Question

10．如圖所示，電源電壓恒為12V，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為10Ω時(shí)，電壓表的示數(shù)為8V，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，若電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線圈的電阻為2Ω，則通電5min
電動(dòng)機(jī)的工作效率約為90%．

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器R與電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)，電壓表測(cè)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為10Ω時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流；
（2）根據(jù)焦耳定律求出通電5min電流通過電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線圈產(chǎn)生的熱量；根據(jù)W=UIt求出通電5min電動(dòng)機(jī)消耗的電能，然后減去電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線圈產(chǎn)生的熱量即為獲得的機(jī)械性能，獲得的機(jī)械能與消耗電能的比值即為這段時(shí)間電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答 解：由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器R與電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)，電壓表測(cè)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為10Ω時(shí)，U_M=8V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_M=12V-8V=4V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{4V}{10Ω}$=0.4A，
（2）通電5min電流通過電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線圈產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（0.4A）²×2Ω×5×60s=96J，
通電5min電動(dòng)機(jī)消耗的電能：
W=U_MIt=8V×0.4A×5×60s=960J，
獲得的機(jī)械性能：
W′=W-Q=960J-96J=864J，
這段時(shí)間電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=$\frac{W′}{W}$×100%=$\frac{864J}{960J}$×100%=90%．
故答案為：90%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，要注意電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，歐姆定律不適用．