Question

13．在如图所示，电动机线圈的电阻值为1Ω，定值电阻R的阻值为10Ω，当单刀双掷开关S掷b时，电流表示数为0.2A．当单刀双掷开关S掷a时，电流表示数为0.8A，此时电 动机正常工作．问：
（1）单刀双掷开关S掷b时，电源电压是多少V？
（2）电动机正常工作1min所消耗的电能是多少J？
（3）电动机正常工作1min有多少J的电能转化为机械能？

Answer 1

分析 （1）单刀双掷开关S掷b时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电源的电压；
（2）当单刀双掷开关S掷a时，电路为电动机的简单电路，电流表测通过的电流，根据W=UIt求出工作1min所消耗的电能；
（3）根据焦耳定律求出正常工作1min线圈电阻产生的热量，消耗的电能减去产生的热量即为获得的机械能．

解答 解：（1）单刀双掷开关S掷b时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电源的电压：
U=IR=0.2A×10Ω=2V；
（2）当单刀双掷开关S掷a时，电路为电动机的简单电路，电流表测通过的电流，
则工作1min所消耗的电能：
W=UI′t=2V×0.8A×60s=96J；
（3）正常工作1min线圈电阻产生的热量：
Q=（I′）²R′t=（0.8A）²×1Ω×60s=38.4J，
电能转化为的机械能：
W′=W-Q=96J-38.4J=57.6J．
答：（1）电源电压是2V；
（2）电动机正常工作1min所消耗的电能是96J；
（3）电动机正常工作1min有57.6J的电能转化为机械能．

点评 本题考查了欧姆定律、电功公式、焦耳定律的应用，要注意电动机是非纯电阻用电器，欧姆定律不适用．