Question

1．实验小组用图甲所示的装置来提升重物M，图乙是物体上升过程中某段时间内s-t图线．已知电动机内线圈电阻为10Ω，物体重为2N，闭合开关后，在2.4s～2.8s这段时间内，电流表和电压表的示数分别为0.2A和10V，（不计绳重和摩擦）求：
（1）电动机输出功率；
（2）在2.4s～2.8s这段时间内整个装置的效率．

Answer 1

分析 （1）由电功率公式求出热功率与总功率，然后求出电动机的输出功率．
（2）由图乙可知在2.4s～2.8s这段时间内重物提升的高度，知道物体重，利用W=Gh求这段时间内该装置提升重物做得有用功；知道电流表和电压表的示数，即加在电动机两端的电压和通过的电流，又知道通电时间，利用W=UIt求消耗的电能，应用效率公式求电动机的效率．

解答 解：（1）电动机线圈的热功率：
P_热=I²R=（0.2A）²×10Ω=0.4W，
电动机总功率：P=UI=10V×0.2A=2W，
电动机的输出功率：
P_输出=P-P_热=2W-0.4W=1.6W；
（2）由图乙可知在2.4s～2.8s这段时间内，
重物提升的高度：s=0.75m-0.55m=0.2m，
有用功：W_有用=Gh=2N×0.2m=0.4J；
通电时间：t=2.8s-2.4s=0.4s，
总功：W_总=UIt=10V×0.2A×0.4s=0.8J，
电动机的效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.4J}{0.8J}$×100%=50%．
答：（1）电动机输出功率为1.6W；
（2）在2.4s～2.8s这段时间内整个装置的效率为50%．

点评 本题考查了有用功、总功、效率的计算，能从图中得出相关信息、灵活运用公式计算是本题的关键．