电动机,接在 110V 电路中工作时,通过电动机的电流为 10A,则这台电动机消 耗的电功率为______ , 发热功率为______ , 转化成机械功率为______ , 电动机的效率为______。 4.如图电路中,电阻 R = 2Ω,电动机内阻 r = 4Ω,电压 UAB = 60 V,电 压表示数为 50V,则电动机消耗的电功率为 ,电动机输出的 机械功率为 (电动机机械损耗不计) 。 5.一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同,都为 R。设通过它们的 电流相同(电动机正常运转),则在相同的时间内,下述说法中不正确的是( ): A.电炉和电动机产生的电热相等 B.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 C.电炉两端电压小于电动机两端电压 D.电炉和电动机两端电压相等 6.一台电动机的输出功率是 10kW,这表明该电动机工作时( ). (A)每秒消耗 10kw 电能 (B)每秒对外做 10kw 功 (C)每秒消耗 10kJ 电能 (D)每秒对外做 10kJ 功 7.一台电动机的电阻为 4Ω, 220V 的额定电压下运行时, 在 发热消耗的电功率为 400W.若电动机工作 5min,则电流做功_____ ___J. 8.电动机的线圈阻值为 R,电动机正常工作时,两端的电压为 U,通过的电流为 I,工作时间为 t,下 列说法中正确的是( ). 2 (A)电动机消耗的电能为 UIt (B)电动机消耗的电能为 I Rt 2 2 (C)电动机线圈产生的热量为 I Rt (D)电动机线圈产生的热量为 U t/R 9. 某一用直流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的质量 m=50 千克,电路的电压是 110 伏,不 计各处磨擦,当电动机以 V=0.9m/s 的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度 I=5 安,由此可 2 知,电动机线圈的电阻 R= 欧(g 取 10m/s ) 10.有一个直流电动机,把它接入 0.2 伏电压的电路中,电机不转,测得流过 电动机的电流是 0.4 安;若把电动机接入 2.0 伏电压的电路中,电动机正常 工作,工作电流是 1.0 安,求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电 动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机的发热功率多大?

11.如图所示,有一台提升重物用的直流电动机 M,线圈的内阻为 r=0.60Ω,与电动机串联的定值电 阻阻值为 R=10Ω,电路的路端为 U=160V.图中理想电压表的示数为 110V.求:⑴通过电动机的电流 I 是多大?⑵电动机的输入功率 P 是多大?⑶电动机的机械功率 P /是多大?
V M R U=160V

12.将电池、小灯泡、电动机、滑线变阻器组成串联电路,其中电池电动势 E= 14V, 内阻 r =1Ω, 小 灯泡标有“2V、4W”, 电动机内阻 r'=0.5Ω, 当变阻器阻值为 1Ω时, 电灯和电动机均为正常 工作, 求: (1) 电动机两端的电压(2) 电动机输出的机械功率 (3) 电路消耗的总功率

13.规格为“8V、4W”的小灯泡与小型直流电动机(其线圈内阻为 r0=0.4 ? )并联后,接至电动势 为 10V,内电阻 r=0.5 ? 的电源上,小灯泡恰好正常发光,求: (1) 通过小灯泡的电流 IL 和电源的内电压 U’ 。 (2) 电路中的总电流 I 和通过电动机 D 的电流 ID。 (3)电动机的输入功率 P,发热功率 P 热和电动机的输出功率 P 出。

14.如图所示,电源的电动势 E=110V,电阻 R1=21Ω,电动机绕组的电阻 R0=0.5Ω,电键 S1 始终闭合。 当电键 S2 断开时,电阻 R1 的电功率是 525W;当电键 S2 闭合时,电阻 R1 的电功率是 336W,求 (1)电源的内电阻; (2)当电键 S2 闭合时流过电源的电流和电动机 的输出的功率。

含电动机电路的计算专题练习参考答案 5 1.25,250,5250,; 2.AD; 3.1100W,200W,900W,82℅;4.250W,150W;5.D;6.D;7.6.6 X10 8.AC;9.4;10.1.5W,8W. 11.5A; 550W; 535W. 12.8V,14W,28W;13.0.5A,2V;4A,3.5A;28W,4.9W,23.1W 14.1Ω,22A,1606W.

