聯(lián)立高級中學(xué)

【典例透析3】(2013·深圳模擬)有一個小型直流電動機(jī)，把它接入電壓為U1＝0.2V的電路中時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是I1=0.4A;若把電動機(jī)接入U2＝2.0V的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流是I2=1.0A，求電動機(jī)正常工作時的輸出功率多大？如果在電動機(jī)正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時電動機(jī)的發(fā)熱功率是多大？【解題探究】試分析電動機(jī)何時為純電阻，何時為非純電阻：(1)電動機(jī)不轉(zhuǎn)時為_______；(2)電動機(jī)正常工作時為_________。純電阻非純電阻【解析】U1=0.2V時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，此時電動機(jī)為純電阻，故電動機(jī)線圈內(nèi)阻時，電動機(jī)正常工作。此時電動機(jī)為非純電阻，則由電功率與熱功率各自的定義式，得P電＝U2I2＝2.0×1.0W=2W。P熱＝=1.02×0.5W=0.5W。所以由能量守恒可得電動機(jī)的輸出功率P出＝P電-P熱＝2W-0.5W＝1.5W。此時若電動機(jī)突然被卡住，則電動機(jī)又為純電阻，其熱功率答案：1.5W8W【總結(jié)提升】非純電阻問題的“三大注意”(1)無論是純電阻還是非純電阻，電功均為W=UIt，電熱均為Q=I2Rt。(2)處理非純電阻的計(jì)算問題時，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒，利用“電功＝電熱+其他能量”尋找等量關(guān)系求解。(3)非純電阻在一定條件下可當(dāng)作純電阻處理，如電動機(jī)卡住不轉(zhuǎn)時即為純電阻。【變式訓(xùn)練】如圖所示，有一個提升重物用的直流電動機(jī)，電阻為r=0.6Ω，電路中的固定電阻R＝10Ω，電路兩端的電壓U=160V，理想電壓表的示數(shù)U′=110V，則通過電動機(jī)的電流是多少，電動機(jī)的輸入功率和輸出功率又各是多少？【解析】由電路圖可知，電阻R與電動機(jī)串聯(lián)，所以電流相等，對電阻R根據(jù)歐姆定律得：電動機(jī)的輸入功率P=IU′=5×110W=550W電動機(jī)的發(fā)熱功率P1=I2r=52×0.6W=15W所以電動機(jī)的輸出功率P出＝P-P1＝535W。答案：5A550W535W【典例透析】家用電器即使沒有使用，只要插頭插在電源上處于待機(jī)狀態(tài)，也會消耗電能。根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，估算這些電器待機(jī)1天耗電約為()A.0.3度B.0.6度C.0.9度D.1.2度家用電器1臺臺式電腦1臺平板電視機(jī)1臺空調(diào)1臺洗衣機(jī)待機(jī)功率/瓦4142【備選例題】考查內(nèi)容電能的估算問題【規(guī)范解答】選A。1度＝3.6×106J，這些電器待機(jī)一天耗電W=Pt=(4+1+4+2)×24×3600J=9.5×105J=0.3度。故A正確，B、C、D錯誤?！爸w微元”模型求解電流大小1.模型構(gòu)建帶電粒子在外加電場的作用下，形成定向移動的粒子流，從中取一圓柱形粒子流作為研究對象即為“柱體微元”模型。2.模型條件(1)外加電壓為恒定電壓；(2)帶電粒子流僅帶一種電荷；(3)帶電粒子在柱體內(nèi)做定向移動。3.模型特點(diǎn)(1)柱體的長l柱體的橫截面積S(2)帶電粒子在柱體內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動。4.處理思路(1)選取一小段粒子流為柱體微元。(2)運(yùn)用相關(guān)物理規(guī)律，結(jié)合柱體微元和整體對象的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析計(jì)算?！镜淅縼碜再|(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷量e=1.60×10-19C。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的個數(shù)為多少？假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為N1和N2，則N1∶N2等于多少？【深度剖析】質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)由可知

