Question

10．如圖所示為電動機(jī)提升重物的裝置，電動機(jī)線圈電阻r=1Ω，電動機(jī)兩端電壓為5V，電路中的電流為1A，重物A重20N．不計(jì)摩擦力，求：
（1）電動機(jī)線圈電阻上消耗的熱功率是多少；
（2）輸出功率各是多少；
（3）10s內(nèi)，可以把重物A勻速提升多高；
（4）若電動機(jī)因故不能轉(zhuǎn)動，這時通過它的電流強(qiáng)度多大？電動機(jī)實(shí)際消耗的電功率多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P_熱=I²r求解電動機(jī)線圈電阻上消耗的熱功率；
（2）根據(jù)P=UI求解電動機(jī)的電功率，根據(jù)P_出=P-P_熱求解輸出功率；
（3）根據(jù)P_出t=mgh列式求解物體提升的高度．
（4）電動機(jī)因故不能轉(zhuǎn)動時，其電路是純電阻電路，根據(jù)歐姆定律求出電流強(qiáng)度，再由P=UI求解電動機(jī)實(shí)際消耗的電功率．

解答 解：（1）電動機(jī)線圈電阻上消耗的熱功率為：P_熱=I²r=1²×1W=1W．
（2）電動機(jī)的輸入功率為：P_入=IU=1×5W=5W
輸出功率為：P_出=P_入-P_Q=5W-1W=4W；
（3）電動機(jī)的輸出功率用來提升重物在10s內(nèi)，有：
 P_出t=mgh．
解得：h=$\frac{{P}_{出}t}{mg}$=$\frac{4×10}{20}$m=2m．
（4）電動機(jī)因故不能轉(zhuǎn)動時，其電路是純電阻電路，根據(jù)歐姆定律得
  I′=$\frac{U}{r}$=$\frac{5}{1}$A=5A
電動機(jī)實(shí)際消耗的電功率為：P′=UI′=5×5W=25W
答：（1）電動機(jī)線圈電阻上消耗的熱功率是1W；
（2）輸出功率是4W；
（3）10s內(nèi)，可以把重物A勻速提升2m高；
（4）若電動機(jī)因故不能轉(zhuǎn)動，這時通過它的電流強(qiáng)度是5A，電動機(jī)實(shí)際消耗的電功率是25W．

點(diǎn)評 當(dāng)電動機(jī)正常工作時，是非純電阻電路，歐姆定律不成立；當(dāng)電動機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)時，是純電阻電路，歐姆定律成立．