Question

6．如圖所示，用微型電動機(jī)提升8N的物體．當(dāng)電源電壓為3V時，閉合開關(guān)，電動機(jī)不轉(zhuǎn)動，電流表示數(shù)為0.6A；當(dāng)電源電壓為12V時，閉合開關(guān)，電動機(jī)正常工作，電流表示數(shù)為0.4A，電動機(jī)同時以0.5m/s的速度勻速提升物體．已知電動機(jī)轉(zhuǎn)動時歐姆定律不適用，并忽略溫度對電阻的影響，試解答：
（1）電動機(jī)線圈的電阻是多大？
（2）電動機(jī)正常工作時的輸出功率是多少？
（3）電動機(jī)正常工作時消耗的電功率是多少？
（4）為什么（2）和（3）結(jié)果不一樣？

Answer 1

分析 （1）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器，根據(jù)歐姆定律求出電動機(jī)線圈的電阻；
（2）電動機(jī)以0.5m/s的速度勻速提升物體時，繩子的拉力和物體的重力相等，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出電動機(jī)正常工作時的輸出功率；
（3）知道電動機(jī)正常工作時的電壓和通過的電流，根據(jù)P=UI求出電動機(jī)正常工作時消耗的功率；
（4）電動機(jī)工作時是非純電阻用電器，消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

解答 解：（1）電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電動機(jī)線圈的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω；
（2）電動機(jī)正常工作時的輸出功率，也就是拉動物體做功的功率，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，輸出功率：
P_出=Gv=8N×0.5m/s=4W；
（3）電動機(jī)正常工作時消耗的電功率：
P=U′I′=12V×0.4A=4.8W；
（4）電動機(jī)正常工作時，消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時線圈電阻也消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故（2）和（3）結(jié)果不一樣．
答：（1）電動機(jī)線圈的電阻是5Ω；
（2）電動機(jī)正常工作時的輸出功率是4W；
（3）電動機(jī)正常工作時消耗的電功率是4.8W；
（4）電動機(jī)正常工作時，消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時線圈電阻也消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點評 對于非純電阻電路，歐姆定律不可用，電功和電熱也是不相等的，但當(dāng)電動機(jī)被卡住時可以當(dāng)成純電阻處理．