Question

3．如图所示，M为一内阻为1.0Ω的电动机，电源电压U恒为30V，电阻R=5.0Ω．电动机正常工作时，电压表（内阻很大）的示数为20V．求：
（1）电流表的示数？
（2）每秒钟电动机消耗多少电能？
（3）每秒钟有多少电能转化为机械能？
（4）若由于某种原因，电动机被卡住不转，电流表读数？

Answer 1

分析 （1）根据总电压的大小和电压表的示数可得到电阻的电压的大小，进而得出电路的电流大小；
（2）根据P=UI计算电动机的总功率的大小，再计算电能的大小；
（3）转化为机械能的就是电动机的输出的能量；
（4）当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路，根据欧姆定律计算电流的大小；

解答 解：（1）电路的总电压为30V，电压表的示数为20V，所以电阻上的电压的大小为10V，电路中的电流为：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{10}{5}$A=2A；
（2）电动机的功率为：
P=U_电动机I=20×2W=40W，
所以每秒钟电动机消耗的电能为40J．
（3）电动机的热功率为：
P_热=I²r=2²×1W=4W，
转化为机械能的功为：
P_出=P-P_热=UI-I²R₀=40-4=36W
每秒钟转化的机械能为：P_出t=36J，
（4）当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路，此时的电流为：$\frac{U}{R+r}=\frac{30}{5+1}$A=5A．
答：（1）电流表的示数为2A；
（2）每秒钟电动机消耗40J电能；
（3）每秒钟有36J电能转化为机械能；
（4）若由于某种原因，电动机被卡住不转，电流表读数为5A．

点评 对于电动机电路，要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路．对于电动机的输出功率，往往要根据能量守恒求解．