Question

19．小明準(zhǔn)備參加玩具賽車比賽，他運(yùn)用如圖所示的電路來挑選一只能量轉(zhuǎn)換效率較高的電動(dòng)機(jī)，設(shè)電池的電壓恒定不變，他先用手捏住電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使其不轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合開關(guān)后讀出電流表的讀數(shù)為I₁=2A；然后放手，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，又讀出電流表的讀數(shù)為I₂=0.6A．試求該玩具電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η．

Answer 1

分析 電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表的讀數(shù)為2A，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$表示出電動(dòng)機(jī)電阻，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.6A，再有電源電壓可表示出電動(dòng)機(jī)消耗的總功率；根據(jù)焦耳定律表示出發(fā)熱功率，用總功率減去發(fā)熱功率，就是轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的功率，最后求出轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的功率與總功率之比就是電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的效率．

解答 解：電動(dòng)機(jī)的電阻：R=$\frac{U}{{I}_{1}}$，
電動(dòng)機(jī)消耗的總功率：P_總=U×I₂，
發(fā)熱功率：P_熱=I₂²×$\frac{U}{{I}_{1}}$，
轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的功率：P_動(dòng)=P_總-P_熱=$\frac{{I}_{1}{I}_{2}-{I}_{2}^{2}}{{I}_{1}}U$，
電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的效率：η=$\frac{{P}_{動(dòng)}}{{P}_{總}}$=$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{2-0.6}{2}$=70%
答：該玩具電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η為70%．

點(diǎn)評 本題電功率的有關(guān)運(yùn)算，注意電動(dòng)機(jī)不是純電阻的，求電動(dòng)機(jī)的總功率必須要用P=UI來計(jì)算，發(fā)熱功率必須要用P=I²R來計(jì)算．