2011-2018年杭州市中考试卷-电动机类试题精选
文档属性
| 名称 | 2011-2018年杭州市中考试卷-电动机类试题精选 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 139.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2018-12-02 10:45:03 | ||
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文档简介
2011-2018杭州中考
电动机
1．（2018?杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为1.5Ω．为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V．计算此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率。
2．（2017?杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图，开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度，接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U），由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为 （填写表达式）；
（2）在电动机转动时，电流所做的功 电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
3．（2016?杭州）如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“6V 6W，线圈电阻2Ω”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过2A，求：
（1）启动时，变阻箱R的阻值至少多大？
（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为多大？
4．（2015?杭州）某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表：
/ U（V） I（A） W（J） Q（J）
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
5．（2014?杭州）加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（ ）
A．P B．
C． D．P﹣
6．（2014?杭州）某家用饮水机（见图）通过电热使水加热到95℃时，饮水机从加热状态自动切换到保温状态，如水温降到85℃时，则重新加热，使水温重新上升到95℃．如此反复，使水温始终维持在一定范围内。根据饮水机工作过程，
请你回答以下问题：
水桶容量 20L
热水箱容量 1L
额定电压 220V
加热功率 440W
保温功率 40W
（1）若水中含有少量硝酸盐，反复加热，会使其中的部分硝酸根离子转化为亚硝酸根离子（NO2﹣），在此过程中氮元素的化合价如何变化？
（2）反复加热，会导致水中的溶解氧越来越少。你认为长期饮用这种水，是否会导致人体缺氧？请作出判断并说明理由： 。
（3）其实饮水机在加热时，并不是对整桶水进行加热的，只是对饮水机内热水箱中的那部分水加热。为了比较“切断电源8小时后一次加热至95℃”和“8小时内保温状态下反复加热”两种情况下消耗的电能多少，在没有电能表的情况下，除本题提供的信息外，还需测量哪两个或三个量？ 、 、 （ ）．（饮水机部分技术指标见表）
7．（2013?杭州）某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量m=400kg，电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.1m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=2A（g取l0N/kg）
（1）电动机线圈的电阻R是多少？
（2）电动机匀速提升质量m′=200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少？
8．（2012?杭州）如图，电动机M的线圈电阻为0.5欧，当S断开时，电流表读数1安。当S闭合时，电流表读数3安。问：
（1）电阻R为多大？
（2）电动机的机械功率为多大？
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生了多少热量？
9．（2011?杭州）在计算电动机工作时所消耗的电功率时，小杰和小施产生了不同意见。小杰利用公式P=IU计算电动机所消耗的电功率，小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率。（已知：电动机线圈电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I）
（1）请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由。
