Question

4．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻r=0.5Ω，標(biāo)有“8V 24W”的燈泡恰能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)M線圈的電阻R₀=0.4Ω，g=10m/s²，求：
（1）干路電流I．
（2）電動(dòng)機(jī)的總功率及輸出功率．
（3）若用該電動(dòng)機(jī)豎直向上提升一質(zhì)量為m=1kg物體，速度為2m/s時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率與（2）問(wèn)相同，此時(shí)物體的加速度．

Answer 1

分析 （1）由圖可知電路結(jié)構(gòu)，燈泡正常發(fā)光，故燈泡的電壓即為路端電壓，由閉合電路歐姆定律可求得干路電流；
（2）由功率公式求得燈泡中的電流，再并聯(lián)電路規(guī)律可明確電動(dòng)機(jī)內(nèi)的電流，由功率公式可求得電動(dòng)機(jī)的輸出功率；
（3）根據(jù)P=Fv求出牽引力，再根據(jù)牛頓第二定律求解加速度．

解答 解：（1）路端電壓等于電燈L的電壓，即U=8V      
由E=U+Ir
得I=$\frac{E-U}{r}=\frac{12-8}{0.5}$A=8A                   
（2）燈泡正常發(fā)光，I_L=$\frac{{P}_{L}}{U}=\frac{24}{8}$=3A
電動(dòng)機(jī)的電流I_M=I-I_L=5A                 
電動(dòng)機(jī)消耗的總功率
P_電=U_MI_M=8×5W=40 W
電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的功率
P_內(nèi)=${{I}_{M}}^{2}$R₀=5²×0.4W=10W                  
所以輸出功率為
P_出=P_電-P_內(nèi)=40W-10W=30W．
（3）根據(jù)P_出=Fv得：F=$\frac{30}{2}=15N$，
根據(jù)牛頓第二定律得：
F-mg=ma
解得a=$\frac{15-10}{1}=5m/{s}^{2}$
答：（1）干路電流為8A；
（2）電動(dòng)機(jī)的總功率為40W，輸出功率為30W；
（3）此時(shí)物體的加速度為5m/s²．

點(diǎn)評(píng) 本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，要注意正確分析電路，明確電路結(jié)構(gòu)，再靈活根據(jù)閉合電路歐姆定律求解．