题目内容

如图所示为直流电动机提升重物装置,电动机的内阻一定,闭合开关K,当把它接入电压为U1=0.2V的电路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流是I1=0.4A;当把电动机接入电压为U2=4.0V的电路中,电动机正常工作且电动机匀速提升重物,工作电流是I2=1.0A,求:
(1)电动机线圈的电阻r;
(2)当U2=4.0V电动机正常工作时的输出功率及电动机的效率;
(3)如果重物质量m=0.5kg,当U2=4.0V时电动机提升重物的速度大小是多少?(g取10m/s2
分析:(1)在电动机不转时,电动机相当于纯电阻,根据欧姆定律可以求得电动机的线圈电阻;
(2)根据功率的公式P=UI,可以求得电动机的功率,进而可以求得电动机的效率;
(3)匀速提升时,拉力等于重力,由电动机的输出功率P=Fv可得提升重物的速度.
解答:解:
(1)电动机不转时,此时电动机为纯电阻元件,则:
r=
U1
I1
=
0.2
0.4
Ω=0.5Ω

(2)电动机正常工作时消耗的功率为:
P=U2I2=2.0×1.0 W=2.0 W
电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为:
P=I22r=1.02×0.5 W=0.5 W
电动机正常工作时输出功率为:
P=P-P=2.0-0.5 W=1.5 W
电动机正常工作时效率为:
η=
P
P
×100%=
1.5
2.0
×100%=75%

(3)匀速提升时,拉力等于重力,即:
F=mg=0.5×10N=5N
由电动机的输出功率P=Fv可得提升重物的速度为:
v=
P
F
=
1.5
5
m/s=0.3m/s

答:
(1)电动机线圈的电阻为r=0.5Ω;
(2)当U2=4.0V电动机正常工作时的输出功率为1.5W,电动机的效率为75%;
(3)如果重物质量m=0.5kg,当U2=4.0V时电动机提升重物的速度大小是0.3m/s.
点评:本题重点是非纯电阻电路的考察,重点要明白当电动机通电不转的时候,电动机相当于纯电阻电路.
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