Question

如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机．p是一个质量为m的重物，将重物用细绳拴在电动机的轴上．闭合开关s，重物p以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I=5.0A和U=110V，重物p上升的速度v=0.50m/s．已知电动机损失的能量全部转化为电动机线圈的电热，重物的质量m=30kg．（g取10m/s²）
求：（1）电动机消耗的电功率P_电；
（2）电动机的输出功率P_出；
（3）电动机线圈的电阻r．

Answer 1

分析：（1）根据公式P_电=UI求解总功率；
（2）根据公式P_出=Fv求解输出功率；
（3）根据公式P_电=P_出+P_热和P热=I2r求解电动机的内电阻．

解答：解：（1）电动机消耗功率：
P_电=UI=110×5=550W
（2）电动机损失的能量全部转化为电动机线圈的热量，电动机的输出功率即为绳子拉力对重力做功功率，即：
P_出=P_T
因为是匀速运动，有：
T=mg
可知：
P_T=mgv=30×10×0.5=150W
则：P_出=mgv=150W
（3）由能量守恒定律可知：
P_电=P_出+P_热
又P热=I2r
由以上两式可得：
r=4Ω
答：（1）电动机消耗的电功率P_电为550W；
（2）电动机的输出功率P_出为150W；
（3）电动机线圈的电阻r为4Ω．

点评：本题关键是明确电动机电路是非纯电阻电路，根据P=UI求解总功率，根据P热=I2r求热功率，根据P_出=Fv求输出功率．