Question

19．電動(dòng)機(jī)是一種使用廣泛的動(dòng)力機(jī)械，從能量轉(zhuǎn)化的角度看，它正常工作時(shí)主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分在線圈中以熱量的形式散失掉，一直流電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)（這時(shí)的線圈相當(dāng)于定值電阻），在線圈兩端加電壓為0.3V，此時(shí)測(cè)得通過(guò)線圈的電流為0.3A，松開(kāi)轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2V時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，此時(shí)電流為0.8A．求：
（1）該電動(dòng)機(jī)正常工作10分鐘，線圈中產(chǎn)生的熱量是多少？
（2）電動(dòng)機(jī)的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)為純電阻用電器，根據(jù)歐姆定律求出線圈的電阻；松開(kāi)轉(zhuǎn)軸，電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，根據(jù)Q=I²Rt求出該電動(dòng)機(jī)正常工作10分鐘線圈中產(chǎn)生的熱量；
（2）根據(jù)W=UIt求出電動(dòng)機(jī)10分鐘消耗的電能，電動(dòng)機(jī)消耗的電能減去線圈產(chǎn)生的熱量即為獲得的機(jī)械性能，獲得的機(jī)械能與消耗電能的比值即為該電動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)為純電阻用電器，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{0.3V}{0.3A}$=1Ω，
松開(kāi)轉(zhuǎn)軸，電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，電路中的電流I=0.8A，
則該電動(dòng)機(jī)正常工作10分鐘線圈中產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（0.8A）²×1Ω×10×60s=384J；
（2）電動(dòng)機(jī)10分鐘消耗的電能：
W=UIt=2V×0.8A×10×60s=960J，
10分鐘內(nèi)該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能：
W_機(jī)械=W-Q=960J-384J=576J，
電動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{{W}_{機(jī)械}}{W}$×100%=$\frac{576J}{960J}$×100%=60%．
答：（1）該電動(dòng)機(jī)正常工作10分鐘，線圈中產(chǎn)生的熱量是384J；
（2）電動(dòng)機(jī)的效率是60%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律、電功公式、焦耳定律、效率公式的應(yīng)用，要注意電動(dòng)機(jī)是非純電阻用電器消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．