Question

5．小華組裝了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)模型，她將電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表讀數(shù)I=0.5A，已知電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖（b）所示，摩擦不計(jì)，求：

（1）求電路的總功率P．
（2）電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)1min消耗的電能W和線圈產(chǎn)生的熱量Q．
（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)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(jì)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(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化成的機(jī)械功，由η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{W}$×100%計(jì)算其效率．

解答 解：
（1）由題知，電源電壓3V，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系可得電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功：
W_機(jī)械=W-Q=90J-22.5J=67.5J，
所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的效率：
η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{W}$×100%=$\frac{67.5J}{90J}$×100%=75.0%．
答：（1）電路的總功率為1.5W．
（2）電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)1min消耗的電能為90J，線圈產(chǎn)生的熱量為22.5J．
（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的效率為75.0%．

點(diǎn)評(píng) 此題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，電功的計(jì)算，熱量的計(jì)算，需要注意的是，對(duì)于非純電阻，電動(dòng)機(jī)消耗的電能并不全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在選擇公式的時(shí)候應(yīng)注意．