Question

【題目】如圖是電動(dòng)機(jī)M與電阻R組成的電路，其中電阻R的大小為10Ω．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表示數(shù)為3A．
（1）求當(dāng)S閉合時(shí)，通過(guò)電阻R的電流；
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作2min，電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生熱量240J，求線圈的電阻；
（3）對(duì)于電阻R，請(qǐng)從能量的轉(zhuǎn)化與守恒出發(fā)推導(dǎo)出歐姆定律；進(jìn)而簡(jiǎn)要說(shuō)明為什么歐姆定律對(duì)于電動(dòng)機(jī)電路不適用．

Answer 1

【答案】
（1）解：由電路圖可知，當(dāng)S閉合時(shí)，M和R并聯(lián)接入電路，電流表測(cè)干路電流，

由并聯(lián)電路電壓特點(diǎn)知，UM=UR=U=10V，

根據(jù)歐姆定律可知通過(guò)R的電流：

IR= = =1A

答：當(dāng)S閉合時(shí)，通過(guò)電阻R的電流為1A；

（2）解：由并聯(lián)電路電流特點(diǎn)知，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流：

IM=I﹣IR=3A﹣1A=2A，

電動(dòng)機(jī)工作2min，電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生熱量：Q=IM2RMt=（2A）2×RM×120s=240J

解得：RM=0.5Ω

答：電動(dòng)機(jī)正常工作線圈的電阻為0.5Ω；

（3）解：電流經(jīng)過(guò)電阻R時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，

根據(jù)能量守恒定律可知：W電=Q，

即：UIRt=IR2Rt，

化簡(jiǎn)變形可得：IR= ；

電流經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)M時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，即：UIMt=IM2RMt+W機(jī)，

故：IM≠ ，即歐姆定律不適用

【解析】（1）當(dāng)S閉合時(shí)，R與M并聯(lián)，由并聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算通過(guò)電阻R的電流；（2）由并聯(lián)電路電流特點(diǎn)計(jì)算通過(guò)M的電流，由焦耳定律計(jì)算線圈的電阻；（3）電能通過(guò)R時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，根據(jù)能量守恒定律分析解答．
【考點(diǎn)精析】利用歐姆定律及其應(yīng)用和焦耳定律的計(jì)算公式及其應(yīng)用對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知?dú)W姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；焦耳定律公式：Q=I2Rt ，（式中單位Q→焦；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒．）．