Question

18．用电动机提升重物，在电能转化为机械能的过程中，会有部分电能转化为内能．如图甲所示，已知电动机线圈电阻R=1Ω，电动机以恒定功率工作时，通过线圈电流I=2A，从某一时刻开始，绳对重物的拉力随时间变化的关系如图乙所示．当重物以v=1.2m/s的速度匀速上升t=5s的过程中（不计绳的重力和一切摩擦），求：
（1）电流通过线圈产生的热量：
（2）重物匀速上升过程中拉力的功率：
（3）电压表读数．

Answer 1

分析 （1）根据$Q={I}_{\;}^{2}Rt$求出电流产生的热量；
（2）根据图乙，得出物体匀速上升的拉力，根据P=Fv求出拉力的功率；
（3）根据$P={I}_{\;}^{2}R$求出线圈的发热功率，根据能量守恒列方程，输入给电动机的电功率等于机械功率和热功率之和

解答 解：（1）线圈产生的热量$Q={I}_{\;}^{2}Rt=20J$
（2）由图可得，重物匀速上升时F=80N
拉力的功率P=Fv=80×1.2=96W
（3）电动机正常工作时，电压表示数为U，则
$UI=Fv+{I}_{\;}^{2}R$
得U=50V
答：（1）电流通过线圈产生的热量20J：
（2）重物匀速上升过程中拉力的功率96W：
（3）电压表读数50V

点评 本题考查了焦耳定律、做功公式、功率公式的综合应用，要注意电动机是非纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为电热，一部分转化为机械能．