Question

如图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为110V且保持不变，电路中的电流是5A，质量为50kg的重物在电动机带动下以0.9m/s的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是

 

Ω，该直流电动机工作时的机械效率是

 

．（g取10N/kg）

Answer 1

分析：（1）电流通过直流电动机做功，消耗电能（W_电=UIt）转化为机械能（W_机=mgh）和内能（W_内=I²Rt），可求转化为的内能大小，再根据W_内=I²Rt求电动机线圈的电阻；
（2）知道了消耗的电能（总能量）和转化的机械能（有用能量），利用效率公式求直流电动机工作时的机械效率．

解答：解：（1）在时间t内电流通过直流电动机做功（消耗电能）：
W_电=UIt，
在时间t内得到的机械能：
W_机=mgh=mgvt，
在时间t内，在电动机线圈的电阻转化的内能：
W_内=I²Rt，
∵由题知，W_电=W_机+W_内，UIt=mgvt+I²Rt，
∴UI=mgv+I²R，
即：110V×5A=50kg×10N/kg×0.9m/s+（5A）²R
解得：R=4Ω；
（2）η=

W机

W电

×100%=

mgvt

UIt

×100% =

mgv

UI

×100%
=

50kg×10N/kg×0.9m/s

110V×5A

×100%=82%．
故答案为：4，82%．

点评：本题考查了消耗电能（电功）的计算、功的计算、效率的计算．特别是要知道电动机不是纯电阻用电器，电流做功消耗的电能大部分转化为机械能、少部分转化为内能（发热）．