Question

电动机在生产生活中有大量的应用，如图所示郝杜舒同学用电动机吊起水中的物体。物重，体积为，物体上表面距水面。电动机电阻为，工作时通过电动机的电流为。通过滑轮组用时把物体吊至上表面刚离开水面，动滑轮重。不计一切摩擦，取，求：

（1）物体浸没在水中时，受到的浮力大小；

（2）内电动机的发热量；

（3）电动机工作时两端的电压大小。

Answer

(1)物体浸没在水中时，受到的浮力大小200N；

(2)内电动机的发热量800J；

(3)电动机工作时两端的电压大小140V。

【解析】

(1) 物体浸没在水中时,V排=V物=0.02m3，

此时物体受到的浮力

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

(2)电动机电阻为，工作时通过电动机的电流为，内电动机的发热量

(3)物体未露出水面前，物体受到的拉力

F=G−F浮=500N−200N=300N

忽略绳子的重力及绳子之间的摩擦，则绳子自由端受到的拉力

通过滑轮组用时把物体吊至上表面刚离开水面，此时物体的速度

物体未露出水面前，电动机对绳子的力的速度

v绳子=2×0.5m/s=1m/s

物体未露出水面前，电动机对绳子的拉力的功率

P=F′v绳子=200N×1m/s=200W

因为电动机工作时做的功一部分电能转化为内能，一部分转化为绳子的动能，

所以电动机工作时两端的电压

答：(1)物体浸没在水中时，受到的浮力大小200N；

(2)内电动机的发热量800J；

(3)电动机工作时两端的电压大小140V。