Question

3．小昕准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．设电池的电压3V恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数为3A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.5A．求：
（1）电动机线圈的电阻；
（2）该玩具电动机正常转动时的效率为83.3%．

Answer 1

分析 （1）用手捏住电动机的转轴不转时，电动机为纯电阻用电器，根据欧姆定律求出电动机线圈的电阻；
（2）当电动机正常转动时为非纯电阻用电器，根据P=UI求出电动机的电功率，根据P=I²R求出电动机线圈电阻的发热功率，两者的差值即为输出的机械功率，输出的机械功率和消耗电能功率的比值即为电动机正常转动时的效率．

解答 解：（1）用手捏住电动机的转轴不转时，电动机为纯电阻用电器，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电动机线圈的电阻：
R=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{3V}{3A}$=1Ω；
（2）当电动机正常转动时，消耗电能的电功率：
P_M=UI₂=3V×0.5A=1.5W，
电动机线圈的热功率：
P_热=I₂²R=（0.5A）²×1Ω=0.25W，
输出机械功的功率：
P_机械=P_M-P_热=1.5W-0.25W=1.25W，
该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率：
η=$\frac{{P}_{机械}}{{P}_{M}}$×100%=$\frac{1.25W}{1.5W}$×100%≈83.3%．
故答案为：（1）电动机线圈的电阻为1Ω；
（2）83.3%．

点评 本题考查了电功率和热功率以及电能转化为机械能效率的计算，要注意电动机不转动时为纯电阻用电器、电动机正常转动时为非纯电阻用电器．