Question

3．某同學(xué)根據(jù)如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：先用夾子夾住電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)．后松開夾子，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，記下電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)．?dāng)?shù)據(jù)記錄如下表：

	U（V）	I（A）	W（J）	Q（J）
不轉(zhuǎn)動(dòng)	0.2	0.2	W1	Q1
轉(zhuǎn)動(dòng)	3.0	1.2	W2	Q2

利用上表數(shù)據(jù)計(jì)算和分析：
（1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s，電動(dòng)機(jī)所做的電功W₁和所產(chǎn)生的熱量Q₁；
（2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s，電動(dòng)機(jī)所做的電功W₂和所產(chǎn)生的熱量Q₂；
（3）求該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的工作效率．

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)不做功，此時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，先根據(jù)I=$\frac{U}{R}$的變形求出電動(dòng)機(jī)的電阻，根據(jù)Q=I²Rt計(jì)算所產(chǎn)生的熱量Q₁．
（2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)電功公式W=UIt計(jì)算，根據(jù)Q=I²Rt計(jì)算所產(chǎn)生的熱量Q₁；
（3）電動(dòng)機(jī)的輸出功率與總功率的比值就是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的工作效率．

解答 解：（1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以W₁=U₁I₁t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；
因?yàn)镮=$\frac{U}{R}$，所以電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.2V}{0.2A}$=1Ω，
電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的熱量Q₁=I₁²Rt=（0.2A）²×1Ω×10s=0.4J；
（2）通電10s，電動(dòng)機(jī)所做的電功W₂=U₂I₂t=3.0V×1.2A×10s=36J，
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電阻R與電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電阻相等，
電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的熱量Q₂=I₂²Rt=（1.2A）²×1Ω×10s=14.4J；
（3）電動(dòng)機(jī)輸出的功；W_有用=W₂-Q₂=36J-14.4J=21.6J，
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的工作效率，η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{2}}$=$\frac{21.6J}{36J}$=60%．
答：（1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s，電動(dòng)機(jī)所做的電功為0.4J和所產(chǎn)生的熱量為0.4J；
（2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電10s，電動(dòng)機(jī)所做的電功36J和所產(chǎn)生的熱量14.4J；
（3）求該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的工作效率為60%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功與熱量的計(jì)算，解答此題的關(guān)鍵是知道電功與熱量的計(jì)算公式．