Question

4．如圖設(shè)電池的電壓U恒定不變，先用手捏住電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使其不轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合開(kāi)關(guān)后電流表示數(shù)為I₁，然后放手，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)為I₂．該玩具電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)消耗的電功率UI₂，該電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$×100%．（用字母表示結(jié)果）

Answer 1

分析 電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為純電阻，根據(jù)歐姆定律求出內(nèi)電阻；當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為非電阻用電器，根據(jù)P=UI求出電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)消耗的電功率，根據(jù)P=I²R求出內(nèi)阻消耗的電功率，機(jī)械功率等于消耗的電功率減去內(nèi)阻消耗的電功率，利用效率公式求出該電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答 解：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為純電阻，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻：
R=$\frac{U}{{I}_{1}}$，
當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為非電阻用電器，
電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)消耗的電功率：
P=UI₂，
內(nèi)阻消耗的電功率：
P_R=I₂²$\frac{U}{{I}_{1}}$，
機(jī)械功率：
P_機(jī)=P-P_R=UI₂-I₂²$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{U{I}_{2}（{I}_{1}-{I}_{2}）}{{I}_{1}}$，
該電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=$\frac{{P}_{機(jī)}}{P}$×100%=$\frac{\frac{U{I}_{2}（{I}_{1}-{I}_{2}）}{{I}_{1}}}{U{I}_{2}}$×100%=$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$×100%．
答：UI₂；$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式和效率公式的應(yīng)用，要注意電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為純電阻，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為非電阻用電器．