高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题 题目答案及解析

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选修3-1

第二章 恒定电流

2.7 闭合电路的欧姆定律

闭合电路的欧姆定律基本问题

直流电动机的简化电路如图所示,电源电动势$E=21\;\rm V$,电动机$\rm M$的内阻$R_{M}=0.05\;\rm \Omega$,定值电阻$R=2\;\rm \Omega$。当$S$断开时,电流表的示数$I_{1}=10\;\rm A$,当开关$\rm S$闭合时,电流表的示数为$I_{2}=50\;\rm A$。求:

开关断开时电源的输出功率。

[["

$200\\;\\rm W$

"]]

开关断开时,由闭合电路欧姆定律得$I_{1}=\dfrac{E}{R+r}$

解得电源内阻为$r=0.1\;\rm \Omega$

电源的路端电压为$U=I_{1}R=20\;\rm V$

故电源的输出功率为$P=UI_{1}=200\;\rm W$

开关$\rm S$闭合时,通过电动机的电流及电动机输出的机械功率。

[["

$42\\;\\rm A$$583.8\\;\\rm W$

"]]

由闭合电路欧姆定律可得端压为$U'=E-I_{2}r=16\;\rm V$

流经电动机的电流为$I'=I_{2}-\dfrac{U'}{R}=42\;\rm \text{A}$

电动机的输入功率为$P_{入}=U'I'=672\;\rm W$

电动机的热功率为$P_{r}=I'^{2}R_{M}=88.2\;\rm W$

故电动机的输出机械功率为$P_{出}=P_{入}-P_{r}=583.8\;\rm W$

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