Question

14．某同學(xué)在學(xué)習(xí)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，用直流電動(dòng)機(jī)做了幾次實(shí)驗(yàn)，把它接入不同電壓的電路中，所得結(jié)果如下：

電動(dòng)機(jī)的電壓	電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)	通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流
0.2V	不轉(zhuǎn)動(dòng)	0.4A
2.0 V	正常轉(zhuǎn)動(dòng)	1.0A

求：（1）電動(dòng)機(jī)線圈的電阻多大？
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作過(guò)程中被突然卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，電流多大？
（3）若消耗的電能只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，那么排除故障后，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)1分鐘得到多少J的機(jī)械能？

Answer 1

分析 （1）已知電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電壓和電流，根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$求出線圈電阻．
（2）突然卡住時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，工作電壓為2V，電流通過(guò)線圈，根據(jù)公式I=$\frac{U}{R}$算出此時(shí)電流；
（3）根據(jù)電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，W總=W機(jī)+Q（線圈產(chǎn)生的熱量），W總是電動(dòng)機(jī)消耗的電能，利用W=UIt計(jì)算，由焦耳定律Q=I²Rt計(jì)算線圈產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)歐姆定律是適用的，
由表中數(shù)據(jù)可知，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.2V}{0.4A}$=0.5Ω；
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，由表中數(shù)據(jù)可知其兩端電壓U₁=2V，
突然卡住時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端電壓仍然為2V，
此時(shí)的電流I₁=$\frac{{U}_{1}}{R}$=$\frac{2.0V}{0.5Ω}$=4A；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)其兩端電壓U₁=2V，通過(guò)的電流I₀=1A，
轉(zhuǎn)動(dòng)1分鐘消耗的電能：W=U₁I₀t=2V×1A×60s=120J，
正常工作時(shí)電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量：Q=I₀²Rt=（1A）²×0.5Ω×60s=30J，
電動(dòng)機(jī)正常工作1分鐘轉(zhuǎn)化的機(jī)械能：W_機(jī)=W-Q=120J-30J=90J．
答：（1）電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為0.5Ω；
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作過(guò)程中被突然卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，電流為4A；
（3）若消耗的電能只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，那么排除故障后，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)1分鐘能得到90J的機(jī)械能．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電動(dòng)機(jī)在不動(dòng)時(shí)線圈電阻的計(jì)算，和突發(fā)情況下電流的計(jì)算，本題應(yīng)用到歐姆定律，歐姆定律是我們解題經(jīng)常用到的公式，一定學(xué)會(huì)公式及其變形的靈活運(yùn)用．