Question

如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻r=1Ω，閉合電鍵S后，標(biāo)有“8V，12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)M繞組的電阻R₀=4Ω，求：
（1）電源的輸出功率P₀；
（2）10s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q；
（3）電動(dòng)機(jī)的效率η；
（4）若用此電動(dòng)機(jī)由靜止開(kāi)始加速提升一質(zhì)量為0.5kg的物體，10s末物體的速度達(dá)到4m/s，且在這一過(guò)程中電動(dòng)機(jī)輸出功率保持不變，物體也不會(huì)碰到電動(dòng)機(jī)，求物體在這10s內(nèi)上升的高度h（忽略空氣阻力和一切摩擦作用）．

Answer 1

分析：（1）路端電壓等于燈泡兩端的電壓，燈泡正常發(fā)光，就等于燈泡的額定電壓，電流可以根據(jù)I=

E-U

r

求得，根據(jù)P₀=UI即可求解；
（2）先求出流過(guò)燈泡的電流I₁，根據(jù)I₂=I-I₁即可得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，再根據(jù)電動(dòng)機(jī)的熱功率P_Q=I₂²R₀即可求解；
（3）電動(dòng)機(jī)的總功率P₁=UI₂，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P₂=P₁-P_Q，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率η=

P2

P1

即可求解；
（4）由動(dòng)能定理即可求得上升的高度h．

解答：解：（1）由題意，并聯(lián)部分電壓為U=8V，內(nèi)電壓應(yīng)為U_r=E-U=2V
總電流I=

E-U

r

=2A
電源的輸出功率P₀=UI=16W
（2）流過(guò)燈泡的電流I₁=

P1

U

=1.5A
則可得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I₂=I-I₁=0.5A
電動(dòng)機(jī)的熱功率P_Q=I₂²R₀=1W
10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q=P_Qt=10J
（3）電動(dòng)機(jī)的總功率P₁=UI₂=4W
電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P₂=P₁-P_Q=3W
電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率η=

P2

P1

×100%=75%
（4）由動(dòng)能定理，得：Pt=mgh+

1

2

mv²，
   解得：h=5.2m
答：（1）電源的輸出功率P₀為16W；
（2）10s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q為10J；
（3）電動(dòng)機(jī)的效率η為75%；
（4）物體在這10s內(nèi)上升的高度h為5.2m．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于電動(dòng)機(jī)電路，要正確區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是非純電阻電路；當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，是純電阻電路．