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(2013•呼和浩特)如图所示,直流电动机通过电流做功提升重物,但在电能转化成机械能的过程中,有部分电能变成内能.已知线圈电阻1.5Ω,电动机正常工作时,通过线圈电流2A,物体质

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(2013•呼和浩特)如图所示,直流电动机通过电流做功提升重物,但在电能转化成机械能的过程中,有部分电能变成内能.已知线圈电阻1.5Ω,电动机正常工作时,通过线圈电流2A,物体质量540g,以10m/s匀速上升,不计绳的重力和一切摩擦.物体上升20s的过程中.求:
(1)电压表读数;
(2)电流通过线圈产生的热量;
(3)提升物体的有用功;
(4)电动机工作效率.
▼优质解答
答案和解析
(1)电动机做功的功率:
P机械=
W
t
=
Gh
t
=
mgh
t
=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/s=54W,
线圈的发热功率:
P线圈=I2R=(2A)2×1.5Ω=6W,
电动机的功率:
P=P机械+P线圈=54W+6W=60W,
∵P=UI,
∴电动机两端的电压即电压表的示数:
U=
P
I
=
60W
2A
=30V;
(2)电流通过线圈产生的热量:
Q=W=P线圈t=6W×20s=120J;
(3)提升物体的有用功:
W=P机械t=54W×20s=1080J;
(4)电动机消耗的电能:
W=Pt=60W×20s=1200J,
电动机工作效率:
η=
W
W
×100%=
1080J
1200J
×100%=90%.
答:(1)电压表读数为30V;
(2)电流通过线圈产生的热量为120J;
(3)提升物体的有用功为1080J;
(4)电动机工作效率为90%.