Question

3．小昕準(zhǔn)備參加玩具賽車比賽，他運(yùn)用如圖所示的電路來挑選一只能量轉(zhuǎn)換效率較高的電動機(jī)．設(shè)電池的電壓3V恒定不變，他先用手捏住電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使其不轉(zhuǎn)動，閉合開關(guān)后讀出電流表的讀數(shù)為3A；然后放手，當(dāng)電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，又讀出電流表的讀數(shù)為0.5A．求：
（1）電動機(jī)線圈的電阻；
（2）該玩具電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時的效率為83.3%．

Answer 1

分析 （1）用手捏住電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)時，電動機(jī)為純電阻用電器，根據(jù)歐姆定律求出電動機(jī)線圈的電阻；
（2）當(dāng)電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時為非純電阻用電器，根據(jù)P=UI求出電動機(jī)的電功率，根據(jù)P=I²R求出電動機(jī)線圈電阻的發(fā)熱功率，兩者的差值即為輸出的機(jī)械功率，輸出的機(jī)械功率和消耗電能功率的比值即為電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時的效率．

解答 解：（1）用手捏住電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)時，電動機(jī)為純電阻用電器，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電動機(jī)線圈的電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{3V}{3A}$=1Ω；
（2）當(dāng)電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，消耗電能的電功率：
P_M=UI₂=3V×0.5A=1.5W，
電動機(jī)線圈的熱功率：
P_熱=I₂²R=（0.5A）²×1Ω=0.25W，
輸出機(jī)械功的功率：
P_機(jī)械=P_M-P_熱=1.5W-0.25W=1.25W，
該玩具電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=$\frac{{P}_{機(jī)械}}{{P}_{M}}$×100%=$\frac{1.25W}{1.5W}$×100%≈83.3%．
故答案為：（1）電動機(jī)線圈的電阻為1Ω；
（2）83.3%．

點(diǎn)評 本題考查了電功率和熱功率以及電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能效率的計算，要注意電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器、電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時為非純電阻用電器．