题目内容

7.如图是某一直流电动机提升重物的装置,电路中电阻R=2Ω.重物的质量为m=10kg,当电动机转动.使重物以v=2m/s速度匀速上升时,电流表的读数为5A,已知电动机的内阻r=1Ω,不计电源电阻及各处摩擦(g=10N/kg).求:
(1)绳子对重物做功的功率P
(2)电动机消耗热功率P
(3)电动机的两端电压U
(4)电源的电压E.

分析 (1)根据G=mg求出物体的重力,根据公式P=Fv计算功率;
(2)根据P=I2r求出电动机消耗热功率;
(3)求出电动机消耗的电功率,根据公式P=UI求出电压;
(4)求出电阻两端的电压,根据串联电路的电压规律求出总电压.

解答 解:
(1)重物的重力为:G=mg=10kg×10N/kg=100N;
重物以v=2m/s速度匀速上升,则绳子对重物做功的功率P=Fv=Gv=100N×2m/s=200W;
(2)电动机消耗热功率为:P=I2r=(5A)2×1Ω=25W;
(3)根据能量守恒定律可知,电动机消耗的电功率为电动机的发热功率与机械功率之和,
所以,电动机消耗的电功率:P=P+P=200W+25W=225W,
则电动机两端的电压为:UM=$\frac{{P}_{电}}{I}$=$\frac{225W}{5A}$=45V;
(4)由I=$\frac{U}{R}$得,电阻两端的电压为:UR=IR=5A×2Ω=10V,
则电源电压为E=UR+UM=10V+45V=55V.
答:(1)绳子对重物做功的功率为200W;
(2)电动机消耗热功率为25W;
(3)电动机的两端电压为45V;
(4)电源的电压为55V.

点评 本题考查了重力、功率、串联电路的电压规律,能熟练应用公式是解答本题的关键.

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