專(zhuān)題二 非純電阻（電機(jī)）的計(jì)算（教師版）

專(zhuān)題二非純電阻（電機(jī)）的計(jì)算知識(shí)點(diǎn)非純電阻電路做功與發(fā)熱分析（一）常見(jiàn)的純電阻電路:白熾燈、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電熱毯、電爐等常見(jiàn)的非純電阻電路:電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)等（二）所謂純電阻電路指的是工作時(shí)將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。電動(dòng)機(jī)屬于典型的非純電阻電路，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。任何電機(jī)都相當(dāng)于串聯(lián)著一個(gè)內(nèi)阻，內(nèi)阻發(fā)熱為無(wú)用功，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)為有用功（三）電動(dòng)機(jī)的耗電功率即為總功，計(jì)算公式：P總＝UI。發(fā)熱功率指電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率，計(jì)算公式：P熱＝I2R(此處的R指電動(dòng)機(jī)的純電阻)。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率不能直接求得，只能通過(guò)前兩者相減：P有＝P總－P熱＝UI－I2R。（四）以電動(dòng)機(jī)為例，同學(xué)們?cè)谟龅椒羌冸娮桦娐窌r(shí)，可牢記以下公式，解答所消耗的電能和產(chǎn)生的熱能。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)所消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一小部分才轉(zhuǎn)化為熱能。因此，在計(jì)算電動(dòng)機(jī)電路可用以下公式。電流做功是所消耗的總能量W總=UIt；工作時(shí)所產(chǎn)生的熱能Q=W熱=I2Rt;所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能W機(jī)=W總-W熱-UIt-12Rt【能力拓展】若機(jī)械能做功，如電機(jī)將物體升高，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P有＝Gh/t=Fs/t=Fv【即學(xué)即練1】（2020·紹興模擬）某同學(xué)根據(jù)如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：先用夾子夾住電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)抽使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)，后松開(kāi)夾子，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)抽轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)。數(shù)據(jù)記錄如下：U(V)I(A)W(J)Q(J)不轉(zhuǎn)動(dòng)0.20.2W1Q1轉(zhuǎn)動(dòng)3.01.2W2Q2利用上表數(shù)據(jù)計(jì)算和分析：（1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s，電動(dòng)機(jī)所做的電功W1和所產(chǎn)生的熱量Q1。（2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s，電動(dòng)機(jī)所做的電功W2和所產(chǎn)生的熱量Q2。（3）試比較W1和Q1的大小關(guān)系以及W2和Q2的大小關(guān)系，并分析其原因。【答案】（1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s電動(dòng)機(jī)所做的電功：W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；R=U1/I1=0.2V/0.2A=1Ω通電10s電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的熱量：Q1=I21Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J（2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s電動(dòng)機(jī)所做的電功：W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其線圈的電阻R不變，仍然為1Ω，通電10s電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的熱量：Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J；（3）通過(guò)上述計(jì)算可得,W1=Q1,W2>Q2；電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流流經(jīng)電動(dòng)機(jī)線圈時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W1=Q1;電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流流經(jīng)電動(dòng)機(jī)線圈時(shí)電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此W2>Q2.【解析】（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，電壓為0.2V，電流為0.1A，首先根據(jù)計(jì)算出線圈電阻，然后根據(jù)W1=U1I1t計(jì)算電動(dòng)機(jī)所做的功，根據(jù)Q1=I12Rt計(jì)算電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量即可；

（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)W2=U2I2t計(jì)算電動(dòng)機(jī)做的功，根據(jù)Q2=I22Rt計(jì)算出電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量；