含电动机的电路
电能是我们日常生活中最常见的能源, 而电动机是日常生活中常见的装置, 它将电能转化为机械 能。含有电动机的电路中,电能除了转化为热能外,还有一部分转化为机械能作为电动机的输出,所 以含有电动机的电路的求解比纯电阻电路要复杂,也更容易出错,不过不用担心,下面我们将介绍一 种针对含电动机电路的“有效方法” ,让你遇到这里问题如庖丁解牛,游刃有余。

大思路
含电动机的电路由于涉及电能转化为机械能,电动机正常工作的电压电流关系不再满足 I ?

U , R

我们需要从能量守恒的角度去研究。 电动机正常工作时的输入功率(即电动机消耗的总功率)一部分转化为电热,一部分转化为机械 能输出。根据能量守恒:

P输入 ? P热 ? P输出
1. 求电动机两端的电压 U 2. 求流过电动机的电流 I 3. 求电动机的内阻 r 4. 求电动机输入功率 P输入 ,用电功率公式 P=IU 计算 5. 求电动机内阻消耗的电热功率 P热 ,根据焦耳定律求出 P热 ? I r
2

注意:4、5 中的两个公式不能使用纯电阻电路中的其他变形。 6. 求出 P输入 、 P热 之后,不难求出 P输出 举一反三,如果已知 P输出 、 P输入 、 P热 中的任意两个,则另一个可以通过解能量守恒方程求出。 下面我们就体验一下用这种思路求电动机的输出功率。

体验一
有一个直流电动机, 把它接入 0.2V 电压的电路时, 电动机不转, 测得流过电动机的电流是 0.4A,

若把它接入 2V 电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是 1A。求:电动机正常工作时的输出功率。

体验思路
(1) 正常工作电动机两端的的电压 U=2V (2) 工作电流:I=1A (3) 电动机内阻 题中没有直接给出,需要根据已知条件计算: 接入 0.2V 电压,流过电动机的电流为 0.4A。电动机不转,此时电动机输出功率为 0,相当 于一个电阻。已知电压和电流,不难求出电动机内阻 r ? (4) 求电动机的输入功率,即总功率:

U 0 0.2 ? ? 0.5? I 0 0.4

P ? IU ? 1? 2 ? 2W
(5) 电动机电热功率

P ? 12 ? 0.5 ? 0.5W 1
(6)输出功率: P2 ? P ? P ? 2 ? 0.5 ? 1.5W 1

小结
含电动机的电路部分必须利用能量守恒求解, 对于电动机必须注意公式要运用的正确。 纯电阻电 路部分的一些公式的变形都不能使用,所以要求输入功率,必须求出电动机两端电压和工作电流;要 求电动机消耗的电热功率, 必须求出电动机的工作电流和内阻。 电路中不含电动机而只包含电阻的纯 电阻电路部分的公式变形还是可以使用的。我们可以通过下面这个题目体验一下将两者结合起来使 用:

体验二
如图 1 所示电路,电动机的线圈电阻是 1Ω ,电动机工作时电压表(理想电压表)的示数是 12V, 电源电动势是 22V,电阻 R 消耗的功率为 10W,求:电动机输出的功率。

体验思路
(1) 求电动机两端电压 U 根据电路图,电压表示数就是电动机两端电压,所以 U ? 12V (2) 求电动机工作电流 I 电压表为理想电压表,所以电动机与电阻 R 串联接于电源两端,I 为整个电路的总电流。

U R ? ? ? U ? 22 ? 12 ? 10(V)
电阻 R 消耗的功率 PR ? U R I R ? U R I ,已知电阻 R 消耗的功率为 10W

I?

