Question

14．電動(dòng)機(jī)主要是利用電能來做功的設(shè)備，其轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈也有內(nèi)阻，所以在工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生熱量．一個(gè)額定電壓為12V的小型電動(dòng)機(jī)，正常工作10min，能將質(zhì)量為10kg的物體舉高2m，線圈的電阻為4Ω，通過電動(dòng)機(jī)的電流是O.5A，求：
（1）電流做的功和舉高物體做的功．
（2）電流通過線圈產(chǎn)生的熱量．
（3）電動(dòng)機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）已知電動(dòng)機(jī)電壓、電流及通電時(shí)間，由W=UIt可以求出電流做的功；利用W=Gh可求得舉高物體做的功；
（2）已知線圈的電阻和通過的電流以及通電時(shí)間，根據(jù)公式Q=I²Rt可求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)10min內(nèi)產(chǎn)生的熱量．
（3）電動(dòng)機(jī)做的總功減去線圈產(chǎn)生的熱量就是電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功，機(jī)械功與總功的比值就是這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）電流做的功W=UIt=12V×0.5A×10×60s=3600J；
舉高物體做的功W₁=Gh=mgh=10kg×9.8N/kg×2m=196J；
（2）電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量Q=I²Rt=（0.5A）²×4Ω×10×60s=600J；
（3）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功W_機(jī)=W-Q=3600J-600J=3000J，
電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η=$\frac{{W}_{1}}{W}$×100%=$\frac{3000J}{3600J}$×100%≈83.3%．
答：（1）電流做的功為3600J；舉高物體做的功為196J．
（2）電流通過線圈產(chǎn)生的熱量為600J；
（3）電動(dòng)機(jī)的效率為83.3%．

點(diǎn)評 本題考查電功率、產(chǎn)生熱量、輸出功率、效率等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是知道只有在純電阻電路中電能才完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能．