（2）求这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量。
（3）求电动机在时间t内所做的机械功。
参考答案与试题解析
1．（2018?杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为1.5Ω．为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V．计算此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率。
【分析】（1）电动机M与变阻器串联，根据串联电路电压的规律算出变阻器的电压，根据欧姆定律算出变阻器的电流，根据串联电路电流的规律得出电动机的电流；
（2）根据P=UI算出电动机消耗的电功率。
【解答】解：
（1）由图知，电动机M与变阻器串联，电压表测电动机M两端的电压，
根据串联电路电压的规律知，变阻器的电压：UR=U﹣UM=12V﹣3V=9V；
由欧姆定律可得，通过变阻器的电流：IR===1.5A；
因串联电路中电流处处相等，
则通过电动机的电流：IM=IR=1.5A；
（2）电动机消耗的电功率：PM=UMIM=3V×1.5A=4.5W。
答：（1）通过电动机的电流为1.5A；
（2）电动机消耗的电功率4.5W。
【点评】本题考查了电动机上电流和功率的计算，只有电动机是非纯电阻电路，欧姆定律不能用。
2．（2017?杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图，开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度，接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U），由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为 （填写表达式）；
（2）在电动机转动时，电流所做的功 大于 电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
【分析】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，根据焦耳定律的公式写出表达式；
（2）（3）在电动机转动时，消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。
【解答】解：（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，则此时电路中的电流为：I=；
根据焦耳定律可知，t时间内电流在电路中产生的热量即电流所做的功为：
W=Q=UIt=Ut=；
（2）在电动机转动时，电流所做的功主要有两个利用：一个是转化为电动机的机械能，另一个是转化为灯泡和电动机的内能；故电流在电路中产生的热量要小于电流所做的功；
（3）电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗，所以小金的判断时错误的。
故答案为：（1）；（2）大于；（3）错误；电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗。
【点评】本题考查了焦耳定律，明确电能的转化是解题的关键。
3．（2016?杭州）如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“6V 6W，线圈电阻2Ω”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过2A，求：
（1）启动时，变阻箱R的阻值至少多大？
（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为多大？
【分析】（1）启动时，电动机尚未转动，没有对外输出机械能，此时的电路为纯电阻电路，线圈电阻和电阻箱串联，根据I=求出总电阻，进而求出变阻箱电阻；
（2）电动机正常工作，其两端电压为6V，根据P=UI求出电路电流，根据串联电路的分压特点求出变阻箱两端的电压，根据P=UI求出R消耗的电功率。
【解答】解：（1）启动时，电动机尚未转动，没有对外输出机械能，此时的电路为纯电阻电路，线圈电阻和电阻箱串联，
由I=得电路总电阻：
R===6Ω，
变阻箱电阻R变=R﹣R线=6Ω﹣2Ω=4Ω；
（2）电动机正常工作，
由P=UI得电路中电流：
I′===1A，
变阻箱两端电压U变=U﹣U额=12V﹣6V=6V，
变阻箱消耗电功率：
P′=U变I′=6V×1A=6W。
答：（1）启动时，变阻箱R的阻值至少4Ω；
（2）此时R消耗的电功率为6W。
【点评】此题主要考查的是学生对串联电路的电压、电阻特点和电功率计算公式的理解和掌握，难度不是很大。
4．（2015?杭州）某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表：
/ U（V） I（A） W（J） Q（J）
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【分析】（1）电动机不转动时，电动机不做功，此时电能全部转化为内能，先根据I=的变形求出电动机的电阻，根据Q=I2Rt计算所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，根据电功公式W=UIt计算，根据Q=I2Rt计算所产生的热量Q2。