（3）將前后兩個(gè)電功與熱量進(jìn)行比較即可；從能量轉(zhuǎn)化的角度分析其中的原因。

【即學(xué)即練2】（2021·溫州模擬）2020年10月31日，福建省莆田市山亭鎮(zhèn)，阿里巴巴菜鳥(niǎo)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)群組，滿(mǎn)載湄洲島居民下單的六箱貨品，僅耗時(shí)9分鐘就成功飛越海峽，為農(nóng)村淘寶提供物流服務(wù)：執(zhí)行此次飛行的機(jī)型載重可達(dá)7公斤，應(yīng)對(duì)6級(jí)風(fēng)。技術(shù)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)家介紹，由于技術(shù)成熟，無(wú)人機(jī)會(huì)按照編程航線自動(dòng)飛向既定地點(diǎn)降落。該無(wú)人機(jī)參數(shù)質(zhì)量m=5kg的無(wú)人機(jī)，其動(dòng)力系統(tǒng)所能提供的最大升力F=125N，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力大小恒為f=5N取g=10m/s2．動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)工作電壓U=80V，電流I=5A,電阻R=1歐姆。（1）該無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（2）無(wú)人機(jī)以最大升力豎直勻速向上飛，在t=5s時(shí)上升的高度h；（3）飛到100米高空，該無(wú)人機(jī)高空懸停狀態(tài)電機(jī)輸出電流變?yōu)?A，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)的效率是多少？【答案】（1）方便，快捷。

（2）電動(dòng)機(jī)的總功率P=UI=80V×5A=400W；

發(fā)熱功率P熱=I2R=（5A）2×1Ω=25W；

輸出功率P機(jī)械=P-P熱=400W-25W=375W；

做的機(jī)械功W機(jī)械=P機(jī)械t=375W×5s=1875J；

上升的高度。（3）無(wú)人機(jī)高空懸停狀態(tài)電機(jī)輸出電流變?yōu)?A時(shí)，

電動(dòng)機(jī)的總功率P'=U'I'=80V×4A=320W；

發(fā)熱功率P熱'=I'2R=（4A）2×1Ω=16W；

輸出功率P機(jī)械=P'-P熱'=320W-16W=304W；

電機(jī)的效率?！窘馕觥浚?）根據(jù)題目描述分析無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；

（2）首先根據(jù)P=UI計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的總功率，再根據(jù)P熱=I2R計(jì)算出發(fā)熱功率，接下來(lái)根據(jù)P機(jī)械=P-P熱計(jì)算出輸出功率，根據(jù)W機(jī)械=P機(jī)械t計(jì)算出做的機(jī)械功，最后根據(jù)計(jì)算上升的高度。

（3）先根據(jù)P'=U'I'計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的總功率，再根據(jù)P熱'=I'2R計(jì)算出發(fā)熱功率，接下來(lái)根據(jù)P機(jī)械=P'-P熱'計(jì)算出輸出功率，最后根據(jù)計(jì)算電機(jī)的效率。【解答】（1）根據(jù)題目描述可知，該無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：方便，快捷。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，線圈中通過(guò)的電流為10A．這臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作1s消耗的電能為W，產(chǎn)生的熱量為Q，則（

）A.W=3800J，Q=200J

B.W=3800J，Q=3800J

C.W=7200J，Q=200J

D.W=7200J，Q=3800J【答案】A【解析】電動(dòng)機(jī)消耗的電能：；產(chǎn)生的熱量；故選A．2.（2018九上·鄞州期中）如圖為遙控直升飛機(jī)，該直升飛機(jī)的質(zhì)量是60g，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電壓為3V，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為0.1A時(shí)，該直升機(jī)恰好以0.4m/s的速度勻速豎直爬升4m。則（

）A.電動(dòng)機(jī)線圈電阻30歐

B.直升飛機(jī)在爬升過(guò)程中，機(jī)械能不變

C.直升飛機(jī)在爬升過(guò)程中，機(jī)械能增加2.4J

D.10s內(nèi)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為3J【答案】C【解析】A.直升飛機(jī)工作時(shí)，它的線圈電阻R不等于，故A錯(cuò)誤；

B.直升飛機(jī)在爬升過(guò)程中，質(zhì)量不變，速度不變，即動(dòng)能不變；高度增大，即重力勢(shì)能增大，那么它的機(jī)械能增大，故B錯(cuò)誤；

