Question

3．如圖所示，M為一內(nèi)阻為1.0Ω的電動(dòng)機(jī)，電源電壓U恒為30V，電阻R=5.0Ω．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表（內(nèi)阻很大）的示數(shù)為20V．求：
（1）電流表的示數(shù)？
（2）每秒鐘電動(dòng)機(jī)消耗多少電能？
（3）每秒鐘有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？
（4）若由于某種原因，電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)，電流表讀數(shù)？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)總電壓的大小和電壓表的示數(shù)可得到電阻的電壓的大小，進(jìn)而得出電路的電流大��；
（2）根據(jù)P=UI計(jì)算電動(dòng)機(jī)的總功率的大小，再計(jì)算電能的大小；
（3）轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的就是電動(dòng)機(jī)的輸出的能量；
（4）當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，是純電阻電路，根據(jù)歐姆定律計(jì)算電流的大��；

解答 解：（1）電路的總電壓為30V，電壓表的示數(shù)為20V，所以電阻上的電壓的大小為10V，電路中的電流為：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{10}{5}$A=2A；
（2）電動(dòng)機(jī)的功率為：
P=U_{電動(dòng)機(jī)}I=20×2W=40W，
所以每秒鐘電動(dòng)機(jī)消耗的電能為40J．
（3）電動(dòng)機(jī)的熱功率為：
P_熱=I²r=2²×1W=4W，
轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功為：
P_出=P-P_熱=UI-I²R₀=40-4=36W
每秒鐘轉(zhuǎn)化的機(jī)械能為：P_出t=36J，
（4）當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，是純電阻電路，此時(shí)的電流為：$\frac{U}{R+r}=\frac{30}{5+1}$A=5A．
答：（1）電流表的示數(shù)為2A；
（2）每秒鐘電動(dòng)機(jī)消耗40J電能；
（3）每秒鐘有36J電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（4）若由于某種原因，電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)，電流表讀數(shù)為5A．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于電動(dòng)機(jī)電路，要正確區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是非純電阻電路；當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，是純電阻電路．對(duì)于電動(dòng)機(jī)的輸出功率，往往要根據(jù)能量守恒求解．