（3）根据上述计算结果比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系。
【解答】解：（1）电动机不转动时，电能全部转化为内能，所以W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；
因为I=，所以电动机不转动时电阻R===1Ω，
电动机所产生的热量Q1=I12Rt=（0.2A）2×1Ω×10s=0.4J；
（2）因为I=，通电10s，电动机所做的电功W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，
电动机转动时电阻R与电动机不转动时的电阻相等，
电动机所产生的热量Q2=I22Rt=（1.2A）2×1Ω×10s=14.4J；
（3）通过上述计算可得，W1=Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
答：（1）电动机所做的电功为0.4J，所产生的热量Q1是0.4J；
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J；
（3）W1=Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
【点评】本题考查电功与热量的计算，解答此题的关键是知道电功与热量的计算公式。
5．（2014?杭州）加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（ ）
A．P B．
C． D．P﹣
【分析】电动机消耗的电功率为P=UI，发热功率P热=I2r。
【解答】解：电动机消耗的电功率为P，加在电动机上的电压是U，故电流为：I=；
发热功率：P热=I2r=；
故选：C。
【点评】对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路，可从从能量转化的角度理解：电能全部转化内能时，是纯电阻电路；电能转化为内能和其他能时，是非纯电阻电路。
6．（2014?杭州）某家用饮水机（见图）通过电热使水加热到95℃时，饮水机从加热状态自动切换到保温状态，如水温降到85℃时，则重新加热，使水温重新上升到95℃．如此反复，使水温始终维持在一定范围内。根据饮水机工作过程，
请你回答以下问题：
水桶容量 20L
热水箱容量 1L
额定电压 220V
加热功率 440W
保温功率 40W
（1）若水中含有少量硝酸盐，反复加热，会使其中的部分硝酸根离子转化为亚硝酸根离子（NO2﹣），在此过程中氮元素的化合价如何变化？ 从+5到+3
（2）反复加热，会导致水中的溶解氧越来越少。你认为长期饮用这种水，是否会导致人体缺氧？请作出判断并说明理由： 否，人通过呼吸运动吸入空气中的氧气 。
（3）其实饮水机在加热时，并不是对整桶水进行加热的，只是对饮水机内热水箱中的那部分水加热。为了比较“切断电源8小时后一次加热至95℃”和“8小时内保温状态下反复加热”两种情况下消耗的电能多少，在没有电能表的情况下，除本题提供的信息外，还需测量哪两个或三个量？ 水从室温上升到95℃所需的加热时间 、 水从85℃上升到95℃所需的加热时间 、 开始保温到下次加热的时间 （ 水从室温上升到95℃所需的加热时间、8小时内水从85℃上升到95℃的加热总时间 ）．（饮水机部分技术指标见表）
【分析】（1）根据在原子团中元素的化合价的代数和等于原子团的化合价进行解答；
（2）根据人体获得氧气的来源进行解答；
（3）根据W=Pt可知，要比较两种情况下消耗的电能，除表格中知道的加热功率和保温功率外，好需要知道加热时间，据此进行解答。
【解答】解：（1）硝酸根离子NO3﹣带一个单位的负电荷，则NO3的化合价为﹣1价，氧元素显﹣2，设氮元素的化合价是x，可得：x+（﹣2）×3=﹣1，则x=+5；
NO2﹣带有一个单位的负电荷，则NO2的化合价为﹣1价，氧元素显﹣2，设氮元素的化合价是x，可得：x+（﹣2）×2=﹣1，则x=+3；
所以，此过程中氮元素的化合价从+5到+3；
（2）反复加热，会导致水中的溶解氧越来越少，但人是通过呼吸运动吸入空气中的氧气，所以长期饮用这种水，不会导致人体缺氧；
（3）要比较两种情况下消耗电能的多少，由W=Pt可知，需要知道水从室温上升到95℃所需的加热时间和水从85℃上升到95℃所需的加热时间、开始保温到下次加热的时间，或者是水从室温上升到95℃所需的加热时间、8小时内水从85℃上升到95℃的加热总时间。
故答案为：
（1）从+5到+3；
（2）否、人通过呼吸运动吸入空气中的氧气；
（3）水从室温上升到95℃所需的加热时间；水从85℃上升到95℃所需的加热时间；开始保温到下次加热的时间（水从室温上升到95℃所需的加热时间、8小时内水从85℃上升到95℃的加热总时间）。
【点评】本题涉及到元素化合价和计算和人体氧气的来源以及电功公式的应用，学科综合性强，对学生的综合能力要求较高，有一定的难度。
7．（2013?杭州）某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量m=400kg，电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.1m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=2A（g取l0N/kg）
