Question

【題目】電動(dòng)機(jī)是一種使用廣泛的動(dòng)力機(jī)械，它內(nèi)部的線圈有一定的電阻，我們可以將其看作是一個(gè)沒(méi)有電阻但兩端有一定的電壓U1的線圈M（理想的電機(jī)）與一個(gè)電阻r串聯(lián)，如圖所示．從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電動(dòng)機(jī)主要是通過(guò)線圈M把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分在電阻r中以產(chǎn)生熱量的形式散失掉，把該電動(dòng)機(jī)接在電壓為U=220V的電路兩端，如果通過(guò)電阻r中的電流為5A，求：
（1）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能是多少？
（2）若這臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是4Ω，則線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量為多少？
（3）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功是多少？
（4）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：每分鐘該電動(dòng)機(jī)消耗的電能：

W總=UIt=220V×5A×60s=6.6×104J

（2）解：線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量：

Q=I2Rt=（5A）2×4Ω×60s=6×103J

（3）解：每分鐘該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能：

W=W總﹣Q=6.6×104J﹣6×103J=6×104J

（4）解：這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率：

η= ×100%= ×100%≈90.9%

【解析】（1）知道電動(dòng)機(jī)工作的電壓和通過(guò)的電流和工作時(shí)間，根據(jù)W=UIt求出每分鐘該電動(dòng)機(jī)消耗的電能；（2）知道電路中的電流和線圈的電阻，根據(jù)Q=I2Rt求出線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量；（3）每分鐘該電動(dòng)機(jī)消耗的電能減去線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量即為獲得的機(jī)械性能；（4）獲得的機(jī)械能與消耗電能的比值即為該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解電功的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，掌握電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒），以及對(duì)焦耳定律的計(jì)算公式及其應(yīng)用的理解，了解焦耳定律公式：Q=I2Rt ，（式中單位Q→焦；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒．）．