Question

8．閉合開關(guān)后，用手按住玩具電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，不讓它轉(zhuǎn)動，這時(shí)與電動機(jī)并聯(lián)的電壓表讀數(shù)為3V，與電動機(jī)串聯(lián)的電流表讀數(shù)為6A．松手后，電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動，此時(shí)電流表讀數(shù)為1A．這臺電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時(shí)，每秒鐘有2.5J的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，每秒鐘有0.5J的電能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能．

Answer 1

分析 當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)可看作純電阻，由歐姆定律可求得電阻；
電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電路為非純電阻電路，此時(shí)電源的輸出功率主要包括兩部分：做機(jī)械功的機(jī)械功率和熱損耗的發(fā)熱功率；根據(jù)P=UI求出電源的輸出功率需用，根據(jù)P=I²R求出發(fā)熱功率，即每秒電能轉(zhuǎn)變?yōu)榈膬?nèi)能，兩者的差值即為電動機(jī)做機(jī)械功的機(jī)械功率，進(jìn)而得出每秒鐘有多少電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能．

解答 解：由題知，電動機(jī)未轉(zhuǎn)動時(shí)，電源電壓為U=3V，電流為I₁=6A，此時(shí)為純電阻電路；
所以，電動機(jī)線圈的電阻：R=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{3V}{6A}$=0.5Ω．
電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，電路為非純電阻電路，電源的輸出功率包括兩部分：做機(jī)械功的機(jī)械功率和熱損耗功率；
電源的輸出功率為：P_總=UI₂=3V×1A=3W；
熱損耗功率為：P_損=I₂²R=（1A）²×0.5Ω=0.5W，
則每秒鐘轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能：W_內(nèi)=P_損t=0.5W×1s=0.5J；
因此，電動機(jī)做機(jī)械功的功率：P_機(jī)械=P_總-P_損=3W-0.5W=2.5W，
所以每秒鐘電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能：W_機(jī)械=P_機(jī)械t=2.5W×1s=2.5J．
故答案為：2.5；0.5．

點(diǎn)評 本題主要考查了歐姆定律和電功率計(jì)算公式的應(yīng)用，由于牽涉到純電阻和非純電阻電路，難度有所增加；需要注意的是：歐姆定律是在純電阻電路中得出的，所以它的應(yīng)用有一定的局限性，即只適用于純電阻電路．在非純電阻電路中，計(jì)算電功率必須用：P=UI=$\frac{W}{t}$，計(jì)算電功必須用：W=Pt=UIt，計(jì)算電熱必須用：Q=I²Rt（焦耳定律）．