（1）电动机线圈的电阻R是多少？
（2）电动机匀速提升质量m′=200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少？
【分析】（1）电动机的输出功率等于牵引力的功率，根据牵引力的功率求出电动机的输出功率；根据P=UI求出电动机的输入功率，电动机的输入功率等于输出功率和线圈电阻产生的热功率之和，根据能量守恒结合P=I2R求出电动机线圈的电阻；
（2）电动机的输入功率不变时，发热功率不变，输出功率不变，根据P=Fv求出匀速提升物体时的速度。
【解答】解：电动机的输出功率：
P出=Fv=Gv=mgv=400kg×l0N/kg×0.1m/s=400W，
电动机的输入功率：
P入=UI=220V×2A=440W，
根据能量守恒定律得，电动机线圈的发热功率：
PR=P入﹣P出=440W﹣400W=40W，
根据P=I2R可得，电动机线圈的电阻：
R===10Ω；
（2）∵电动机的输入功率不变时，发热功率不变，
∴输出功率不变，
则提升速度v′=====0.2m/s。
答：（1）电动机线圈的电阻R是10Ω；
（2）电动机匀速提升质量m′=200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是0.2m/s。
【点评】解决本题的关键知道输入功率和输出功率以及线圈发热功率的区别和联系，注意对于电动机电路，在电动机正常工作的情况下，不能运用闭合电路欧姆定律进行求解。
8．（2012?杭州）如图，电动机M的线圈电阻为0.5欧，当S断开时，电流表读数1安。当S闭合时，电流表读数3安。问：
（1）电阻R为多大？
（2）电动机的机械功率为多大？
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生了多少热量？
【分析】首先分析电路图，从图可知，电源电压为10V，当S断开时，电路中只有电阻R，电流表测量的是通过电阻R的电流，即IR=1A．当S闭合时，电阻R和电动机M并联，电流表测量的是干路中的总电流，即I=3A。
（1）当S断开时，电路中只有电阻R，知道电阻R两端的电压和通过电阻R的电流，可利用公式R=计算出电阻R的阻值。
（2）当S闭合时，电阻R和电动机M并联，知道干路中的总电流和通过电阻R的电流，利用并联电路电流的特点，从而可以计算出通过电动机M的电流，又知道电源电压，可利用公式P=UI计算出电动机M的总功率，再利用公式P=I2R计算出电动机M的发热功率，两者相减便可以计算出电动机的机械功率。
（3）知道电动机M的发热功率，又知道工作时间，可利用公式Q=P热t计算出电动机线圈产生的热量。
【解答】解：
（1）从图可知，当S断开时，电路中只有电阻R有电流通过，
∵电源电压为：U=10V，IR=1A，
∴电阻R的阻值为：R===10Ω。
（2）当S闭合时，电阻R和电动机M并联，
∵I=3A，IR=1A，
∴通过电动机M的电流为：IM=I﹣IR=3A﹣1A=2A，
而U=10V，
∴电动机M的总功率为：P=UIM=10V×2A=20W，
又∵RM=0.5Ω，
∴电动机M的发热功率为：P热=IM2RM=（2A）2×0.5Ω=2W，
则电动机的机械功率为：P机械=P﹣P热=20W﹣2W=18W。
（3）∵t=2min=120s，
∴电动机线圈产生的热量为：Q=P热t=2W×120s=240J。
答：（1）电阻R为10Ω。
（2）电动机的机械功率为18W。
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生的热量为240J。
【点评】本题考查了并联电路的特点的理解和应用，并可以利用欧姆定律的公式变形计算出电阻的大小，以及利用公式P=UI和P=I2R计算电功率，需要注意的是电动机不是纯电阻。
9．（2011?杭州）在计算电动机工作时所消耗的电功率时，小杰和小施产生了不同意见。小杰利用公式P=IU计算电动机所消耗的电功率，小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率。（已知：电动机线圈电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I）
（1）请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由。
（2）求这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量。
（3）求电动机在时间t内所做的机械功。
【分析】（1）计算电动机所消耗的电功率应该利用公式P=UI来计算，U为电动机两端的电压，I为通过电动机的电流，利用公式P=I2R只能计算线圈电阻消耗的功率。
（2）已知通过的电流和工作时间以及线圈的电阻，根据焦耳定律计算就可。
（3）电动机在时间t内所做的机械功等于电流做的总功减去线圈产生的热量。
【解答】解：（1）小杰正确，小施不正确，因为P=I2R只是线圈的发热功率，而电动机正常工作时消耗的电能没有全部转化为机械能，有一部分转化成了内能，所以利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率是错误的。
（2）这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量Q=I2Rt。
