Question

20．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，將一盞“8V，16W”的燈泡與一只線圈電阻為0.5Ω的直流電動(dòng)機(jī)并聯(lián)后和電源相連，燈泡剛好正常發(fā)光，通電100min，求：
（1）流過(guò)電源的電流強(qiáng)度；
（2）電源提供的電能；
（3）電動(dòng)機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）由題意可知電路中的路端電壓，則由閉合電路歐姆定律可求得電路中的電流，
（2）由W=EIt可求得電源提供的能量；
（3）由η=$\frac{{P}_{出}^{\;}}{{P}_{入}^{\;}}$×100%可求得電動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）由題意可知，電路的路端電壓U=8V，則內(nèi)電壓U_內(nèi)=E-U=12V-8V=4V；
電路中電流I=$\frac{{U}_{內(nèi)}^{\;}}{r}$=$\frac{12-8}{0.5}$=8A；
（2）電源提供的能量W=EIt=12×8×100×60J=5.76×10⁵J；
（3）電流對(duì)燈絲做功W_燈=Pt=16×100×60J=9.6×10⁴J；
燈泡中的電流I_燈=$\frac{P}{U}$=$\frac{16}{8}$=2A；
由并聯(lián)電路的規(guī)律可知，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I_機(jī)=I-I_燈=8A-2A=6A；
電流對(duì)電動(dòng)機(jī)所做的功W=UI_機(jī)t=8×6×6000J=2.88×10⁵J；
 而電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量Q_機(jī)=I_機(jī)²R_機(jī)t=6²×0.5×6000J=1.08×10⁵J；
電動(dòng)機(jī)的效率η=$\frac{{W}_{機(jī)}^{\;}-{Q}_{機(jī)}^{\;}}{{W}_{機(jī)}^{\;}}$×100%=$\frac{2.88×1{0}_{\;}^{5}-1.08×1{0}_{\;}^{5}}{2.88×1{0}_{\;}^{5}}$×100%=62.5%．
答：（1）流過(guò)電源的電流強(qiáng)度8A；
（2）電源提供的電能$5.75×1{0}_{\;}^{5}J$；
（3）電動(dòng)機(jī)的效率62.5%

點(diǎn)評(píng) 本題考查電路中電功及電熱的區(qū)別，要注意焦耳定律及電功公式在非純電阻電路中均可使用，但焦耳定律只能求產(chǎn)生的熱量．