Question

12．利用電動(dòng)機(jī)通過如圖所示的電路提升重物，已知電源電動(dòng)勢(shì)E=6V，電源內(nèi)阻r=1Ω，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r₀=2Ω，電阻R=3Ω，重物質(zhì)量m=0.10kg．當(dāng)電動(dòng)機(jī)以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時(shí)，電壓表的示數(shù)為U=5.5V．不計(jì)空氣阻力和摩擦，取g=10m/s²．求：
（1）電源內(nèi)電壓U₁；
（2）重物勻速上升時(shí)的速度v．

Answer 1

分析 根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中的電流和電動(dòng)機(jī)輸入電壓．電動(dòng)機(jī)消耗的電功率等于輸出的機(jī)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(shí)的速度大�。�

解答 解：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：E=U+U₁…①
解①代入數(shù)據(jù)得：U₁=0.5V…②
（2）設(shè)干路電流為I，根據(jù)電路歐姆定律，有：$I=\frac{U_1}{r}$…③
根據(jù)功能關(guān)系有：IU=I²（R+r₀）+mg•v…④
聯(lián)解②③④代入數(shù)據(jù)得：
v=1.5 m/s
答：（1）電源內(nèi)電壓U₁為0.5V；
（2）重物勻速上升時(shí)的速度v為1.5m/s．

點(diǎn)評(píng) 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(duì)于電動(dòng)機(jī)電路，不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是純電阻電路，歐姆定律成立；當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立．