（3）电动机在时间t内所做的机械功W=W电﹣Q=UIt﹣I2Rt。
【点评】本题考查电功率和焦耳定律计算公式及其变形的灵活运用，难点是知道公式P=I2R只适用于纯电阻电路，也就是电能完全转化为内能的电路。
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电动机
1．（2018?杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为1.5Ω．为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V．计算此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率。
2．（2017?杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图，开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度，接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U），由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为 （填写表达式）；
（2）在电动机转动时，电流所做的功 电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
3．（2016?杭州）如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“6V 6W，线圈电阻2Ω”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过2A，求：
（1）启动时，变阻箱R的阻值至少多大？
（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为多大？
4．（2015?杭州）某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表：
/ U（V） I（A） W（J） Q（J）
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
5．（2014?杭州）加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（ ）
A．P B．
C． D．P﹣
6．（2014?杭州）某家用饮水机（见图）通过电热使水加热到95℃时，饮水机从加热状态自动切换到保温状态，如水温降到85℃时，则重新加热，使水温重新上升到95℃．如此反复，使水温始终维持在一定范围内。根据饮水机工作过程，
请你回答以下问题：
水桶容量 20L
热水箱容量 1L
额定电压 220V
加热功率 440W
保温功率 40W
（1）若水中含有少量硝酸盐，反复加热，会使其中的部分硝酸根离子转化为亚硝酸根离子（NO2﹣），在此过程中氮元素的化合价如何变化？
（2）反复加热，会导致水中的溶解氧越来越少。你认为长期饮用这种水，是否会导致人体缺氧？请作出判断并说明理由： 。
（3）其实饮水机在加热时，并不是对整桶水进行加热的，只是对饮水机内热水箱中的那部分水加热。为了比较“切断电源8小时后一次加热至95℃”和“8小时内保温状态下反复加热”两种情况下消耗的电能多少，在没有电能表的情况下，除本题提供的信息外，还需测量哪两个或三个量？ 、 、 （ ）．（饮水机部分技术指标见表）
7．（2013?杭州）某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量m=400kg，电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.1m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=2A（g取l0N/kg）
（1）电动机线圈的电阻R是多少？
（2）电动机匀速提升质量m′=200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少？
8．（2012?杭州）如图，电动机M的线圈电阻为0.5欧，当S断开时，电流表读数1安。当S闭合时，电流表读数3安。问：
（1）电阻R为多大？
（2）电动机的机械功率为多大？
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生了多少热量？
9．（2011?杭州）在计算电动机工作时所消耗的电功率时，小杰和小施产生了不同意见。小杰利用公式P=IU计算电动机所消耗的电功率，小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率。（已知：电动机线圈电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I）
（1）请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由。
（2）求这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量。
（3）求电动机在时间t内所做的机械功。
参考答案与试题解析