C.直升飛機(jī)在爬升過(guò)程中，增加的機(jī)械能為W=Gh=0.06kg×10N/kg×4m=2.4J，故C正確；

D.由于無(wú)法計(jì)算出線圈電阻，因此無(wú)法通過(guò)Q=I2Rt計(jì)算產(chǎn)生的熱量，故D錯(cuò)誤。

3.一臺(tái)電風(fēng)扇通電后電流I隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，電流穩(wěn)定后正常工作，設(shè)它正常工作一段時(shí)間線圈產(chǎn)生的熱量為Q1．后因機(jī)械故障葉片停止了轉(zhuǎn)動(dòng)，仍通電相同時(shí)間，線圈產(chǎn)生的熱量為Q2．忽略溫度對(duì)電阻的影響，則（）A．Q1＝Q2 B．Q1＞Q2 C．Q1＜Q2 D．條件不足，無(wú)法比較Q1和Q2的大小【答案】C【解析】題中給出的是電風(fēng)扇通電后電流I隨時(shí)間t變化的圖象，由圖知，電流穩(wěn)定后電風(fēng)扇正常工作電流為I′，剛接入電路時(shí)電流為I，且I＞I′，若電風(fēng)扇接入電路的電壓為U，由歐姆定律可得，電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電阻為：R＝，電風(fēng)扇正常工作時(shí)t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量：Q1＝I′2Rt＝I′2（）t＝Ut，電風(fēng)扇葉片停止了轉(zhuǎn)動(dòng)，仍通電相同時(shí)間，產(chǎn)生熱量：Q2＝I2Rt＝I2（）t＝UIt，因?yàn)镮＞I′，所以＜I，所以Q1＜Q2。4.（2019九下·蕭山月考）如圖所示，電源電壓為12伏，定值電阻R的阻值為5歐。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電流表的示數(shù)為0.8安；電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)變?yōu)?安。由此可以，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率為(

)A.4瓦

B.6.4瓦

C.5.76瓦

D.0.64瓦【答案】C【解析】電機(jī)的輸出功率就是電機(jī)對(duì)外界單位時(shí)間提供的機(jī)械能。電機(jī)的輸入功率就是電機(jī)從電源吸取的有功功率。在理論的理想的狀態(tài)下，電機(jī)的輸入功率應(yīng)該等于輸出功率，但在實(shí)際正常的工作中由于實(shí)際存在的線圈電阻、轉(zhuǎn)軸摩擦損耗等因素的影響，會(huì)有少部分的電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能（主要是熱能）而損失掉，因此輸出功率都是要小于輸入功率的。電機(jī)的輸入功率=輸出功率+損耗功率?！窘獯稹扛鶕?jù)圖示可知，該電路為串聯(lián)電路；

當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，定值電阻兩端的電壓UR=ＩＲ＝０.８Ａ５＝４Ｖ，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓ＵＭ＝１２Ｖ－４Ｖ＝８Ｖ，電動(dòng)機(jī)消耗的功率ＰＭ＝ＩＵＭ＝０.８A8V=6.4W；

當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住時(shí)，定值電阻兩端的電壓U’R=ＩＲ＝2Ａ５＝10Ｖ，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓Ｕ‘Ｍ＝１２Ｖ－10Ｖ＝2Ｖ，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻RM=；

電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)損耗的熱功率Ｐ熱＝Ｉ2RM＝（0.8A）21=0.64W；

所以，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率P出=PM-P熱=6.4W-0.64W=5.76W；故Ａ、B、D錯(cuò)誤；C正確；

5.（2018九上·柯橋月考）電動(dòng)自行車(chē)有行駛工作、蓄電池充電兩種狀態(tài)，局部電路圖如圖所示，斷開(kāi)S后充電插口可以外接充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，電動(dòng)自行車(chē)行駛過(guò)程中，其電動(dòng)機(jī)正常工作電壓為48V，此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流為5A，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是0.5Ω.下列說(shuō)法正確的是（

）A.對(duì)蓄電池充電時(shí)，蓄電池相當(dāng)于電路中的電源

B.電動(dòng)自行車(chē)的電動(dòng)機(jī)是把電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

C.電動(dòng)機(jī)正常工作1min，消耗的電能為14400J

D.電動(dòng)機(jī)正常工作1min，電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量為14400J【答案】C【解析】（1）蓄電池有兩個(gè)角色，充電時(shí)是電源，用電時(shí)是用電器；

