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5.欧姆定律只适用于“纯电阻电路”,如图是电动机M与电阻R组成的“非纯电阻电路”,其中电阻R的大小为10Ω,AB之间的电压为10V,当S闭合时,电流表读数为3A.
(1)证明纯电阻电路将电能全部转化为内能;
(2)求当S闭合时,电阻R发热的电功率;
(3)电动机工作2min,电动机线圈产生热量240J,求线圈的电阻.

分析 (1)知道无论纯电阻还是非纯电阻电功都可以用W=UIt计算、电热用Q=I2Rt计算,则利用W=UIt计算纯电阻消耗的电能,利用Q=I2Rt求出热能,由于纯电阻电路中I=$\frac{U}{R}$,据此比较电能与热能的大小即可.
(2)当S闭合时,利用I=$\frac{U}{R}$求出电流,利用P=I2R求出发热功率;
(3)由并联电路的特点求出通过电动机的电流,利Q=I2Rt求出热能即可求出线圈的电阻.

解答 解:(1)纯电阻电路:电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I.
电热:Q=I2Rt,电功:W=UIt,
由于纯电阻电路中I=$\frac{U}{R}$,则Q=I2Rt=IR×It=UIt=W;
则电热和电功的关系Q=W,
表明:在纯电阻电路中,电功与电热相等.也就是说电流做功将电能全部转化为电路的热能;
(2)当S闭合时,电动机与R并联,
通过电阻R的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{10V}{10Ω}$=1A,
则电阻R发热功率P=I2R=(1A)2×10Ω=10W;
(3)由并联电路干路电流等于各支路电流之和可知:
电动机的电流IM=I-I=3A-1A=2A,
由Q=I2Rt得线圈的电阻:
R线圈=$\frac{Q}{{I}^{2}t}$=$\frac{240J}{({2A)}^{2}×2×60s}$=0.5Ω.
答:(1)如上;
(2)当S闭合时,电阻R发热的电功率为2W;
(3)线圈的电阻为0.5Ω.

点评 本题考查了学生对欧姆定律、电功与电热关系的理解与掌握,注意对于非纯电阻电路,欧姆定律不可用,电功和电热也是不相等的,但当电动机不转时可以当成纯电阻处理.

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