1．（2018?杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为1.5Ω．为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V．计算此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率。
【分析】（1）电动机M与变阻器串联，根据串联电路电压的规律算出变阻器的电压，根据欧姆定律算出变阻器的电流，根据串联电路电流的规律得出电动机的电流；
（2）根据P=UI算出电动机消耗的电功率。
【解答】解：
（1）由图知，电动机M与变阻器串联，电压表测电动机M两端的电压，
根据串联电路电压的规律知，变阻器的电压：UR=U﹣UM=12V﹣3V=9V；
由欧姆定律可得，通过变阻器的电流：IR===1.5A；
因串联电路中电流处处相等，
则通过电动机的电流：IM=IR=1.5A；
（2）电动机消耗的电功率：PM=UMIM=3V×1.5A=4.5W。
答：（1）通过电动机的电流为1.5A；
（2）电动机消耗的电功率4.5W。
【点评】本题考查了电动机上电流和功率的计算，只有电动机是非纯电阻电路，欧姆定律不能用。
2．（2017?杭州）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图，开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度，接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U），由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为 （填写表达式）；
（2）在电动机转动时，电流所做的功 大于 电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
【分析】（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，根据焦耳定律的公式写出表达式；
（2）（3）在电动机转动时，消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。
【解答】解：（1）在电动机未转动时，该电路为两个电阻串联的电路，则此时电路中的电流为：I=；
根据焦耳定律可知，t时间内电流在电路中产生的热量即电流所做的功为：
W=Q=UIt=Ut=；
（2）在电动机转动时，电流所做的功主要有两个利用：一个是转化为电动机的机械能，另一个是转化为灯泡和电动机的内能；故电流在电路中产生的热量要小于电流所做的功；
（3）电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗，所以小金的判断时错误的。
故答案为：（1）；（2）大于；（3）错误；电动机转动后，电动机会消耗一部分能量，使得电功转化而成的内能减小，故灯泡的亮度会变暗。
【点评】本题考查了焦耳定律，明确电能的转化是解题的关键。
3．（2016?杭州）如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“6V 6W，线圈电阻2Ω”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过2A，求：
（1）启动时，变阻箱R的阻值至少多大？
（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为多大？
【分析】（1）启动时，电动机尚未转动，没有对外输出机械能，此时的电路为纯电阻电路，线圈电阻和电阻箱串联，根据I=求出总电阻，进而求出变阻箱电阻；
（2）电动机正常工作，其两端电压为6V，根据P=UI求出电路电流，根据串联电路的分压特点求出变阻箱两端的电压，根据P=UI求出R消耗的电功率。
【解答】解：（1）启动时，电动机尚未转动，没有对外输出机械能，此时的电路为纯电阻电路，线圈电阻和电阻箱串联，
由I=得电路总电阻：
R===6Ω，
变阻箱电阻R变=R﹣R线=6Ω﹣2Ω=4Ω；
（2）电动机正常工作，
由P=UI得电路中电流：
I′===1A，
变阻箱两端电压U变=U﹣U额=12V﹣6V=6V，
变阻箱消耗电功率：
P′=U变I′=6V×1A=6W。
答：（1）启动时，变阻箱R的阻值至少4Ω；
（2）此时R消耗的电功率为6W。
【点评】此题主要考查的是学生对串联电路的电压、电阻特点和电功率计算公式的理解和掌握，难度不是很大。
4．（2015?杭州）某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表：
/ U（V） I（A） W（J） Q（J）
不转动 0.2 0.2 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【分析】（1）电动机不转动时，电动机不做功，此时电能全部转化为内能，先根据I=的变形求出电动机的电阻，根据Q=I2Rt计算所产生的热量Q1。
（2）电动机转动时，根据电功公式W=UIt计算，根据Q=I2Rt计算所产生的热量Q2。
（3）根据上述计算结果比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系。
