Question

【題目】電動機在生產生活中有大量的應用，如圖所示郝杜舒同學用電動機吊起水中的物體。物重，體積為，物體上表面距水面。電動機電阻為，工作時通過電動機的電流為。通過滑輪組用時把物體吊至上表面剛離開水面，動滑輪重。不計一切摩擦，取，求：

（1）物體浸沒在水中時，受到的浮力大小；

（2）內電動機的發熱量；

（3）電動機工作時兩端的電壓大小。

Answer 1

【答案】(1)物體浸沒在水中時，受到的浮力大小200N；

(2)內電動機的發熱量800J；

(3)電動機工作時兩端的電壓大小140V。

【解析】

(1) 物體浸沒在水中時,V排=V物=0.02m3，

此時物體受到的浮力

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N

(2)電動機電阻為，工作時通過電動機的電流為，內電動機的發熱量

(3)物體未露出水面前，物體受到的拉力

F=GF浮=500N200N=300N

忽略繩子的重力及繩子之間的摩擦，則繩子自由端受到的拉力

通過滑輪組用時把物體吊至上表面剛離開水面，此時物體的速度

物體未露出水面前，電動機對繩子的力的速度

v繩子=2×0.5m/s=1m/s

物體未露出水面前，電動機對繩子的拉力的功率

P=F′v繩子=200N×1m/s=200W

因為電動機工作時做的功一部分電能轉化為內能，一部分轉化為繩子的動能，

所以電動機工作時兩端的電壓

答：(1)物體浸沒在水中時，受到的浮力大小200N；

(2)內電動機的發熱量800J；

(3)電動機工作時兩端的電壓大小140V。