Question

5．小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，线圈电阻R=2Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I=0.5A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b）所示，摩擦不计，求：

（1）求电路的总功率P．
（2）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q．
（3）电动机转换成机械能的效率η（百分数后保留一位小数）．

Answer 1

分析 （1）由P=UI计算电路的总功率；
（2）利用W=UIt求出电功，由焦耳定律求产生的热量；
（3）先计算电动机转化成的机械功，由η=$\frac{{W}_{机}}{W}$×100%计算其效率．

解答 解：
（1）由题知，电源电压3V，电动机正常转动时电路中电流0.5A，
所以电路的总功率：P=UI=3V×0.5A=1.5W；
（2）t=1min=60s，
由W=UIt得电机正常运转时消耗的电能：
W=3V×0.5A×60s=90J，
由Q=I²Rt得线圈产生的热量：
Q=（0.5A）²×1.5Ω×60s=22.5J，
（3）由电动机能量转化关系可得电动机输出的机械功：
W_机械=W-Q=90J-22.5J=67.5J，
所以电动机转换成机械能的效率：
η=$\frac{{W}_{机}}{W}$×100%=$\frac{67.5J}{90J}$×100%=75.0%．
答：（1）电路的总功率为1.5W．
（2）电动机正常转动1min消耗的电能为90J，线圈产生的热量为22.5J．
（3）电动机转换成机械能的效率为75.0%．

点评 此题涉及的知识点较多，电功的计算，热量的计算，需要注意的是，对于非纯电阻，电动机消耗的电能并不全部转化为机械能，在选择公式的时候应注意．