Question

图中电源电动势E=12V，内电阻r=0.5Ω．将一盏额定电压为8V，额定功率为16W的灯泡与一只线圈电阻为0.5Ω的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电100min．问：

（1）电源提供的能量是多少？

（2）电流对灯泡和电动机所做的功各是多少？

（3）灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少？

（4）电动机的效率为多少？

Answer

（1）3.84×105J （2）2.88×105J （3）1.08×105J （4）62.5%

【解析】

试题分析：（1）由题意可知电路中的路端电压，则由闭合电路欧姆定律可求得电路中的电流，由P=UIt可求得电源提供的能量；

（2）由W=Pt可求得电流对灯泡所做的功；由W=UIt可求得电流对电动机所做的功；

（3）由Q=I2Rt可求得灯丝与电动机线圈产生的热量；

（4）由η=×100%可求得电动机的效率．

【解析】
（1）由题意可知，电路的路端电压U=8V，则内电压U内=E﹣U=12V﹣8V=4V；

电路中电流I===8A；

故电源提供的能量W=UIt=8×8×100×60J=3.84×105J；

（2）电流对灯丝做功W灯=Pt=16×100×60J=9.6×104J；

灯泡中的电流I灯==2A；

由并联电路的规律可知，通过电动机的电流I机=I﹣I灯=8A﹣2A=6A；

电流对电动机所做的功W=UI机t=8×6×6000J=2.88×105J；

（3）灯丝为纯电阻故灯丝产生的热量等于电流所做的功，故Q=W灯=9.6×104J；

而电动机线圈产生的热量Q机=I机2R机t=62×0.5×6000J=1.08×105J；

（4）电动机的效率η=×100%=62.5%．