（2）電流通過(guò)任何導(dǎo)體都會(huì)發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

（3）已知電壓、電流和時(shí)間根據(jù)公式W=UIt計(jì)算電動(dòng)機(jī)消耗的電能；

（4）已知電流、電阻和通電時(shí)間根據(jù)公式Q=I2Rt計(jì)算線圈產(chǎn)生的熱量。

A.對(duì)蓄電池充電時(shí)，蓄電池相當(dāng)于電路中的用電器，故A錯(cuò)誤；

B.電動(dòng)自行車(chē)的電動(dòng)機(jī)除了把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能外，還會(huì)有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；

C.電動(dòng)機(jī)正常工作1min，消耗的電能為：W=UIt=48V×5A×60s=14400J，故C正確；

D.電動(dòng)機(jī)正常工作1min，電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=（5A）2×5A×0.5Ω=62.5J，故D錯(cuò)誤。6.（2020·北侖模擬）如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電路中的電流為1A，電壓表V2的示數(shù)是10V，定值電阻R的阻值為4Ω，電動(dòng)機(jī)Ｍ的線圈電阻為1Ω，不計(jì)摩擦，下列說(shuō)法不正確的是(

)A.電壓表V1的示數(shù)為6V

B.電路消耗的總功率是10W

C.通電1分鐘電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量是240J

D.通電1分鐘電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能是300J【答案】C【解析】（1）首先根據(jù)U=IR計(jì)算出定值電阻的電壓，再根據(jù)UM=U總-U計(jì)算電壓表V1的示數(shù)；

（2）根據(jù)公式P總=U總I總計(jì)算電路的總功率；

（3）根據(jù)Q=I2Rt計(jì)算電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量；

（4）首先根據(jù)W=UIt計(jì)算出電動(dòng)機(jī)消耗的電能，再根據(jù)W機(jī)械=W-Q計(jì)算出產(chǎn)生的機(jī)械能。

【解答】定值電阻R與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，電壓表V2測(cè)電源電壓，V1測(cè)電動(dòng)機(jī)的電壓。

A.定值電阻的電壓為：U=IR=1A×4Ω=4V；

電壓表V1的示數(shù)為：UM=U總-U=10V-4V=6V，故A正確不合題意；

B.電路的總功率為：P總=U總I總=10V×1A=10W，故B正確不合題意；

C.通電1min電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=（1A）2×1Ω×60s=60J，故C錯(cuò)誤符合題意；

D.通電1min電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W=UIt=6V×1A×60s=360J；

電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能：W機(jī)械=W-Q=360J-60J=300J，故D正確不合題意。

7.（2021九下·慈溪月考）某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量為50kg，電源電壓為110V，不計(jì)電源電阻及各處摩擦。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使物體以0.9m/s的速度勻速上升時(shí)，電路中的電流大小為5A。則電動(dòng)機(jī)線圈的電阻大小為（

）A.22Ω

B.11Ω

C.16Ω

D.4Ω【答案】D【解析】首先根據(jù)P1==GV=mgV計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率，然后根據(jù)P=UI計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的輸入總功率，再根據(jù)P2=P-P1計(jì)算出線圈的發(fā)熱功率，最后根據(jù)P2=I2R計(jì)算電動(dòng)機(jī)的線圈電阻。【解答】電動(dòng)機(jī)對(duì)物體做功的功率P1==GV=mgV=50kg×10N/kg×0.9m/s=450W電路總功率P=UI=110V×5A=550W電動(dòng)機(jī)線圈的電阻的功率P2=P-P1=550W-450W=100W所以電動(dòng)機(jī)線圈的電阻大小為R==4Ω；題組B能力提升練1.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，兩端的電壓為220V，通過(guò)線圈的電流為10A，若此線圈的電阻為2Ω，那么它的電功率是

