Question

【題目】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，電動機正常轉動，電流表讀數I=0.5A，已知電動機正常工作時的能量轉化關系如圖（b）所示，摩擦不計，求：

（1）求電路的總功率P．

（2）電動機正常轉動1min消耗的電能W和線圈產生的熱量Q．

（3）電動機轉換成機械能的效率η（百分數后保留一位小數）．

Answer 1

【答案】（1）電路的總功率為1.5W．

（2）電動機正常轉動1min消耗的電能為90J，線圈產生的熱量為22.5J．

（3）電動機轉換成機械能的效率為75.0%．

【解析】試題分析：（1）由P=UI計算電路的總功率；

（2）利用W=UIt求出電功，由焦耳定律求產生的熱量；

（3）先計算電動機轉化成的機械功，由η=×100%計算其效率．

解：

（1）由題知，電源電壓3V，電動機正常轉動時電路中電流0.5A，

所以電路的總功率：P=UI=3V×0.5A=1.5W；

（2）t=1min=60s，

由W=UIt得電機正常運轉時消耗的電能：

W=3V×0.5A×60s=90J，

由Q=I2Rt得線圈產生的熱量：

Q=（0.5A）2×1.5Ω×60s=22.5J，

（3）由電動機能量轉化關系可得電動機輸出的機械功：

W機械=W﹣Q=90J﹣22.5J=67.5J，

所以電動機轉換成機械能的效率：

η=×100%=×100%=75.0%．

答：（1）電路的總功率為1.5W．

（2）電動機正常轉動1min消耗的電能為90J，線圈產生的熱量為22.5J．

（3）電動機轉換成機械能的效率為75.0%．