Question

14．小璐同学准备参加玩具车比赛，她想运用图甲所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．已知电池电压为3V且恒定不变．

（1）为了测出电动机线圈的电阻，她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，短暂闭合开关后读出电流表的读数如图乙所示，求电动机线圈的电阻？
（2）然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.8A，求电动机正常转动1min消耗多少电能？电流在电机线圈里同时会产生多少热量？
（3）请通过计算这台电动机的能量转换效率说明小璐选这台电动机去参加比赛好不好？

Answer 1

分析 当电机不转时，电机可看作纯电阻，由欧姆定律可求得电阻；由功率公式可求得功率；正常转动时，只能由焦耳定律求出热量，由效率公式可求得能量的转换效率．

解答 解：（1）读图乙可知，电流表的量程为0～3A，分度值为0.1A，其示数为2A，
电机不转时：由I=$\frac{U}{R}$得，
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{2A}$=1.5Ω；
（2）当电动机正常转动时，1min消耗的电能：W=UIt=3V×0.8A×60s=144J，
由焦耳定律可得正常转动时发出的热量：Q=I²Rt=（0.8A）²×1.5Ω×60s=57.6J．
（3）电动机的能量转换效率为：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{W-Q}{W}$×100%=$\frac{144J-57.6J}{144J}$×100%=60%．
对于一台电动机来讲，60%的能量转换效率并不算高，因此小璐选这台电动机去参加比赛并不好．
答：（1）电动机线圈的电阻为1.5Ω；
（2）电动机正常转动1min消耗的电能为144J；电流在电机线圈里产生的热量为57.6J；
（3）这台电动机的能量转换效率为60%，小璐选这台电动机去参加比赛并不好．

点评 在非纯电阻电路中，电功W=UIt及焦耳定律Q=I²Rt分别用来求出消耗的电能和发热量，这是解答的关键．同时本题还要对能量的转换效率有深入的理解．