(個)。建立如圖所示的“柱體微元”模型，設(shè)質(zhì)子經(jīng)過距質(zhì)子源L和4L處時的速度分別為v1、v2，在L和4L處作兩個長為ΔL(極短)的柱體微元。因ΔL極短，故L和4L處的兩個柱體微元中的質(zhì)子的速度可分別視為v1、v2。對于這兩個柱體微元，設(shè)單位體積內(nèi)質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，由可知，I1=n1eSv1，I2=n2eSv2，作為串聯(lián)電路，各處的電流相等，所以I1=I2，故根據(jù)動能定理，分別有可得，所以有，因此，兩柱體微元中的質(zhì)子數(shù)之比答案：6.25×1015個2∶1【名師指津】在利用“柱體微元”模型求解電流大小時應(yīng)注意模型的建立。如圖所示，粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體長為l，橫截面積為S，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，當(dāng)導(dǎo)體兩端加上一定的電壓時，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v。(1)導(dǎo)體內(nèi)的總電荷量：Q=nlSq。(2)電荷通過橫截面D的時間：(3)電流表達(dá)式：【變式訓(xùn)練】如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，設(shè)棒單位長度內(nèi)所含的電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動時，由于棒的運(yùn)動而形成的等效電流大小為()A.vqB.C.qvSD.

【解析】選A。在垂直棒的運(yùn)動方向選取一橫截面，設(shè)棒長為l，則棒上所有電荷通過這一橫截面所用的時間由電流的定義式可得：故A正確?！倦p基題組】1.某電解池，如果在1秒鐘內(nèi)共有5.0×1018個二價正離子和1.0×1019個一價負(fù)離子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流是()A.0AB.0.8AC.1.6AD.3.2A【解析】選D。通過橫截面的正離子的電量q1=1.6×10-19×2×5.0×1018C。通過橫截面的負(fù)離子的電量q2=-1.6×10-19×1.0×1019C，則q=|q1|+|q2|=3.2C，根據(jù)故D正確。2.(2013·杭州模擬)關(guān)于材料的電阻率，下列說法正確的是()A.把一根長導(dǎo)線截成等長的三段，則每段的電阻率都是原來的B.材料的電阻率隨溫度的升高不一定增大C.純金屬的電阻率較合金的電阻率小D.電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大【解析】選B、C。材料的電阻率與長度無關(guān)，A錯誤；半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小，故B正確；純金屬的電阻率較合金的電阻率小，C正確；電阻率大的導(dǎo)體，電阻不一定大，故D錯誤。3.(2013·濟(jì)南模擬)如圖所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖，則下列說法中正確的是()A.R1中的電流小于R2中的電流B.R1中的電流等于R2中的電流C.R1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率D.R1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率【解析】選B、D。設(shè)正方形邊長為L、厚度為d，則則相等，A錯誤，B正確。由I=nqSv=nqLdv得L大的v就小，C錯誤，D正確?！靖呖碱}組】4.(2012·浙江高考)功率為10W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60W的白熾燈相當(dāng)。根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰。假設(shè)每戶家庭有2只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，估算出全國一年節(jié)省的電能最接近()A.8×108kW·hB.8×1010kW·hC.8×1011kW·hD.8×1013kW·h【解析】選B。每個家庭節(jié)省的功率為ΔP=0.1kW，全國約有n=4×108個家庭，每個家庭平均每天用電5小時，則全國一年節(jié)省的電能為ΔW=ΔP·nt=0.1kW×4×108×365×5h=7.3×1010kW·h，選項(xiàng)B正確，其他選項(xiàng)錯誤。5.(2012·上海高考)當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，通過該電阻的電荷量為0.3C，消耗的電能為0.9J。為在相同時間內(nèi)使0.6C的電荷量通過該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是()A.3V,1.8JB.3V,3.6J6V,1.