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某视频展示台配套使用的投影幕是依靠电动机来控制升降的,小明用如图所示的电路进行模拟研究,电路中直流电动机的线圈电阻为2Ω,R0为阻值是10Ω的定值电阻,电源电压保持12V不变,闭合开关S,当电动机正常工作时,匀速提升重为0.4N的物体,此时电压表示数为6V.求:
(1)电动机正常工作时,通过它的电流是多大?
(2)电动机正常工作2s所消耗的电能是多少?
(3)若电动机正常工作时,有5%的机械能用来提升物体,物体在2s内上升的高度是多少?
【回答】
(1)0.6A(2)7.2J(3)0.72m
【解析】
由图知,电阻R0和电动机串联,电压表测量电动机两端的电压,
(1)根据串联电路电压的规律可得,R0两端的电压:U0=U-UM=12V-6V=6V;
因串联电路电流处处相等,则电动机正常工作时,通过它的电流:
I===0.6A;
(2)电动机正常工作2s所消耗的电能:
W=UMIt=6V×0.6A×2s=7.2J;
(3)电动机正常工作时产生的热量:
Q=I2RMt=(0.6A)2×2Ω×2s=1.44J,
电能转化为的机械能:
W机械能=W-Q=7.2J-1.44J=5.76J;
由题意可知,提升物体做的功:
W有用=ηW机械能=5%×5.76J=0.288J,
由W=Gh可得,物体在2s内上升的高度:
h===0.72m。
知识点:功
题型:计算题
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