9.利用電動機通過如圖所示的電路提升重物,已知電源電動勢E=6V,電源內(nèi)阻r=1Ω,電阻R=3Ω,重物質(zhì)量m=0.10kg,當(dāng)將重物固定時,電壓表的示數(shù)為5V,當(dāng)重物不固定,且電動機最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,電壓表的示數(shù)為5.5V,求:
(1)電動機線圈的電阻R1
(2)電動機以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,消耗的電功率
(3)電動機以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,輸出的電功率
(4)重物勻速上升時的速度大。ú挥嬆Σ,g取10m/s2).

分析 根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中的電流和電動機輸入電壓.電動機消耗的電功率等于輸出的機械功率和發(fā)熱功率之和,根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律列方程求解重物勻速上升時的速度大。

解答 解:(1)由題,電源電動勢E=6V,電源內(nèi)阻r=1Ω,當(dāng)將重物固定時,電壓表的示數(shù)為5V,則根據(jù)閉合電路歐姆定律得電路中電流為:
I=$\frac{E-U}{r}$=$\frac{6-5}{1}$A
電動機的電阻為:
RM=$\frac{U-IR}{I}$=$\frac{5-1×3}{1}$Ω=2Ω
(2)當(dāng)重物勻速上升時,電壓表的示數(shù)為:U=5.5V,
電路中電流為:I′=$\frac{E-U′}{r}$=0.5A
電動機兩端的電壓為:UM=E-I′(R+r)=6-0.5×(3+1)V=4V
消耗的電功率為:P=UI=4×0.5=2W;
(3)輸出的電功率P=P-I2r=2-0.25×2=1.5W;
(4)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得:
UMI′=mgv+I′2R
代入解得:v=1.5m/s
答:(1)電動機線圈的電阻R1 為2Ω
(2)電動機以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,消耗的電功率為2W;
(3)電動機以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,輸出的電功率為1.5W.
(4)重物勻速上升時的速度大小為1.5m/s.

點評 本題是歐姆定律與能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的綜合應(yīng)用.對于電動機電路,不轉(zhuǎn)動時,是純電阻電路,歐姆定律成立;當(dāng)電動機正常工作時,其電路是非純電阻電路,歐姆定律不成立.

練習(xí)冊系列答案
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19.有一根細(xì)長而均勻的金屬管線樣品,長約為60cm,電阻大約為10Ω.橫截面如圖甲所示.

①用螺旋測微器測量金屬管線的外徑,示數(shù)如圖乙所示,金屬管線的外徑為1.125mm;
②現(xiàn)有如下器材
A.電流表(量程0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω)
B.電流表(量程3A,內(nèi)阻約0.03Ω)
C.電壓表(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ)
D.滑動變阻器(1750Ω,0.3A)
E.滑動變阻器(5Ω,3A)
F.蓄電池(6V,內(nèi)阻很小)
G.開關(guān)一個,帶夾子的導(dǎo)線若干
要進(jìn)一步精確測量金屬管線樣品的阻值,電流表應(yīng)選A,滑動變阻器應(yīng)選E.(只填代號字母).
③請將圖丙所示的實際測量電路補充完整.
④已知金屬管線樣品材料的電阻率為ρ,通過多次測量得出金屬管線的電阻為R,金屬管線的外徑為d,要想求得金屬管線內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的截面積S,在前面實驗的基礎(chǔ)上,還需要測量的物理量是管線長度L.計算中空部分截面積的表達(dá)式為S=$\frac{{π{d^2}}}{4}-\frac{ρL}{R}$.

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20.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速度率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入均強磁場,運行的半圓軌跡如圖中虛線所示,下列表述正確的是( 。
A.N的速度率大于M的速率B.M、N的運行時間相同
C.洛倫磁力對M、N做正功D.M帶正電,N帶負(fù)電

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17.假定一物體在下落時受到的空氣阻力與它的速度平方成正比,已知物體的速度達(dá)到40m/s后就勻速下落,則當(dāng)它的速度為10m/s時,其下落加速度等于重力加速度的多少倍?

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4.如圖所示:圖線a是某電源的外特性曲線,圖線b是電阻R的伏安特性曲線,這個電源的內(nèi)阻等于2Ω.用這個電源和兩個電阻R串聯(lián)形成閉合電路,電源的輸出功率為4W.

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14.兩個電荷量均為+q的點電荷形成的電場中,O點為兩點電荷連線的中點,PQ是連線的垂直平分線(如圖),下列說法中正確的是( 。
A.PQ直線上場強處處為零,各點都在同一等勢面上
B.PQ直線上場強處處為零,O點電勢最高
C.PQ直線上,O點場強為零,電勢最高
D.PQ直線上,O點場強最大,電勢最高

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1.在靜電場中,將一個電子由a點移到b點,電場力做功5eV,下面判斷中正確的是( 。
A.電場強度的方向一定由b指向a
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C.電子的電勢能減少了5eV
D.電勢零點未定,故a、b兩點的電勢無確定值

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18.如圖所示,等腰直角三棱鏡ABO的兩腰長都是16cm.為了測定它的折射率,棱鏡放在直角坐標(biāo)系中,使兩腰與ox、oy軸重合.從OB邊的C點注視A棱,發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在OA邊上的D點,在C、D兩點插上大頭針,看出C點的坐標(biāo)位置(0、12),D點的坐標(biāo)位置(9、0).由此計算出該棱鏡的折射率為1.33.

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19.神秘的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體,探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統(tǒng)的運動規(guī)律.天文學(xué)家觀測河外星系大麥哲倫云時,發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng),它由可見星A和不可見的暗星B構(gòu)成,兩星可視為質(zhì)點,不考慮其他天體的影響,A、B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運動,它們之間的距離保持不變,如圖所示.
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(2)已知A的質(zhì)量m1,暗星B的質(zhì)量m2,引力常量為G,由觀測能夠得到可見星A的運行速率v,求:可見星A運行周期T.

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