PR 10 ? ? 1(A) U R 10

(3) 求电动机内阻 已知电动机线圈电阻 r ? 1? (4) 电动机的输入功率

P ? IU ? 1?12 ? 12(W )
(5) 电动机的电热功率

P ? I2 r ? 12 ?1 ? 1(W ) 1
(6) 电动机的输出功率

Pout ? P ? P1 ? 12 ? 1 ? 11(W)

实战题
【练习一】
如图 1 所示电路,电动机的线圈电阻是 1Ω ,电动机工作时电 是 12V,电池组的电动势是 22V,内电阻是 0.5Ω ,电阻 R 上 率是 18W。求: (1)电阻 R 的大小; (2)电动机输出的功率。 压表的示数 消耗的电功

指点迷津
这道题与体验二类似,但是电池组不是理想电源,在求解时很容易出错。 (1) 电动机两端电压 U ? 12V (2) 电动机工作电流 I 电压表为理想电压表,所以电动机与电阻 R 串联接于电源两端,I 为整个电路的总电流。 根据全电路欧姆定律

? =U ? I(R ? re ) ? 22 ? 12 ? I(0.5 ? R)
电阻 R 上消耗的功率 PR ? I R ? 18=I R
2 2

① ②

①②联立求得 I=2A,R=4.5Ω (3) 求电动机内阻,已知电动机线圈电阻 r ? 1? (4) 电动机的输入功率, P ? IU ? 2 ?12 ? 24(W ) (5) 电动机的电热功率, P ? I r ? 2 ?1 ? 4(W ) 1
2 2

(6) 电动机的输出功率

Pout ? P ? P1 ? 24 ? 4 ? 20(W)

【练习二】
如图所示,电阻 R1=8Ω ,电动机绕组电阻 R0=2Ω ,当电键 K 阻 R1 消耗的电功率是 2.88W;当电键闭合时,电阻 R1 消耗的电 若电源的电动势为 6V.求: 电键闭合时, 电动机输出的机械功率. 断开时, 电 功率是 2W,

指点迷津
1. 闭合 K 后,电动机与 R1 并联 U ? U R R1 消耗的电功率 P1 ?

U2 U2 U2 R ? ?2? ? U ? 4V R1 R1 8

2. 电动机的工作电流 I 0 . K 闭合,根据全电路欧姆定律 ? ? U ? Ir ? U ? (I0 ? I1 )r R1 上的电流 I1 ? ①

U 4 ? ? 0.5(A) R1 8



我们需要求出电源内阻 r: K 断开,电阻 R1 消耗的电功率为 2.88W

P ? I断 2 R 1 ? I断 ?

P ? R1

2.88 ? 0.6A 8

? ? I断 (r ? R1 ) ? r ?

?
I断

? R1 ?

6 ? 8=2(?) 0.6



②③代入①解方程得 I0 ? 0.5A 3. 电动机内阻 R0=2Ω 4. 输入功率 Pin ? I0 U ? 0.5 ? 4 ? 2(W) 5. 电热功率 PR 0 ? I0 R 0 ? 0.5 ? 2 ? 0.5(W)
2 2

6. 输出功率 Pout ? Pin ? PR 0 ? 2 ? 0.5 ? 1.5(W)

【练习三】
某一用直流电动机提升重物的装置如右图所示,重物质量 m=50kg, 电源

提供恒定电压 U=110V,不计各处摩擦,当电动机以 v=0.90m/s 的恒定速度向上提升重物时,电路中 电流强度 I=5A,求电动机线圈电阻 r( g ? 10m / s ) 。
2

指点迷津
这道题与前面的题不同,所求的不是电动机的输出功率而是它的内阻。 在 P输出 、 P输入 、 P热 中,只有 P热 的公式中包含电动机的内阻 r,所以需要求出 P输出 、 P输入 ,进而求出 P热 中的 r。 1. 电动机两端电压 U=110V 2. 电动机工作电流 I=5A 3. 电动机的内阻 r 4. 电动机的输入功率 P ? IU ? 5 ?110 ? 550(W ) 输入 5. 电动机的电热功率 P ? I r ? 25r 热
2

6. 电动机的输出功率 P输出 ? P输入 ? P热 ? 550 ? 25r



7. 电动机以 v=0.90m/s 的恒定速度向上提升重物,电动机的输出功率等于物体重力做功的功率

P输出 ? PG ? mgv ? 50 ?10 ? 0.90 ? 450(W) ②
8. ①②两式联立,可以得到 r=4Ω .

