Question

19．如圖將“6V、3W”的電動機接入10V的電壓中，電動機恰能正常工作，試分析：

（1）定值電阻的阻值大小是8歐（電動機的線圈電阻是1歐姆）
（2）電路電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是55%
（3）若使電動機的轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動，則電路消耗的功率大小是11.1W．

Answer 1

分析 （1）電動機正常工作時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=UI求出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻的阻值；
（2）根據(jù)P=I²R求出電動機線圈電阻的熱功率，電動機消耗的電能減去線圈的熱功率即為輸出的機械性能的功率，根據(jù)P=UI求出電路的總功率，輸出的機械能的功率與電路消耗電能的比值即為電路電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率；
（3）電動機的轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器，根據(jù)電阻的串聯(lián)和P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電路消耗的功率大�。�

解答 解：（1）由電動機的銘牌數(shù)據(jù)可知，電動機正常工作時的電壓U_M=6V，功率P_M=3W，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，定值電阻兩端的電壓：
U_R=U-U_M=10V-6V=4V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=$\frac{{P}_{M}}{{U}_{M}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{4V}{0.5A}$=8Ω；
（2）電動機線圈電阻的熱功率：
P_熱=I²R_線圈=（0.5A）²×1Ω=0.25W，
電動機輸出機械能的功率：
P_機械=P_M-P_熱=3W-0.25W=2.75W，
電路消耗的總功率：
P=UI=10V×0.5A=5W，
電路電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率：
η=$\frac{{P}_{機械}}{P}$×100%=$\frac{2.75W}{5W}$×100%=55%；
（3）電動機的轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路消耗的功率：
P′=$\frac{{U}^{2}}{R+{R}_{線圈}}$=$\frac{（10V）^{2}}{8Ω+1Ω}$≈11.1W．
故答案為：（1）8；（2）55%；（3）11.1．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、效率公式的綜合應(yīng)用，要注意電動機正常工作時是非純電阻用電器，不能正常工作時是純電阻用電器．