Question

小瑩組裝了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)模型，她將電動(dòng)機(jī)模型接入如圖甲所示的電路中，已知電源電壓U=3V，并保持不變，線圈電阻R=1.5Ω，接通電路后，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表讀數(shù)I=0.8A，已知電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖乙所示，摩擦不計(jì)，求：

（1）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；
（2）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P；
（3）在圖乙中方框3內(nèi)填入能量名稱，并求出電動(dòng)機(jī)能量利用率η．

Answer 1

分析：（1）題目中告訴我們電壓和電流以及時(shí)間，我們可以直接利用W=UIt求出電功，由焦耳定律求產(chǎn)生的熱量．
（2）由能量的轉(zhuǎn)化與守恒可求得機(jī)械功．
（3）由能量轉(zhuǎn)化與守恒知，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能與內(nèi)能可填表，再根據(jù)公式計(jì)算能量利用率．

解答：解：（1）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×0.8A×60s=144J．
由Q=I²Rt得
Q=（0.8A）²×1.5Ω×60s=57.6J
（2）由能量守恒得，電機(jī)輸出的機(jī)械功W₁=W-Q=86.4J
機(jī)械功率為P=

W-Q

t

=

W1

t

=

86.4J

60s

=1.44W
（3）由能量轉(zhuǎn)化與守恒知，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能與內(nèi)能，故上表中填內(nèi)能，
能量利用率η=

W1

W

×100%=

86.4J

144J

×100%=60%．
答：電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)消耗的電能為144J，內(nèi)能為57.6J，輸出的機(jī)械功率為1.44W，電機(jī)的能量利用率為60%．

點(diǎn)評(píng)：很多同學(xué)一看到題目中有電流和電阻往往先想到了I²Rt，而導(dǎo)致公式使用錯(cuò)誤，在電功這一部分時(shí)一定要理解電功和電熱的區(qū)別，千萬不能亂套公式．