W，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是

J．【答案】2200；1.2×104【解析】（1）電動(dòng)機(jī)的電功率P=UI=220V×10A=2200W；（2）1min電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量Q=W=I2Rt=（10A）2×2Ω×60s=1.2×104J；2.（2019?鹿邑縣一模）春節(jié)，小剛給弟弟買(mǎi)了一個(gè)電動(dòng)小汽車(chē)，里面主要的部件是電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的工作原理是________________________；該電動(dòng)機(jī)的電壓由4節(jié)干電池提供，通過(guò)的額定電流為1A，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為0.5Ω，則小汽車(chē)正常工作2分鐘，消耗的電能為_(kāi)___J，輸出的機(jī)械能是____J。【答案】通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)；720；660。【解析】（1）電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的；（2）電源電壓為：U＝4×1.5V＝6V，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作2min＝120s，電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W＝UIt＝6V×1A×120s＝720J，產(chǎn)生的電熱：Q＝I2Rt＝（1A）2×0.5Ω×120s＝60J，輸出的機(jī)械能：W機(jī)械＝W﹣Q＝720J﹣60J＝660J。3.（2020·慈溪模擬）如圖所示是一直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置。已知重物質(zhì)量m=60kg，電源電壓U=220V保持不變，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R=10Ω，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以某一速度勻速向上提升重物時(shí)，電路中的電流I=4A。（1）電源的輸出功率是________。（2）試從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度分析計(jì)算，重物上升的速度大小為_(kāi)_______m/s?！敬鸢浮浚?）880W（2）1.2【解析】（1）電源的輸出功率根據(jù)P總=U總I總計(jì)算；

（2）首先根據(jù)P熱=I2R計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率，然后根據(jù)P機(jī)械=P總-P熱計(jì)算出機(jī)械功率，最后根據(jù)計(jì)算重物上升的速度?！窘獯稹浚?）電源的輸出功率P總=U總I總=220V×4A=880W；

（2）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功P熱=I2R=（4A）2×10Ω=160W；

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率：P機(jī)械=P總-P熱=880W-160W=720W；

重物上升的速度為：。4.電動(dòng)自行車(chē)已成為大眾化的一種交通工具，小明對(duì)家里的電動(dòng)自行車(chē)進(jìn)行了測(cè)試，他騎車(chē)在平直的路面上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，獲得如圖所示的速度v和牽引力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象。已知?jiǎng)蛩傩旭倳r(shí)，電動(dòng)機(jī)輸入電壓48V，輸入電流5A，由圖可知，0～2s電動(dòng)自行車(chē)受到的摩擦力為_(kāi)_______N；電動(dòng)自行車(chē)勻速行駛時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為_(kāi)_______。

【答案】35；87.5%【解析】（1）觀察速度-時(shí)間圖象，電動(dòng)自行車(chē)在0～7s速度越來(lái)越快，7～12s，速度不再變化；觀察牽引力-時(shí)間圖象，在7～12s牽引力大小不變，由于電動(dòng)車(chē)勻速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力等于摩擦力，求出摩擦力的大??；（2）利用P=fv求電動(dòng)自行車(chē)勻速行駛時(shí)克服摩擦力做功的有用功率，利用P=UI求出總功率，然后利用求效率。5.（2021九上·寧波月考）玩具風(fēng)扇中使用的電動(dòng)機(jī)的工作原理是

，當(dāng)把該電動(dòng)機(jī)接入0.2V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A；若把它接入2V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，測(cè)得此時(shí)流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是1A。那么該電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是

Ω，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率是

%?！敬鸢浮客妼?dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用；0.5；75【解析】（1）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作原理解答；

（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，為純電阻電路，可根據(jù)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的線圈電阻；

（3）首先根據(jù)P總=U總I總計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的輸入功率，再根據(jù)P熱=I2R計(jì)算出發(fā)熱功率，最后根據(jù)P機(jī)械=P總-P熱計(jì)算出輸出功率，根據(jù)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的效率。【解答】（1）玩具風(fēng)扇中使用的電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的作用；

