本试题 “如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置。质量为5kg 的物体M1静止于水平导轨AB的B 端,导轨AB 及支架只可绕着固定于地面上的过C 点的转动轴在竖直平面内转动...” 主要考查您对功率的计算公式的应用
电功率的计算公式的变形
杠杆的平衡条件
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解读电功率的计算公式:
电功率的四个表达式:(1)定义式:P=W/t。(2)反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I2R。(4)式P=U2/R。
电功率是反映电能消耗快慢的物理量,定义为1秒钟内消耗电能的多少,因此,用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间,就得到定义式P=W/t。
经实验研究证明,电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积,即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其它形式的能量的,电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能,当然也就不会有电能转化为其它形式的能量。所以,P=UI广泛应用于电功率的计算。
与欧姆定律结合得到的(3)式P=I2R、(4)式P=U2/R适用于纯电阻电路。因为,欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系,是在纯电阻电路中得出的,所以,它只适用于纯电阻电路。如:白炽灯、电阻、电热器等,不适用于含电动机的电路和输变电电路的计算。由于串联电路中电流处处相等,所以在串联电路中,使用(3)式P=I2R分析和计算方便。在并联电路中,各支路两端电压相等,所以用(4)式P=U2/R分析和计算方便。通过对近几年的中考命题分析,除了含电动机电路的电功率计算外,其它全是纯电阻电路。在纯电阻电路中,四个计算公式通用,可根据具体情况选择方便的公式进行运用。
巧用电阻不变求实际功率:
由用电器铭牌上的U额、P额,求出电阻。即由P= ,解出R=;由于电阻是不变的物理量,当求不同电压的实际功率时,可依据求得。
例1:如图所示,电源电压不变,灯L1标有“6V 3W”字样。当S、S1均闭合时,L1正常发光,的示数是____V。若闭合S、断开S1,的示数是0.3A,则L2的实际功率为__W。
解析:当S、S1均闭合时,L2被短路,此时L1正常发光,所以电压表示数等于6V。当闭合S,断开S1 时,灯L1、L2串联。灯L1电阻。灯L1两端电压,所以灯L2的实际功率。
答案:6 0.72
杠杆的平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。
即
在杠杆平衡时,动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之几。
利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题,一般遵循以下步骤:
(1)确定杠杆支点的位置。
(2)分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图。
(3)确定每个力的力臂。
(4)根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。
例:如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO= 2OB。固定D点,使OB处于水平位置,此时B端挂一重为40N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A端施加F=____N的力,在图上画出此时力F的方向。
解析:要想得到施加在A点的最小力,就要找到最大力臂,由图可知,最大力臂应是OA,故过A点作们的垂线,方向斜向下即为最小力。据杠杆平衡条件得:F·OA=G·OB,代入数值为F×2OB=40N×OB,解方程得F=20N。
答案:20 力F的方向如图
实验法探究杠杆平衡条件:
实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置上平衡,目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响。当杠杆水平平衡时,O点距悬挂钩码处的距离便是力臂,而且可用杠杆上的“格数”代替力臂大小。
例:我们都做过“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)实验没有挂钩码时,若杠杆左端下倾,则应将右端的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。实验前使杠杆水平平衡的目的是____.
(2)实验中,用图所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师却提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式( )
A.一个人无法独立操作
B.需要使用太多的钩码
C.力臂与杠杆不重合
D.力和力臂数目过多
(3)图中,不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置,保持左侧第____格的钩码不动,将左侧另外两个钩码改挂到它的下方,杠杆仍可以水平平衡。
解析:(1)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,目的是方便地测量力臂。调节方法是将平衡螺母向杠杆偏高的一端调,即哪端轻向哪端调。
(2)探究杠杆平衡条件时,用的力和力臂数目过多,每个力都会给杠杆转动带来影响,给探究过程带来麻烦。
(3)根据杠杆平衡条件,即,所以l1=2(格)。
答案:(1)右方便地测量力臂(2)D(3)2
利用杠杆平衡条件求最小力的方法:
由公式可知,当阻力、阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小。当动力臂最长时,动力最小。要求最小动力,必须先画出最大动力臂。
1.寻找最大动力臂的方法
(1)当动力作用点确定后,支点到动力作用点的线段即为最大动力臂;
(2)动力作用点没有规定时,应看杠杆上哪一点离支点最远,则这一点到支点的距离即为最大动力臂。
2.作最小动力的方法
(1)找到最大动力臂后,过作用点作动力臂的垂线;
(2)根据实际,动力能使杠杆沿阻力作用的反方向转动,从而确定动力的方向。
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