Question

20．如图所示，当开关闭合时，电压表V₁、V₂的示数分别为10V和4V，已知电动机M的线圈电阻为1Ω，R是阻值为4Ω的定值电阻．则R两端的电压为4V，通过R的电流为1A，电动机一分钟产生的机械能为300J．

Answer 1

分析 弄清楚电路的串并联，电压表V₁测量的是电源电压，V₂测量的是定值电阻两端的电压，电动机属于非纯电阻电路，消耗的电能一部分放热，一部分转化为机械能；然后根据串联电路电压的规律、欧姆定律、焦耳定律、电功的计算公式分别作出解答．

解答 解：由电路图可知，定值电阻和电动机串联在电路中，电压表V₁测量的是电源电压，为10V；V₂测量的是定值电阻R两端的电压，为4V；
由欧姆定律，通过R的电流即电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}=\frac{4V}{4Ω}$=1A，
电动机两端的电压：U_M=U-U_R=10V-4V=6V，
电动机1分钟消耗的电能：W=U_MIt=6V×1A×60s=360J，
由焦耳定律，电动机放出的热量：Q=I²R_Mt=（1A）²×1Ω×60s=60J，
故电动机产生的机械能为W机=W-Q=360J-60J=300J．
故答案为：4；1；300．

点评 本题考查了串联电路的电流、电压特点和欧姆定律、电功、焦耳定律计算公式的理解和掌握，综合性较强，有一定难度．注意W=UIt是计算电功的普遍适用的公式．