某一直流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的质量m=10kg,电源提供给电动机的电压为U=20V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时,电路中的电流强度I=5.0A,则电动机的线圈电阻R=______Ω,电动机提升重物的效率η=______.

问题描述:

某一直流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的质量m=10kg,电源提供给电动机的电压为U=20V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时,电路中的电流强度I=5.0A,则电动机的线圈电阻R=______Ω,电动机提升重物的效率η=______.

(1)在时间t内电流通过直流电动机做功(消耗电能):
W=UIt,
在时间t内得到的机械能:
W=mgh=mgvt,
在时间t内,在电动机线圈的电阻转化的内能:
W=I2Rt,
∵由题知,W=W+W,UIt=mgvt+I2Rt,
∴UI=mgv+I2R,
即:20V×5A=10kg×10N/kg×0.9m/s+(5A)2R
解得:R=0.4Ω;
(2)η=

W
W
×100%=
mgvt
UIt
×100%=
mgv
UI
×100%=
10kg×10N/kg×0.9m/s
20V×5A
×100%=90%.
故答案为:0.4,90%.
答案解析:(1)电流通过直流电动机做功,消耗电能(W=UIt)转化为机械能(W=mgh)和内能(W=I2Rt),可求转化为的内能大小,再根据W=I2Rt求电动机线圈的电阻;
(2)知道了消耗的电能(总能量)和转化的机械能(有用能量),利用效率公式求直流电动机工作时的机械效率.
考试点:欧姆定律的应用;机械效率的计算;电功的计算.
知识点:本题考查了消耗电能(电功)的计算、功的计算、效率的计算.特别是要知道电动机不是纯电阻用电器,电流做功消耗的电能大部分转化为机械能、少部分转化为内能(发热).