【解答】解：（1）电动机不转动时，电能全部转化为内能，所以W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；
因为I=，所以电动机不转动时电阻R===1Ω，
电动机所产生的热量Q1=I12Rt=（0.2A）2×1Ω×10s=0.4J；
（2）因为I=，通电10s，电动机所做的电功W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，
电动机转动时电阻R与电动机不转动时的电阻相等，
电动机所产生的热量Q2=I22Rt=（1.2A）2×1Ω×10s=14.4J；
（3）通过上述计算可得，W1=Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
答：（1）电动机所做的电功为0.4J，所产生的热量Q1是0.4J；
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J；
（3）W1=Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2。
【点评】本题考查电功与热量的计算，解答此题的关键是知道电功与热量的计算公式。
5．（2014?杭州）加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（ ）
A．P B．
C． D．P﹣
【分析】电动机消耗的电功率为P=UI，发热功率P热=I2r。
【解答】解：电动机消耗的电功率为P，加在电动机上的电压是U，故电流为：I=；
发热功率：P热=I2r=；
故选：C。
【点评】对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路，可从从能量转化的角度理解：电能全部转化内能时，是纯电阻电路；电能转化为内能和其他能时，是非纯电阻电路。
6．（2014?杭州）某家用饮水机（见图）通过电热使水加热到95℃时，饮水机从加热状态自动切换到保温状态，如水温降到85℃时，则重新加热，使水温重新上升到95℃．如此反复，使水温始终维持在一定范围内。根据饮水机工作过程，
请你回答以下问题：
水桶容量 20L
热水箱容量 1L
额定电压 220V
加热功率 440W
保温功率 40W
（1）若水中含有少量硝酸盐，反复加热，会使其中的部分硝酸根离子转化为亚硝酸根离子（NO2﹣），在此过程中氮元素的化合价如何变化？ 从+5到+3
（2）反复加热，会导致水中的溶解氧越来越少。你认为长期饮用这种水，是否会导致人体缺氧？请作出判断并说明理由： 否，人通过呼吸运动吸入空气中的氧气 。
（3）其实饮水机在加热时，并不是对整桶水进行加热的，只是对饮水机内热水箱中的那部分水加热。为了比较“切断电源8小时后一次加热至95℃”和“8小时内保温状态下反复加热”两种情况下消耗的电能多少，在没有电能表的情况下，除本题提供的信息外，还需测量哪两个或三个量？ 水从室温上升到95℃所需的加热时间 、 水从85℃上升到95℃所需的加热时间 、 开始保温到下次加热的时间 （ 水从室温上升到95℃所需的加热时间、8小时内水从85℃上升到95℃的加热总时间 ）．（饮水机部分技术指标见表）
【分析】（1）根据在原子团中元素的化合价的代数和等于原子团的化合价进行解答；
（2）根据人体获得氧气的来源进行解答；
（3）根据W=Pt可知，要比较两种情况下消耗的电能，除表格中知道的加热功率和保温功率外，好需要知道加热时间，据此进行解答。
【解答】解：（1）硝酸根离子NO3﹣带一个单位的负电荷，则NO3的化合价为﹣1价，氧元素显﹣2，设氮元素的化合价是x，可得：x+（﹣2）×3=﹣1，则x=+5；
NO2﹣带有一个单位的负电荷，则NO2的化合价为﹣1价，氧元素显﹣2，设氮元素的化合价是x，可得：x+（﹣2）×2=﹣1，则x=+3；
所以，此过程中氮元素的化合价从+5到+3；
（2）反复加热，会导致水中的溶解氧越来越少，但人是通过呼吸运动吸入空气中的氧气，所以长期饮用这种水，不会导致人体缺氧；
（3）要比较两种情况下消耗电能的多少，由W=Pt可知，需要知道水从室温上升到95℃所需的加热时间和水从85℃上升到95℃所需的加热时间、开始保温到下次加热的时间，或者是水从室温上升到95℃所需的加热时间、8小时内水从85℃上升到95℃的加热总时间。
故答案为：
（1）从+5到+3；
（2）否、人通过呼吸运动吸入空气中的氧气；
（3）水从室温上升到95℃所需的加热时间；水从85℃上升到95℃所需的加热时间；开始保温到下次加热的时间（水从室温上升到95℃所需的加热时间、8小时内水从85℃上升到95℃的加热总时间）。
【点评】本题涉及到元素化合价和计算和人体氧气的来源以及电功公式的应用，学科综合性强，对学生的综合能力要求较高，有一定的难度。
7．（2013?杭州）某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量m=400kg，电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.1m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=2A（g取l0N/kg）
（1）电动机线圈的电阻R是多少？
（2）电动机匀速提升质量m′=200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少？
