Question

8．閉合開關后，用手按住玩具電動機的轉子，不讓它轉動，這時與電動機并聯的電壓表讀數為3V，與電動機串聯的電流表讀數為6A．松手后，電動機正常轉動，此時電流表讀數為1A．這臺電動機正常轉動時，每秒鐘有2.5J的電能轉變?yōu)闄C械能，每秒鐘有0.5J的電能轉變?yōu)閮饶埽?

Answer 1

分析 當電機不轉時，電機可看作純電阻，由歐姆定律可求得電阻；
電動機轉動時，電路為非純電阻電路，此時電源的輸出功率主要包括兩部分：做機械功的機械功率和熱損耗的發(fā)熱功率；根據P=UI求出電源的輸出功率需用，根據P=I²R求出發(fā)熱功率，即每秒電能轉變?yōu)榈膬饶�，兩者的差值即為電動機做機械功的機械功率，進而得出每秒鐘有多少電能轉變?yōu)闄C械能．

解答 解：由題知，電動機未轉動時，電源電壓為U=3V，電流為I₁=6A，此時為純電阻電路；
所以，電動機線圈的電阻：R=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{3V}{6A}$=0.5Ω．
電動機轉動時，電路為非純電阻電路，電源的輸出功率包括兩部分：做機械功的機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，
則每秒鐘轉化為的內能：W_內=P_損t=0.5W×1s=0.5J；
因此，電動機做機械功的功率：P_機械=P_總-P_損=3W-0.5W=2.5W，
所以每秒鐘電能轉變?yōu)闄C械能：W_機械=P_機械t=2.5W×1s=2.5J．
故答案為：2.5；0.5．

點評 本題主要考查了歐姆定律和電功率計算公式的應用，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，計算電功率必須用：P=UI=$\frac{W}{t}$，計算電功必須用：W=Pt=UIt，計算電熱必須用：Q=I²Rt（焦耳定律）．