人教物理2021届高中大题优练6 电功 电功率 教师版.docx

电功 电功率
大题优练6
优选例题
例1．如图甲所示是一种家用电熨斗的原理图（额定电压为220 V），R0是定值电阻，R是可变电阻（调温开关），其电阻值均不受温度影响；
(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W，求R0的阻值及R的阻值变化范围；
(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示，现在温度为20 ℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220 ℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？
【解析】(1)温度最低档，即
温度最高档，即
解得：R0＝100 Ω，Rmax＝300 Ω
所以变阻器阻值范围是0到300 Ω。
(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差Δt＝220 ℃－20 ℃＝200 ℃
由图像知电熨斗每秒钟散发的热量q＝440 J，要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P＝440 W
由
解得R＝10 Ω
所以应将R调至10 Ω。
例2．电动轿车是未来小轿车发展的趋势，某轻型电动轿车，质量(含载重) m＝200 kg，蓄电池组电动势E＝200 V，内阻r＝0.05 Ω，直接对超导电动机(线圈为超导材料，电阻为零)供电，供电电流I＝100 A，电动机通过传动效率η＝90％的传动装置带动车轮转动。保持电动机功率不变，假设轿车在运动过程中所受摩擦及空气阻力大小之和恒为f＝653 N，g＝10 m/s2。
(1)若轿车在6 s内由静止在水平路面上加速到v＝72 km/h，则这6 s内轿车的位移大小为多少？
(2)已知某斜坡路面的倾角为θ，轿车所受摩擦及空气阻力大小不变，则轿车在上坡过程中能达到的最大速度为多少？(sin θ＝0.2585)
【解析】(1)电源输出电压：
电动机功率：
由动能定理：
解得：。
(2)当轿车加速度a＝0时，速度达到最大，此时轿车牵引力：
又
解得：。
模拟优练
1．如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V。试求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g取10 m/s2)
【解析】(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50V
流过电阻R的电流IR＝＝A＝5A
即通过电动机的电流，IM＝IR＝5A。
(2)电动机的分压UM＝UV＝110V
输入电动机的功率P电＝IMUM＝550W。
(3)电动机的发热功率P热＝Ir＝20W
电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝530W
又因P出＝mgv，所以m＝＝53kg。
2．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E＝6 V，电源内阻r＝1 Ω，电阻R＝3 Ω，重物质量m＝0.10 kg，当将重物固定时，理想电压表的示数为5 V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5 V，求：(不计摩擦，g取10 m/s2)