【分析】（1）电动机的输出功率等于牵引力的功率，根据牵引力的功率求出电动机的输出功率；根据P=UI求出电动机的输入功率，电动机的输入功率等于输出功率和线圈电阻产生的热功率之和，根据能量守恒结合P=I2R求出电动机线圈的电阻；
（2）电动机的输入功率不变时，发热功率不变，输出功率不变，根据P=Fv求出匀速提升物体时的速度。
【解答】解：电动机的输出功率：
P出=Fv=Gv=mgv=400kg×l0N/kg×0.1m/s=400W，
电动机的输入功率：
P入=UI=220V×2A=440W，
根据能量守恒定律得，电动机线圈的发热功率：
PR=P入﹣P出=440W﹣400W=40W，
根据P=I2R可得，电动机线圈的电阻：
R===10Ω；
（2）∵电动机的输入功率不变时，发热功率不变，
∴输出功率不变，
则提升速度v′=====0.2m/s。
答：（1）电动机线圈的电阻R是10Ω；
（2）电动机匀速提升质量m′=200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是0.2m/s。
【点评】解决本题的关键知道输入功率和输出功率以及线圈发热功率的区别和联系，注意对于电动机电路，在电动机正常工作的情况下，不能运用闭合电路欧姆定律进行求解。
8．（2012?杭州）如图，电动机M的线圈电阻为0.5欧，当S断开时，电流表读数1安。当S闭合时，电流表读数3安。问：
（1）电阻R为多大？
（2）电动机的机械功率为多大？
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生了多少热量？
【分析】首先分析电路图，从图可知，电源电压为10V，当S断开时，电路中只有电阻R，电流表测量的是通过电阻R的电流，即IR=1A．当S闭合时，电阻R和电动机M并联，电流表测量的是干路中的总电流，即I=3A。
（1）当S断开时，电路中只有电阻R，知道电阻R两端的电压和通过电阻R的电流，可利用公式R=计算出电阻R的阻值。
（2）当S闭合时，电阻R和电动机M并联，知道干路中的总电流和通过电阻R的电流，利用并联电路电流的特点，从而可以计算出通过电动机M的电流，又知道电源电压，可利用公式P=UI计算出电动机M的总功率，再利用公式P=I2R计算出电动机M的发热功率，两者相减便可以计算出电动机的机械功率。
（3）知道电动机M的发热功率，又知道工作时间，可利用公式Q=P热t计算出电动机线圈产生的热量。
【解答】解：
（1）从图可知，当S断开时，电路中只有电阻R有电流通过，
∵电源电压为：U=10V，IR=1A，
∴电阻R的阻值为：R===10Ω。
（2）当S闭合时，电阻R和电动机M并联，
∵I=3A，IR=1A，
∴通过电动机M的电流为：IM=I﹣IR=3A﹣1A=2A，
而U=10V，
∴电动机M的总功率为：P=UIM=10V×2A=20W，
又∵RM=0.5Ω，
∴电动机M的发热功率为：P热=IM2RM=（2A）2×0.5Ω=2W，
则电动机的机械功率为：P机械=P﹣P热=20W﹣2W=18W。
（3）∵t=2min=120s，
∴电动机线圈产生的热量为：Q=P热t=2W×120s=240J。
答：（1）电阻R为10Ω。
（2）电动机的机械功率为18W。
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生的热量为240J。
【点评】本题考查了并联电路的特点的理解和应用，并可以利用欧姆定律的公式变形计算出电阻的大小，以及利用公式P=UI和P=I2R计算电功率，需要注意的是电动机不是纯电阻。
9．（2011?杭州）在计算电动机工作时所消耗的电功率时，小杰和小施产生了不同意见。小杰利用公式P=IU计算电动机所消耗的电功率，小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率。（已知：电动机线圈电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I）
（1）请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由。
（2）求这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量。
（3）求电动机在时间t内所做的机械功。
【分析】（1）计算电动机所消耗的电功率应该利用公式P=UI来计算，U为电动机两端的电压，I为通过电动机的电流，利用公式P=I2R只能计算线圈电阻消耗的功率。
（2）已知通过的电流和工作时间以及线圈的电阻，根据焦耳定律计算就可。
（3）电动机在时间t内所做的机械功等于电流做的总功减去线圈产生的热量。
【解答】解：（1）小杰正确，小施不正确，因为P=I2R只是线圈的发热功率，而电动机正常工作时消耗的电能没有全部转化为机械能，有一部分转化成了内能，所以利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率是错误的。
（2）这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量Q=I2Rt。
（3）电动机在时间t内所做的机械功W=W电﹣Q=UIt﹣I2Rt。
【点评】本题考查电功率和焦耳定律计算公式及其变形的灵活运用，难点是知道公式P=I2R只适用于纯电阻电路，也就是电能完全转化为内能的电路。
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