Question

8．小金有一種造型可愛的迷你小風(fēng)扇．這種小風(fēng)扇使用的電動機(jī)額定電壓為3V，正常工作時(shí)通過線圈的電流為0.3A，線圈電阻約為1Ω，若迷你風(fēng)扇正常工作10分鐘，求：
（1）電風(fēng)扇消耗的電能．
（2）電動機(jī)產(chǎn)生的熱量．
（3）若電動機(jī)被卡住時(shí)電動機(jī)的線圈不能轉(zhuǎn)動，此時(shí)電動機(jī)線圈可以看成一個定值電阻，它消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量，請計(jì)算電動機(jī)被卡住10分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量，并說明電動機(jī)被卡住時(shí)為什么容易被燒壞．

Answer 1

分析 （1）電動機(jī)正常工作時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)W=UIt求出電動機(jī)消耗的電能；
（2）根據(jù)Q=I²Rt求出線圈上產(chǎn)生的熱量；
（3）電動機(jī)被卡住，電路電流很大，線圈發(fā)熱功率較大，會損壞電機(jī)．

解答 解：
（1）電風(fēng)扇消耗的電能：
W=UIt=3V×0.3A×10×60s=540J；
（2）根據(jù)焦耳定律可得電動機(jī)產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（0.3A）²×1Ω×10×60s=54J；
（3）電動機(jī)被卡住時(shí)，由題意和歐姆定律可得，此時(shí)通過電動機(jī)的電流：
I′=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{1Ω}$=3A；
根據(jù)焦耳定律可得，此時(shí)電動機(jī)產(chǎn)生的熱量：
Q′=I′²Rt=（3A）²×1Ω×10×60s=5400J；
電動機(jī)被卡住時(shí)，由于它消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量，因此產(chǎn)生大量的熱量，溫度迅速升高，會燒壞電機(jī)．
答：（1）電風(fēng)扇消耗的電能為540J；
（2）電動機(jī)產(chǎn)生的熱量為54J；
（3）電動機(jī)被卡住10分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為5400J；電動機(jī)被卡住時(shí)，由于它消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量，因此產(chǎn)生大量的熱量，溫度迅速升高，會燒壞電機(jī)．

點(diǎn)評 本題考查了電功公式和焦耳定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道電動機(jī)消耗的電能減去線圈產(chǎn)生的熱量即為電動機(jī)輸出的機(jī)械能．電動機(jī)是非純電阻電路，線圈產(chǎn)生的熱量小于電動機(jī)正常工作時(shí)消耗的總電能，知道線圈卡住無法轉(zhuǎn)動，電源電壓全部加在電阻上．