Question

【题目】如图是电动机M与电阻R组成的电路，其中电阻R的大小为10Ω．当开关S闭合时，电流表示数为3A．
（1）求当S闭合时，通过电阻R的电流；
（2）电动机正常工作2min，电动机线圈产生热量240J，求线圈的电阻；
（3）对于电阻R，请从能量的转化与守恒出发推导出欧姆定律；进而简要说明为什么欧姆定律对于电动机电路不适用．

Answer 1

【答案】
（1）解：由电路图可知，当S闭合时，M和R并联接入电路，电流表测干路电流，

由并联电路电压特点知，UM=UR=U=10V，

根据欧姆定律可知通过R的电流：

IR= = =1A

答：当S闭合时，通过电阻R的电流为1A；

（2）解：由并联电路电流特点知，电动机工作时，通过电动机的电流：

IM=I﹣IR=3A﹣1A=2A，

电动机工作2min，电动机线圈产生热量：Q=IM2RMt=（2A）2×RM×120s=240J

解得：RM=0.5Ω

答：电动机正常工作线圈的电阻为0.5Ω；

（3）解：电流经过电阻R时，电能全部转化为内能，

根据能量守恒定律可知：W电=Q，

即：UIRt=IR2Rt，

化简变形可得：IR= ；

电流经过电动机M时，电能转化为机械能和内能，即：UIMt=IM2RMt+W机，

故：IM≠ ，即欧姆定律不适用

【解析】（1）当S闭合时，R与M并联，由并联电路特点和欧姆定律计算通过电阻R的电流；（2）由并联电路电流特点计算通过M的电流，由焦耳定律计算线圈的电阻；（3）电能通过R时电能全部转化为内能；电动机工作时将电能转化为内能和机械能，根据能量守恒定律分析解答．
【考点精析】利用欧姆定律及其应用和焦耳定律的计算公式及其应用对题目进行判断即可得到答案，需要熟知欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；焦耳定律公式：Q=I2Rt ，（式中单位Q→焦；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒．）．