点评
通过上面的例题,大家应该注意到:在遵循大思路解题时,一些难题往往不能一下子求出每一步 的未知量 (比如电动机的工作电流 I) 遇到这种情况时, 。 大家要有意识的列出关于此未知量的方程组, 通过联立方程来解出所求的未知量。

直流电路动态分析专题练习 班级 姓名 成绩

1.在如图 1 所示的电路中,R1、R2、R3 和 R4 皆为定值电阻,R5 为可变电阻,电源的电动势为 E,

内阻为 r0,设电流表 A 的读数为 I, 电压表 V 的读数为 U, R5 的滑动触点向图中 a 端移动时, 当 ( A.I 变大,U 变小? B.I 变大,U 变大? C.I 变小,U 变大? D.I 变小,U 变小?



2.在图所示的电路中,电源的电压为 U,RO 为半导体热敏电阻,r、R1、R2 是普通电阻,设除热电阻外, 其他均不受温度的影响, 那么当环境温度升高后, 关于各电表示数的说法 中正确的是( ) A、 A 增大,V1 增大,V2 增大 B、 A 增大,V1 减小,V2 增大 C、 A 减小,V1 增大,V2 增大 D、A 增大,V1 减小,V2 减小 3.如图所示,当滑动变阻器滑动触头向左移动时,灯泡 A、B、C 的亮度 将( ) A.都变亮 B.都变暗 C.A、B 变暗,C 变亮 D.A、B 变亮,C 变暗

4.在如图 3 的电路中,当滑动变阻器的滑动头向下滑动时,A、B 两灯亮度的变化情况为 ( A A 灯和 B 灯都变亮 B A 灯、B 灯都变暗 C A 灯变亮,B 灯变暗 D A 灯变暗,B 灯变亮 5.如右图 4 所示,当滑动变阻器的滑动片 P 向左移动时, 两电表的示数变化情况为 ( A 电流表示数减小,电压表示数增大 B 电流表示数增大,电压表示数减小 C 两表示数均增大 D 两表示数均减小 )



6.如图所示电路中,电源电动势为ε,内阻为 r,R1、R2、R3 均为可变电阻,要使电阻 R 消耗的电功 率增大,则可以( ) A 增大 R1 B 减小 R1 C 减小 R2 D 增大 R3 7.在如图 3 电路中,电源电动势是 E,内电阻是 r,当滑动变阻器 R3 的 滑动头向左移动时 ( ) A 电阻 R1 的功率将加大 B 电阻 R2 的功率将减小

C

电源消耗的功率将加大

D

电源的效率将增加

8.如图 3 所示的电路中,电源电动势为 E ,内阻为 r , R1 和 R2 是两个定值电阻。当滑动变阻器的触头向 a 滑动时,流过 R1 的电流 I1 和流过 R2 的电流 I2 的变化情况为( ) A.I1 增大,I2 减小 B.I1 减小,I2 增大 C.I1 增大,I2 增大 D.I1 减小,I2 减小

9.当滑动变阻器的滑动片 P 向左端滑动时,以下说法正确的是(

)。

A、安培表的示数减小,伏特表的示数增大;B 两表示数都减小; C、安培表的示数增大,伏特表的示数减小;D 两表示数都增大。 10、如图所示电路中,变阻器滑动触头 B 向 C 移动时,V1 读数 将 ;V2 的读数将变 ,V3 的读数将变 ;A1 的读数 将变 ;A2 的读数将变 。 11.灯泡的亮度决定于它的实际电功率(而不是额定功率) ,实际 消耗的电功率越大,灯泡越亮,实际消耗的功率越小,灯泡越暗, 在如图所示电路中,A、B、C、D 是四只相同的电灯,当滑动变阻器的滑键向下滑时,下列说法正确 的是( ) A.A 灯变亮; B.B 灯变亮; C.C 灯变亮; D.D 灯变亮。 12.图示电路中,当变阻器 R3 的滑动头 P 向 b 端移动时, ( A.电压表示数变大,电流表示数变小 B.电压表示数变小,电流表示数变大 C.电压表示数变大,电流表示数变大 D.电压表示数变小,电流表示数变小 )

直流电路动态分析专题练习参考答案 1.D,2.B;3.D;4.B;5.B;6.B;7.C;8.B;9.C;10.大。大。大。小。大;11.BD;12.B.


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