Question

14．如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为8V，此时电动机正常工作，若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电5分钟电流通过电动机内部线圈产生的热量为96J；电动机的工作效率为90%．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，电压表测电动机两端电压，由串联电路特点求出滑动变阻器电压，由欧姆定律可以求出电流，由Q=I²Rt求出内部线圈产生的热量；
（2）根据W=UIt求出电动机消耗的电能，进而求出所做的机械能，电动机利用η=$\frac{{W}_{机械}}{{W}_{总}}$求出效率．

解答 解：（1）由电路图可知，电压表测电动机两端电压，
由串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和可得：
滑动变阻器两端电压U_R=U-U₁=12V-8V=4V，
则I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{4V}{10Ω}$=0.4A；
由焦耳定律得：
电动机内部线圈产生的热量Q=I²R₁t=（0.4A）²×2Ω×5×60s=96J；
（2）电动机消耗的电能W_总=U_MIt=8V×0.4A×5×60s=960J；
得到的机械能W_机械=W_总-Q=960J-96J=864J，
效率η=$\frac{{W}_{机械}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{864J}{960J}$×100%=90%．
故答案为：96；90%．

点评 本题考查串联电路的特点和欧姆定律的应用，分析清楚电路结构，熟练应用欧姆定律、串联电路特点和焦耳定律公式即可正确解题．