（2）電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為：；

（3）電動(dòng)機(jī)的輸入功率P總=U總I總=2V×1A=2W；

發(fā)熱功率為：P熱=I2R=（1A）2×0.5Ω=0.5W；

輸出功率：P機(jī)械=P總-P熱=2W-0.5W=1.5W；

電動(dòng)機(jī)的工作效率：。6.（2019九上·寧波期末）如圖為某些型號(hào)玩具電動(dòng)機(jī)的工作電路圖，電動(dòng)機(jī)名牌上標(biāo)有“6V6W”線圈電阻2字樣。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合的瞬間，電動(dòng)機(jī)尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流稱(chēng)為啟動(dòng)電流。為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電流不得超過(guò)2A.則啟動(dòng)時(shí)，變阻箱R的阻值至少為_(kāi)_______，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再次調(diào)節(jié)變阻箱R，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，此時(shí)R消耗的電功率為_(kāi)_______?！敬鸢浮?Ω；6W【解析】（1）電源電壓是12V，電流是2A，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路的總電阻，然后根據(jù)計(jì)算變阻箱的阻值；

（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的功率就是它的額定功率。

【解答】電路的總電阻；

變阻器R的阻值最少是：；

電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，它的實(shí)際功率等于額定功率，也就是6W。

7.（2020·寧波模擬）如圖是小金研究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否對(duì)小燈泡亮度有影響的電路圖。開(kāi)始小金先抓住轉(zhuǎn)軸合上開(kāi)關(guān)，觀察小燈泡的亮度；接著放開(kāi)轉(zhuǎn)軸讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化（已知：小燈泡的電阻為R，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r，電源電壓為U）。由此請(qǐng)你回答：（1）在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流所做的功________電流在電路中產(chǎn)生的熱量（選填“大于”“等于”或“小于”）（2）小金判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后小燈泡會(huì)更亮，你認(rèn)為小金的判斷正確嗎？并根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)給以解釋。

【答案】（1）大于

（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為小燈泡和細(xì)圈電阻上的熱能，所以W=Q，U1I1t=I21(R+r)t，得；

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能和小燈泡和細(xì)圈電阻上的熱能，所以W2>Q2，U2I2t>I22(R+r)t，得，所以I1>I2。

【解析】1、在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為了電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能和一部分熱能；

2、小燈泡的亮暗反應(yīng)了電燈泡的實(shí)際功率的大小，只需要比較小燈泡在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)前后流過(guò)電流的大小即可判斷小燈泡的亮暗情況。（1）在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流做所做的功分為兩部分，一是轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，二是轉(zhuǎn)化為熱能。所以電流做的功大于電流在電路中產(chǎn)生的熱量；8.一輛電動(dòng)自行車(chē)的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)表：規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)車(chē)型26英寸額定輸出功率120W整車(chē)質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載量120kg額定電流4.0A請(qǐng)根據(jù)上表計(jì)算：(1)此車(chē)電機(jī)的內(nèi)阻。(2)在額定電壓下，電機(jī)突然卡死時(shí)，電機(jī)的總功率?！敬鸢浮?.5Ω640W【解析】由表格讀出電機(jī)的額定電壓U＝40V，額定電流I＝4A，額定輸出功率即有用功率為P有＝120W。(1)電機(jī)的總功率即電功率P總＝UI＝40V×4A＝160W，電機(jī)發(fā)熱功率P熱＝P總－P有，P熱＝I2R，則P總－P有＝I2R，R＝(P總－P有)/I2＝(160W－120W)/(4A)2＝2.5Ω。(2)若電機(jī)突然卡死，則電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)電機(jī)電路是純電阻電路，歐姆定律成立，電機(jī)的總功率P＝U2/R＝(40V)2/2.5Ω＝640W。題組C培優(yōu)拔尖練1.（2021九上·余姚月考）如圖所示為“無(wú)人機(jī)”（多功能飛行器），它具有4個(gè)旋翼，可通過(guò)無(wú)線電進(jìn)行操控，其在拍攝調(diào)查、無(wú)人配送等方面具有廣闊的前景.（1）該機(jī)一個(gè)旋翼的電動(dòng)機(jī)額定功率為30瓦，額定電壓為15伏，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)該電動(dòng)機(jī)的電流為多少安？（2）該機(jī)所需的能量是由一塊輸出電壓為15伏，容量為5000mA?h的電池提供，若電能的80%用于飛行，飛行時(shí)的實(shí)際總功率為100W，則該機(jī)最多能飛行多少時(shí)間？【答案】（1）故電流為：I===2A

