Question

【題目】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

【答案】（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%．

【解析】試題分析：（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=×100%計(jì)算其效率．

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=×100%=×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%．