Question

13．如圖所示，用一電動(dòng)機(jī)通過滑輪組提升重物．假設(shè)電動(dòng)機(jī)的電源電壓恒為220V，線圈電阻為10Ω，不考慮電動(dòng)機(jī)各處摩檫．當(dāng)電動(dòng)機(jī)將400kg重物勻速提升10m的過程中，電動(dòng)機(jī)電路中的電流為2A，電動(dòng)機(jī)的軸對(duì)繩的拉力F=1600N．則：
（1）滑輪組的機(jī)械效率為多少？
（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻的發(fā)熱功率是多少？
（3）求電動(dòng)機(jī)機(jī)械功率？

Answer 1

分析 （1）由圖可知通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n=3，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率；
（2）P=I²R計(jì)算電動(dòng)機(jī)線圈電阻的發(fā)熱功率；
（3）因能量守恒，電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于拉力做功功率加上電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率，據(jù)此求出電動(dòng)機(jī)的拉力做功的功率．

解答 解：
（1）由圖可知通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n=3，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$=$\frac{mg}{3F}$=$\frac{400kg×10N/kg}{3×1600N}$×100%≈83.3%；
（2）由題電動(dòng)機(jī)線圈電阻的發(fā)熱功率：
P_熱=I²R=（2A）²×10Ω=40W；
（3）因能量守恒，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為：
P=P_總-P_熱=UI-P_熱=2A×220V-40W=400W．
答：（1）滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；
（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻的發(fā)熱功率是40W；
（3）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率是400W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了機(jī)械效率、電功率、功率計(jì)算公式的應(yīng)用，要明確電動(dòng)機(jī)是非純電阻電路，消耗電能轉(zhuǎn)化為電能和機(jī)械能，計(jì)算中要注意公式的應(yīng)用．