Question

15．如圖是小金研究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否對(duì)小燈泡的亮度有影響的電路圖，開始小金先抓住轉(zhuǎn)軸合上開關(guān)，觀察小燈泡的亮度，接著放開轉(zhuǎn)軸讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化（已知：小燈泡的電阻為R，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r，電源電壓為U），由此請(qǐng)你回答：
（1）在電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，t時(shí)間內(nèi)電流在電路中產(chǎn)生的熱量為$\frac{{U}^{2}}{R+r}t$（填寫表達(dá)式）；
（2）在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流所做的功大于電流在電路中產(chǎn)生的熱量（選填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后小燈泡會(huì)更亮，你認(rèn)為小金的判斷正確嗎？并根據(jù)學(xué)過的知識(shí)給以解釋．

Answer 1

分析 （1）在電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該電路為兩個(gè)電阻串聯(lián)的電路，根據(jù)焦耳定律的公式寫出表達(dá)式；
（2）（3）在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

解答 解：（1）在電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該電路為兩個(gè)電阻串聯(lián)的電路，則此時(shí)電路中的電流為：I=$\frac{U}{R+r}$；
根據(jù)焦耳定律可知，t時(shí)間內(nèi)電流在電路中產(chǎn)生的熱量即電流所做的功為：
W=Q=UIt=U$\frac{U}{R+r}$t=$\frac{{U}^{2}}{R+r}t$；
（2）在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流所做的功主要有兩個(gè)利用：一個(gè)是轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，另一個(gè)是轉(zhuǎn)化為燈泡和電動(dòng)機(jī)的內(nèi)能；故電流在電路中產(chǎn)生的熱量要小于電流所做的功；
（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)會(huì)消耗一部分能量，使得電功轉(zhuǎn)化而成的內(nèi)能減小，故燈泡的亮度會(huì)變暗，所以小金的判斷時(shí)錯(cuò)誤的．
故答案為：（1）$\frac{{U}^{2}}{R+r}t$；（2）大于；（3）錯(cuò)誤；=$\frac{{U}^{2}}{R+r}t$；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)會(huì)消耗一部分能量，使得電功轉(zhuǎn)化而成的內(nèi)能減小，故燈泡的亮度會(huì)變暗．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了焦耳定律，明確電能的轉(zhuǎn)化是解題的關(guān)鍵．