Question

5．小華組裝了一臺直流電動機模型，她將電動機模型接入如圖（a）所示的電路中，已知電源電壓U=3V，并保持不變，線圈電阻R=2Ω，接通電路后，電動機正常轉(zhuǎn)動，電流表讀數(shù)I=0.5A，已知電動機正常工作時的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖（b）所示，摩擦不計，求：

（1）求電路的總功率P．
（2）電動機正常轉(zhuǎn)動1min消耗的電能W和線圈產(chǎn)生的熱量Q．
（3）電動機轉(zhuǎn)換成機械能的效率η（百分?jǐn)?shù)后保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）由P=UI計算電路的總功率；
（2）利用W=UIt求出電功，由焦耳定律求產(chǎn)生的熱量；
（3）先計算電動機轉(zhuǎn)化成的機械功，由η=$\frac{{W}_{機}}{W}$×100%計算其效率．

解答 解：
（1）由題知，電源電壓3V，電動機正常轉(zhuǎn)動時電路中電流0.5A，
所以電路的總功率：P=UI=3V×0.5A=1.5W；
（2）t=1min=60s，
由W=UIt得電機正常運轉(zhuǎn)時消耗的電能：
W=3V×0.5A×60s=90J，
由Q=I²Rt得線圈產(chǎn)生的熱量：
Q=（0.5A）²×1.5Ω×60s=22.5J，
（3）由電動機能量轉(zhuǎn)化關(guān)系可得電動機輸出的機械功：
W_機械=W-Q=90J-22.5J=67.5J，
所以電動機轉(zhuǎn)換成機械能的效率：
η=$\frac{{W}_{機}}{W}$×100%=$\frac{67.5J}{90J}$×100%=75.0%．
答：（1）電路的總功率為1.5W．
（2）電動機正常轉(zhuǎn)動1min消耗的電能為90J，線圈產(chǎn)生的熱量為22.5J．
（3）電動機轉(zhuǎn)換成機械能的效率為75.0%．

點評 此題涉及的知識點較多，電功的計算，熱量的計算，需要注意的是，對于非純電阻，電動機消耗的電能并不全部轉(zhuǎn)化為機械能，在選擇公式的時候應(yīng)注意．