（2）電池儲(chǔ)存的能量：W=UIt=15V×5A×3600s=2.7×105J，W機(jī)=W×80%=2.7×105J×80%=2.16×105J，t===2160s(=36分鐘＝0.6小時(shí)也可以).答：通過(guò)的電流為2A.該機(jī)最多能飛行2160s【解析】（1）根據(jù)公式計(jì)算出通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；

（2）根據(jù)W=UIt計(jì)算出電池儲(chǔ)存的能量，再根據(jù)W機(jī)=W×80%計(jì)算出輸出的機(jī)械能，最后根據(jù)計(jì)算出飛行時(shí)間。2.（2020·江干模擬）為了防止電動(dòng)機(jī)損壞，往往在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要與保護(hù)電阻串聯(lián)，原理圖如圖所示，已知電源電壓為U總=6V，電動(dòng)機(jī)線圈有電阻，保護(hù)電阻R=4Ω。閉合開(kāi)關(guān)后，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)兩端電壓UM=2V，試求：（1）電路中電流為多少安？（2）電路中消耗的總電功率為多少瓦？（3）分析比較電動(dòng)機(jī)輸出功率和輸入功率的大小，從能量轉(zhuǎn)化的角度談?wù)劧卟煌脑??！敬鸢浮浚?）

（2）P總=U總I=6V×1A=6W

（3）通常P輸入大于P輸出，解釋?zhuān)憾卟煌且驗(yàn)椋斎腚妱?dòng)機(jī)的是電能，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)輸出的是機(jī)械能，又因?yàn)殡娏鞯臒嵝?yīng)，所以電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能和內(nèi)能，所以輸出功率不能輸入功率不相等。【解析】（1）首先根據(jù)U=U總-UM計(jì)算出電阻R兩端的電壓，再根據(jù)計(jì)算電路中的電流；

（2）已知電路電流和總電壓，根據(jù)公式P總=U總I計(jì)算消耗的總功率；

（3）當(dāng)電流經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的線圈會(huì)發(fā)熱，即電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能，從這個(gè)角度對(duì)輸出功率和輸入功率的大小關(guān)系進(jìn)行分析即可。3.（2020·蕭山模擬）我們?cè)谝恍﹫?chǎng)館和樓房建設(shè)工地上，常見(jiàn)一種“塔吊”的起重設(shè)備，其主要組成為電動(dòng)機(jī)和機(jī)械兩部分，如圖所示。假設(shè)某“塔吊”配置的電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有：額定電壓380V，額定功率38kW，線圈電阻1Ω。在一次起吊中，該“塔吊”電動(dòng)機(jī)正常工作50s，把質(zhì)量為3t的重物吊起44m（g取10N/kg）。求：（1）電動(dòng)機(jī)吊起重物的過(guò)程中消耗的電能。（2）電動(dòng)機(jī)正常工作過(guò)程中線圈產(chǎn)生的熱量。（3）該次起吊過(guò)程中“塔吊”機(jī)械部分的機(jī)械效率?！敬鸢浮浚?）W電=Pt=38kW×50s=1.9×106J

（2）I==100AQ=I2Rt=(100A)21Ω×50s=5×105J（3）W機(jī)=W電-Q=1.9×106J-5×105J=1.4×106JW物=Gh=mgh=3000kg×10N/kg×44m=1.32×106Jη=W物/W機(jī)=1.32×106J/1.4×106J=94.3%【解析】（1）根據(jù)公式W電=Pt計(jì)算消耗的電能；

（2）首先根據(jù)計(jì)算出通過(guò)線圈的電流，然后根據(jù)Q=I2Rt計(jì)算通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量；

（3）首先根據(jù)W機(jī)=W電-Q計(jì)算出電動(dòng)機(jī)做的機(jī)械功，然后根據(jù)W物=Gh計(jì)算出有用功，最后根據(jù)計(jì)算機(jī)械效率。4.（2020·富陽(yáng)模擬）電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電