Question

3．如圖所示，電阻R₁=8Ω，電動(dòng)機(jī)繞組電阻R₀=2Ω，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電阻R₁消耗的電功率是2.88W；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電阻R₁消耗的電功率是2W．若電源的電動(dòng)勢為6V，求開關(guān)S閉合時(shí)
（1）干路中的總電流
（2）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率．
（3）若此電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率不變，用它從靜止開始豎直提升0.5Kg 物體時(shí)，物體勻速上升時(shí)的速度為多大．（g=10m/s²）

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電阻R₁消耗的電功率求出電路中電流，由歐姆定律求出電源的內(nèi)阻r．當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，根據(jù)電阻R₁消耗的電功率求出R₁的電流和電壓，根據(jù)歐姆定律求出干路電流．
（2）得到電動(dòng)機(jī)的電流，再求出電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率．
（3）根據(jù)P=Fv，F(xiàn)=mg求物體勻速上升時(shí)的速度．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí) 由P₁=I₁²R₁，得I₁=0.6A
電源的內(nèi)阻 r=$\frac{E}{{I}_{1}}-{R}_{1}$=$\frac{6}{0.6}$-8=2Ω
當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí) 由P₂=I₂²R₁，得I₂=0.5A   
R₁的電壓 U=I₂R₁=4V
設(shè)干路中電流為I則  I=$\frac{E-U}{r}$=$\frac{6-4}{2}$=1A
（2）電動(dòng)機(jī)的電流I_M=I-I₂=0.5A故機(jī)械功率為 P=UI_M-I_M²R₀=1.5W
（3）由P=Fv、F=mg得 v=$\frac{P}{mg}$=0.3 m/s
答：
（1）干路中的總電流是1A．
（2）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率是1.5W．
（3）物體勻速上升時(shí)的速度為0.3m/s．

點(diǎn)評 本題考查處理非純電阻電路問題的能力．對于電動(dòng)機(jī)正常時(shí)，其電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立，本題不能用I_M=$\frac{U}{{R}_{0}}$求電動(dòng)機(jī)電流．