高中物理焦耳定律计算题

有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m＝50 kg，电路电压为120 V，当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，求：
(1)电动机线圈的电阻R等于多少．
(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少．
(3)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大，电动机消耗的电功率又为多大．(取g＝10 m/s²)

(18分)如图，电阻不计且足够长的U型金属框架放置在倾角θ=37°的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T。质量m=0.1kg、电阻R=0.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好。框架的质量M=0.2kg、宽度l=0.4m，框架与斜面间的动摩擦因数μ=0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）若框架固定，求导体棒的最大速度v_m；
（2）若框架固定，棒从静止开始下滑6.0m时速度v=4.0m/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q；
（3）若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v₂。

磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有与导轨垂直且方向相反的匀强磁场B₁和B₂，B₁和B₂相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场B₁和B₂同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会沿导轨向右运动。已知两导轨间距L₁="0." 4 m，两种磁场的宽度均为L₂，L₂=ab，B₁＝B₂=B=1.0T。金属框的质量m="0.1" kg，电阻R=2.0Ω。设金属框受到的阻力与其速度成正比，即f=kv，比例系数k="0." 08 kg/s。求：

（1）若金属框达到某一速度时，磁场停止运动，此后某时刻金属框的加速度大小为a=6.0m/s²，则此时金属框的速度v₁多大？
（2）若磁场的运动速度始终为v₀=5m/s，在线框加速的过程中，某时刻线框速度v′=2m/s，求此时线框的加速度a′的大小
（3）若磁场的运动速度始终为v₀=5m/s，求金属框的最大速度v₂为多大？此时装置消耗的功率为多大？

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，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：

（1）电动机线圈的电阻R₁
（2）电动机以稳定的速度匀速提升重物时，消耗的电功率
（3）重物匀速上升时的速度大小(不计摩擦，g取10 m/s²)．

如图所示的电路中，两平行金属板A.B水平放置，两板间的距离d="40" cm。电源电动势E=24V，内电阻r =1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v₀="4" m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10^-2 C，质量为m=2×10^-2 kg，不考虑空气阻力。求：

（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板；
（2）此时，电源的输出功率是多大？（取g="10" m/s²）

一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗的总功率是66W，求：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流；
（2）电风扇工作时，转化为机械能和内能的功率

如图所示的电流中，电源电动势为E=6.0V，内阻r=0.6Ω，电阻R2=0.5Ω，当开关S断开时，电流表的示数为1.5A，电压表的示数为3.0V，试求：

（1）电阻R1和R3的阻值；
（2）当S闭合后，电压表的示数、以及R2上消耗的电功率。

如图所示，电源的电动势E=220V，电阻R₁=80Ω，电动机绕组的电阻R₀=2Ω，电键S₁始终闭合。当电键S₂断开时，电阻R₁的电功率是500W；当电键S₂闭合时，电阻R₁的电功率是320W，求：

（1）电源的内电阻；
（2）当电键S₂闭合时电动机输出的机械功率。

浙江省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一．某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作．工作电压为380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4Ω.已知水的密度为1×10³kg/m³，重力加速度取10m/s².求：
(1)电动机内阻消耗的热功率；
(2)将蓄水池蓄入864m³的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)．

如图所示电路中，电源内阻r=2Ω，电动机内电阻R=1Ω，当S₁闭合，S₂断开时，电源电功率P=80W，电源的输出功率P₀=72W，当S₁和S₂均闭合时，电动机正常工作，流过定值电阻R₀的电流I₀=1.5A。求：

（1）电源电动势E和定值电阻R₀
（2）电动机正常工作时输出功率P_出

在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm。电源电动势E=400V，内电阻r=20，电阻R₁=1980。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v₀=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q=1.0×10^-7C，质量m=2.0×10^-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s²。求：

（1）A、B两金属板间的电压的大小U；
（2）滑动变阻器消耗的电功率P_滑。

如图所示的电路中，电源的电动势E="80" V，内电阻r=2Ω，R1=4Ω，R2为滑动变阻器.问：

（1）R2阻值为多大时，它消耗的功率最大？
（2）如果要求电源输出功率为600 W，外电路电阻R2应取多少？此时电源效率为多少？
（3）该电路中R2取多大时，R1上功率最大？

如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1 m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R＝2 Ω的电阻．磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度为0.4 T．质量为0.2 kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.金属棒沿导轨由静止开始下滑．（g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）

（1）判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向；
（2）求金属棒下滑速度达到5 m/s时的加速度大小；
（3）当金属棒下滑速度达到稳定时，求电阻R消耗的功率．

“、”的电风扇，线圈电阻为，当接上电压后，求：
（1）电风扇发热功率；
（2）电风扇转化为机械能的功率
（3）如接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。

如图电路中，电池组的电动势E=42V，内阻r=2Ω，定值电阻R=20Ω，D是电动机，其线圈电阻R′=1Ω．电动机正常工作时，理想电压表示数为20V．求：

（1）通过电动机的电流是多少？
（2）电动机输出的机械功率为多少？