1 . 某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。

2 . 有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50 kg，电路电压为120 V，当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=5 A，求：
（1）电动机线圈的电阻R等于多少。
（2）电动机对该重物的最大提升速度是多少。
（3）若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大，电动机消耗的电功率又为多大。（g取10 m/s²）

3 . 功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。
(1)一直流电动机，线圈电阻R=2.0Ω，当它两端所加的电压U=24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I=0.50A。求此工作状态下，这台电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（保留三位有效数字）
(2)在电路中电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做功的过程本质上是导体中恒定电场的电场力对定向移动的自由电荷做功的过程。由同种材料制成的很长的圆柱形实心金属导体，在其上选取长为L的导体做为研究对象，如图1所示，当其两端的电势差恒为U时，形成的恒定电流的大小为I，即相同时间内通过导体A端横截面的电荷量与通过B端的电荷量相等，也就等于通过这段导体的电荷量。设导体中的恒定电场为匀强电场，自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速率恒定且均相同。
①求每个自由电子在导体中做定向移动的平均阻力f；
②结合电流的定义式I=，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，证明电流通过这段金属导体做功的功率为P=UI；
③结合电流的定义式I=，从恒定电场的电场力对自由电子做功的角度，证明电流通过这段金属导体在时间t内产生的焦耳热为Q=UIt；
(3)如图2所示为简化的直流电动机模型，固定于水平面的两根平行金属导轨，处于竖直向下的匀强磁场中，在两导轨的左端通过开关连接一电源。一根导体棒MN放置在导轨上，导体棒与导轨间的阻力恒定且不为0。闭合开关S后，导体棒由静止开始运动，运动过程中切割磁感线产生动生电动势，该电动势总要削弱电源电动势的作用，我们把这个电动势称为反电动势E_反。若导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，此“电动机模型”稳定运行时通过导体棒的电流为I。请证明此“电动机模型”稳定运行时的机械功率为P_机=IE_反；
(4)如图3所示为简化的直流电动机模型，固定于水平面的两根平行金属导轨，处于竖直向下的匀强磁场中，在两导轨的左端通过开关连接一电源。一根导体棒MN放置在导轨上，导体棒用通过定滑轮的轻细线与重物相连。闭合开关S后，导体棒由静止开始运动，运动过程中切割磁感线产生动生电动势，该电动势总要削弱电源电动势的作用，我们把这个电动势称为反电动势E_反。若导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，且一切摩擦均可忽略不计，此“电动机模型”稳定运行时通过导体棒的电流为I。请证明此“电动机模型”稳定运行时对重力做功的功率为P=IE_反。

4 . 功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。
(1)一直流电动机，线圈电阻R=2.0Ω，当它两端所加的电压U=24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I=0.50A。求此工作状态下，这台电动机每分钟所做的机械功W_机。
(2)在电路中电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做功的过程本质上是导体中的恒定电场的电场力对定向移动的自由电荷做功的过程。由同种材料制成的很长的圆柱形实心金属导体，在其上选取长为L的导体做为研究对象，如图所示，当其两端的电势差恒为U时，形成的恒定电流的大小为I。设导体中的恒定电场为匀强电场，自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速率恒定且均相同。
①求恒定电场对每个自由电子作用力的大小F；
②在任意时间t内，恒定电场的电场力对这段导体内的所有自由电子做的总功为W，请从功的定义式出发，推导W=UIt。已知对于横截面积为S的均匀导体，其单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的速率均为v，则通过导体的恒定电流I=neSv。
(3)如图所示为简化的直流电动机模型，固定于水平面的两根相距为L的平行金属导轨，处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，在两导轨的左端通过开关连接电动势为E、内阻为r的电源。导体棒MN放置在导轨上，其与导轨接触的两点之间的电阻为R，导体棒与导轨间的阻力恒定且不为0。闭合开关S后，导体棒由静止开始运动，运动过程中切割磁感线产生动生电动势，该电动势总要削弱电源电动势的作用，我们把这个电动势称为反电动势E_反，此时闭合回路的电流大小可用来计算，式中R_总为闭合电路的总电阻。若空气阻力和导轨电阻均可忽略不计，导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导体棒运动所能达到的最大速度大小为v。求达到最大速度后经过时间t导体棒克服阻力做的功W。

5 . 环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下。
(1)求驱动电机的输入功率；
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P_机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s²）；
(3)设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。
已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。

6 . 如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻r=1Ω，电动机两端电压为5V，电路中的电流为1A，重物A重20N。不计摩擦力，求：
（1）电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少；
（2）输出功率是多少；
（3）10s内，可以把重物A匀速提升多高；
（4）若电动机因故不能转动，这时通过它的电流强度多大？电动机实际消耗的电功率多大？