Question

15．现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力．某直流电动机的铭牌上标有“220V 5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω．
（1）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？
（2）电动机线圈产生多少热量？
（3）该电动机的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）电动机正常工作时的功率和额定功率相等，根据W=Pt求出正常工作1h消耗的电能；
（2）根据P=UI求出电动机正常工作时的电流，根据Q=I²Rt求出电动机线圈产生的热量；
（3）电动机消耗的电能减去产生的热量即为输出的机械能，输出机械能和消耗电能的比值即为该电动机的效率．

解答 解：（1）由P=$\frac{W}{t}$可得，电动机正常工作1h消耗的电能：
W=Pt=5.5×10³W×3600s=1.98×10⁷J；
（2）由P=UI可得，电动机正常工作时的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{5.5×1{0}^{3}W}{220V}$=25A，
电动机线圈产生的热量：
Q=I²Rt=（25A）²×0.4Ω×3600s=9×10⁵J；
（3）电动机输出的机械能：
W_机=W-Q=1.98×10⁷J-9×10⁵J=1.89×10⁷J，
该电动机的效率：
η=$\frac{{W}_{机}}{W}$×100%=$\frac{1.89×1{0}^{7}J}{1.98×1{0}^{7}J}$×100%≈95.45%．
答：（1）该电动机正常工作1h，消耗多少电能为1.98×10⁷J；
（2）电动机线圈产生多少热量为9×10⁵J； 
（3）该电动机的效率是95.45%．

点评 本题考查了电功公式、焦耳定律、电功率公式、效率公式的应用，知道电动机消耗的电能大部分转化为机械能输出、少部分转化为内能是关键．