Question

12．如图所示，电源电压为9V且保持不变，当接入定值电阻R=4Ω时，电路中的灯泡L（4V，2W）和线圈电阻为R₁=0.5Ω的电动机均能正常工作，试求：
（1）电路中电流的大小．
（2）电动机的额定电压．
（3）电动机的输出功率．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流；
（2）根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电动机两端的电压，即为额定电压；
（3）根据P=UI求出电动机消耗的电功率，根据P=I²R求出线圈电阻产生的热功率，两者的差值即为电动机的输出功率．

解答 解：（1）因串联电路中各处的电流相等，且灯泡L正常发光，
所以，由P=UI可知，电路中的电流：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{2W}{4V}$=0.5A；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R两端的电压：
U_R=IR=0.5A×4Ω=2V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电动机正常发光时的电压即额定电压：
U_M=U-U_L-U_R=9V-4V-2V=3V；
（3）电动机的总功率：
P_M=U_MI=3V×0.5A=1.5W；
电动机的热功率：
P_热=I²R₁=（0.5A）²×0.5Ω=0.125W，
所以电动机的输出功率：
P_输出=P_M-P_热=1.5W-0.125W=1.375W．
答：（1）电路中的电流大小为0.5A；
（2）电动机的额定电压为3V；
（3）电动机的输出功率为1.375W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用，要注意电动机是非纯电阻用电器，欧姆定律不适用．