Question

4．如圖設電池的電壓U恒定不變，先用手捏住電動機的轉軸，使其不轉動，閉合開關后電流表示數為I₁，然后放手，當電動機正常轉動時，電流表的讀數為I₂．該玩具電動機正常轉動時消耗的電功率UI₂，該電動機正常轉動時將電能轉化為機械能的效率為$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$×100%．（用字母表示結果）

Answer 1

分析 電動機不轉動時為純電阻，根據歐姆定律求出內電阻；當電動機正常轉動時，為非電阻用電器，根據P=UI求出電動機正常轉動時消耗的電功率，根據P=I²R求出內阻消耗的電功率，機械功率等于消耗的電功率減去內阻消耗的電功率，利用效率公式求出該電動機正常轉動時將電能轉化為機械能的效率．

解答 解：電動機不轉動時為純電阻，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電動機的內阻：
R=$\frac{U}{{I}_{1}}$，
當電動機正常轉動時，為非電阻用電器，
電動機正常轉動時消耗的電功率：
P=UI₂，
內阻消耗的電功率：
P_R=I₂²$\frac{U}{{I}_{1}}$，
機械功率：
P_機=P-P_R=UI₂-I₂²$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{U{I}_{2}（{I}_{1}-{I}_{2}）}{{I}_{1}}$，
該電動機正常轉動時將電能轉化為機械能的效率：
η=$\frac{{P}_{機}}{P}$×100%=$\frac{\frac{U{I}_{2}（{I}_{1}-{I}_{2}）}{{I}_{1}}}{U{I}_{2}}$×100%=$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$×100%．
答：UI₂；$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$×100%．

點評 本題考查了電功率公式和效率公式的應用，要注意電動機不轉動時為純電阻，電動機正常轉動時為非電阻用電器．