Question

4．如图设电池的电压U恒定不变，先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后电流表示数为I₁，然后放手，当电动机正常转动时，电流表的读数为I₂．该玩具电动机正常转动时消耗的电功率UI₂，该电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为$\frac{{I}_{1}-{I}_{2}}{{I}_{1}}$×100%．（用字母表示结果）

Answer 1

分析 电动机不转动时为纯电阻，根据欧姆定律求出内电阻；当电动机正常转动时，为非电阻用电器，根据P=UI求出电动机正常转动时消耗的电功率，根据P=I²R求出内阻消耗的电功率，机械功率等于消耗的电功率减去内阻消耗的电功率，利用效率公式求出该电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率．

解答 解：电动机不转动时为纯电阻，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电动机的内阻：
R=$\frac{U}{{I}_{1}}$，
当电动机正常转动时，为非电阻用电器，
电动机正常转动时消耗的电功率：
P=UI₂，
内阻消耗的电功率：
P_R=I₂²$\frac{U}{{I}_{1}}$，
机械功率：
P_机=P-P_R=UI₂-I₂²$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{U{I}_{2}（{I}_{1}-{I}_{2}）}{{I}_{1}}$，
该电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率：
η=$\frac{{P}_{机}}{P}$×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%．

点评 本题考查了电功率公式和效率公式的应用，要注意电动机不转动时为纯电阻，电动机正常转动时为非电阻用电器．