Question

小瑩組裝了一臺直流電動機模型，她將電動機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，電動機正常轉動，電流表讀數I=0.8A，已知電動機正常工作時的能量轉化關系如圖乙所示，摩擦不計，求：

（1）電動機正常轉動1min消耗的電能W和線圈產生的熱量Q；
（2）電動機輸出的機械功率P；
（3）在圖乙中方框3內填入能量名稱，并求出電動機能量利用率η．

Answer 1

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

解答：解：（1）t=1min=60s，由W=UIt得
電機正常運轉時消耗的電能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，電機輸出的機械功W₁=W-Q=86.4J
機械功率為P=

W-Q

t

=

W1

t

=

86.4J

60s

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

W1

W

×100%=

86.4J

144J

×100%=60%．
答：電機正常運轉時消耗的電能為144J，內能為57.6J，輸出的機械功率為1.44W，電機的能量利用率為60%．

點評：很多同學一看到題目中有電流和電阻往往先想到了I²Rt，而導致公式使用錯誤，在電功這一部分時一定要理解電功和電熱的區別，千萬不能亂套公式．