Question

【題目】如圖是電動機M與電阻R組成的電路，其中電阻R的大小為10Ω．當開關(guān)S閉合時，電流表示數(shù)為3A．
（1）求當S閉合時，通過電阻R的電流；
（2）電動機正常工作2min，電動機線圈產(chǎn)生熱量240J，求線圈的電阻；
（3）對于電阻R，請從能量的轉(zhuǎn)化與守恒出發(fā)推導出歐姆定律；進而簡要說明為什么歐姆定律對于電動機電路不適用．

Answer 1

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

由并聯(lián)電路電壓特點知，UM=UR=U=10V，

根據(jù)歐姆定律可知通過R的電流：

IR= = =1A

答：當S閉合時，通過電阻R的電流為1A；

（2）解：由并聯(lián)電路電流特點知，電動機工作時，通過電動機的電流：

IM=I﹣IR=3A﹣1A=2A，

電動機工作2min，電動機線圈產(chǎn)生熱量：Q=IM2RMt=（2A）2×RM×120s=240J

解得：RM=0.5Ω

答：電動機正常工作線圈的電阻為0.5Ω；

（3）解：電流經(jīng)過電阻R時，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，

化簡變形可得：IR= ；

電流經(jīng)過電動機M時，電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能，即：UIMt=IM2RMt+W機，

故：IM≠ ，即歐姆定律不適用

【解析】（1）當S閉合時，R與M并聯(lián)，由并聯(lián)電路特點和歐姆定律計算通過電阻R的電流；（2）由并聯(lián)電路電流特點計算通過M的電流，由焦耳定律計算線圈的電阻；（3）電能通過R時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電動機工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，根據(jù)能量守恒定律分析解答．
【考點精析】利用歐姆定律及其應用和焦耳定律的計算公式及其應用對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，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．）．