Question

（电功、电热、效率的计算）如图所示是黄冈中学物理兴趣小组制作的一台电动起重机示意图．他们利用它提升重物，已知重物质量m=60kg，电源电压U=120V保持不变，电动机线圈的电阻R=4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=5A（g=10N/kg）．求：
（1）电动机线圈电阻R的发热功率；
（2）电动起重机提升重物的机械效率；
（3）如果这只电动机的质量为15Kg，电动机整体的比热容为0.4×10³J/（Kg?℃），用它提起重物耗时3分20秒，求电动机提升重物后温度升高多少摄氏度？

Answer 1

解：①电动机线圈电阻R的发热功率P_热=I²R=（5A）²×4Ω=100W；
答：电动机线圈电阻R的发热功率为100W；
②P_总=UI=150V×5A=750W
P_机=P_总-P_热=750W-100W=650W
电动起重机提升重物的机械效率η==≈86.7%；
答：电动起重机提升重物的机械效率为86.7%；
③P_热t=cm△t
电动机提升重物后温度升高△t=≈3.3℃．
答：电动机提升重物后温度升高3.3℃．
分析：（1）已知电阻和电流的大小，根据公式P_热=I²R可求电动机线圈电阻R的发热功率；
（2）根据公式P=UI可求总功率，总功率减去发热功率就是电动机的功率，电动机的功率与总功率之比就是电动起重机提升重物的机械效率；
（3）吸收的热量等于电阻产生的热量，进一步求出升高的温度．
点评：本题考查功率、机械效率、温度的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中要注意单位的换算．