Question

7．如圖是某一直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，電路中電阻R=2Ω．重物的質(zhì)量為m=10kg，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)．使重物以v=2m/s速度勻速上升時(shí)，電流表的讀數(shù)為5A，已知電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r=1Ω，不計(jì)電源電阻及各處摩擦（g=10N/kg）．求：
（1）繩子對(duì)重物做功的功率P_機(jī)：
（2）電動(dòng)機(jī)消耗熱功率P_熱：
（3）電動(dòng)機(jī)的兩端電壓U
（4）電源的電壓E．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)G=mg求出物體的重力，根據(jù)公式P=Fv計(jì)算功率；
（2）根據(jù)P=I²r求出電動(dòng)機(jī)消耗熱功率；
（3）求出電動(dòng)機(jī)消耗的電功率，根據(jù)公式P=UI求出電壓；
（4）求出電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求出總電壓．

解答 解：
（1）重物的重力為：G=mg=10kg×10N/kg=100N；
重物以v=2m/s速度勻速上升，則繩子對(duì)重物做功的功率P_機(jī)=Fv=Gv=100N×2m/s=200W；
（2）電動(dòng)機(jī)消耗熱功率為：P_熱=I²r=（5A）²×1Ω=25W；
（3）根據(jù)能量守恒定律可知，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率與機(jī)械功率之和，
所以，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率：P_電=P_機(jī)+P_熱=200W+25W=225W，
則電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：U_M=$\frac{{P}_{電}}{I}$=$\frac{225W}{5A}$=45V；
（4）由I=$\frac{U}{R}$得，電阻兩端的電壓為：U_R=IR=5A×2Ω=10V，
則電源電壓為E=U_R+U_M=10V+45V=55V．
答：（1）繩子對(duì)重物做功的功率為200W；
（2）電動(dòng)機(jī)消耗熱功率為25W；
（3）電動(dòng)機(jī)的兩端電壓為45V；
（4）電源的電壓為55V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力、功率、串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，能熟練應(yīng)用公式是解答本題的關(guān)鍵．