資源簡介

【解題思路】
①電動機將電能轉化為內能和機械能；將電能轉化內能功率稱為電動機的熱功率，將電能轉化為機械能功率稱為機械功率或輸出功率，電動機消耗能電能的功率稱為電動機的電功率或消耗功率。
②能量轉化原理：線圈存在一定的電阻，電流流過線圈的時候由于電流的熱效應就會產生熱量；通電導體在磁場中受到力的作用，線圈轉動就將電能轉化成機械能。
③電動機功率的計算：（正常工作時唯一計算公式）熱功率計算：熱；根據能量守恒可以得出機械功率計算：機熱。
④電動機的效率：
例1、如圖，電動機M的線圈電阻為0.5歐，當S斷開時，電流表讀數1安．當S閉合時，電流表讀數3安．問：
（1）電阻R為多大？
（2）電動機的機械功率為多大？
（3）電動機工作2分鐘，電動機線圈產生了多少熱量？
【答案】（1）10Ω．（2）18W．（3）240J
例2、某同學根據如圖所示電路進行實驗，先用夾子夾住電動機轉軸使其不能轉動，閉合開關S，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數；后松開夾子，使電動機轉軸轉動，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數．數據記錄如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不轉動
0.2
0.2
W1
Q1
轉動
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表數據計算和分析：
（1）電動機不轉動時，通電10s，電動機所做的電功W1和所產生的熱量Q1．
（2）電動機轉動時，通電10s，電動機所做的電功W2和所產生的熱量Q2．
【答案】（1）電動機所做的電功為0.4J，所產生的熱量Q1是0.4J；（2）電動機轉動時，通電10s，電動機所做的電功率W2是36J，所產生的熱量Q2是14.4J；（3）W1=Q1，W2＞Q2，電動機未轉動時，電流經線圈時電能全部轉化為熱能，因此W1=Q1；電動機轉動時，電流流經線圈時電能一部分轉化為機械能，另一部分轉化為熱能，因此W2＞Q2．
如圖為某些型號玩具電動機的工作電路圖，電動機名牌上標有“6V
6W，線圈電阻2Ω”字樣，當開關閉合的瞬間，電動機尚未轉動，此時通過電動機的電流稱為啟動電流，為了保護電動機，啟動電流不得超過2A，求：
（1）啟動時，變阻箱R的阻值至少多大？
（2）當電動機啟動后，再次調節變阻箱R，使電動機進入正常工作狀態，此時R消耗的電功率為多大？
【答案】（1）啟動時，變阻箱R的阻值至少4Ω；（2）此時R消耗的電功率為6W．
【跟蹤演練】
1、某工地用電動起重機吊起重物，重物的質量m=400kg，電源提供的電壓U=220V，不計一切摩擦。當電動起重機以v=0.lm/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I=2A
(g取l0N/kg)
（1）電動機線圈的電阻R是多少？
（2）動機勻速提升質量m’
=
200kg的重物，電動機的輸入功率不變，提升速度是多少？
【答案】（1）電動機線圈的電阻R是10Ω；（2）電動機勻速提升質量m′=200kg的重物，電動機的輸入功率不變，提升速度是0.2m/s．
2、如圖所示，直流電動機通過電流做功提升重物，但在電能轉化成機械能的過程中，有部分電能變成內能．已知線圈電阻1.5Ω，電動機正常工作時，通過線圈電流2A，物體質量540g，以10m/s勻速上升，不計繩的重力和一切摩擦．物體上升20s的過程中．求：
（1）電流通過線圈產生的熱量；
（2）提升物體的有用功；
（3）電壓表讀數；
（4）電動機工作效率．
【答案】（1）電流通過線圈產生的熱量為120J；（2）提升物體的有用功為1080J；（3）電壓表讀數為30V；（4）電動機工作效率為90%．
3、橋式起重機是利用電動卷揚機和滑輪組工作。已知電動卷揚機工作電壓為
380V，某提升物體時通過的電流為
5A，動滑輪重
500N，被提升的物體
M
重為
2500N，卷揚機拉著物體
M
以
0.5m/s
的速度勻速上升
15m．不計鋼絲繩的重、繩與滑輪的摩擦，求：
（1）此滑輪組提升重物的機械效率是多少？
（2）提升過程中電動卷揚機線圈產生了多少熱量？
（3）該電動卷揚機線圈的電阻是多大？
【答案】（1）此滑輪組提升重物的機械效率為83.3%；
（2）提升過程中電動卷揚機線圈產生了1.2×104J熱量；
（3）該電動卷揚機線圈的電阻是16Ω。
4、用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知被提升的物體M重為720N，卷揚機加在繩子自由端的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度，拉力做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，不計鋼絲繩的重、摩擦力大小。求：
（1）在這個過程中卷揚機做的有用功是多少？
（2）滑輪組提升重物的機械效率是多少？
（3）拉力F和動滑輪的重各是多少？
【答案】（1）滑輪組提升重物所做的有用功是7200J；
（2）滑輪組提升重物的機械效率是90%；
（3）拉力F為400N；動滑輪的重力是80N
5、如圖是小金研究電動機轉動是否對小燈泡的亮度有影響的電路圖，開始小金先抓住轉軸合上開關，觀察小燈泡的亮度，接著放開轉軸讓電動機轉動，繼續觀察小燈泡亮度的變化（已知：小燈泡的電阻為R，電動機線圈電阻為r，電源電壓為U），由此請你回答：
（1）在電動機未轉動時，t時間內電流在電路中產生的熱量為　　（填
寫表達式）；
（2）在電動機轉動時，電流所做的功　　電流在電路中產生的熱量（選填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判斷電動機轉動后小燈泡會更亮，你認為小金的判斷正確嗎？并根據學過的知識給以解釋。
【答案】（1）
（2）大于
（3）
由以上推導可知電動機由卡住到轉動，電路中電流會變小，根據可知小燈功率變小，亮度變小
6、市場上流行著這樣一款風速可調的風扇帽子（如圖），深受中小學生歡迎。小陳觀察發現其實這就是一個小型電動機。已知：該電動機線圈電阻為r，電源電壓為U，風扇以最大轉速工作時，通過的電流是I。
（1）這個電動機可以調節風速，一定還有一個元件是　
　；
（2）風扇以最大轉速工作時，電動機的機械效率是多少？
（3）按住扇葉一段時間，再放開，發現風扇沒動。仔細檢查發現，電動機已燒毀。小陳疑惑：轉都沒轉怎么就燒毀了！請幫助推導分析原因。
【答案】（1）滑動變阻器；（2）風扇以最大轉速工作時，電動機的機械效率為η＝
（2）如果電動機停轉后，此時電動機為純電阻電路，通過電動機電流為I1，電流通過電動機將電能全部轉化為內能，所以：W＝Q，即有：UI1t＝t，且此時電路中電流：I1＝，
電動機轉動時，通過電動機電流為I2，將電能轉化為機械能和內能，所以W＞Q，即有：UI2t＞I22rt，
所以I2＜，故：I1＞I2，即不轉時電流增大，由P熱＝I2r知發熱功率會大大增加，有燒毀的可能
7、如圖所示的小型四旋翼無人機是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器。若質量m＝2kg的無人機從地面上由靜止開始豎直向上起飛，20s末無人機離地高度h＝50m，整個運動過程中電動機提供升力F＝24N，所受空氣阻力f大小不變，且無人機動能增加量△E＝25J．已知動力系統的電動機工作電壓U＝25V，電流I＝3A．求：
（1）無人機上升過程中受到的空氣阻力f．（g＝10N/kg）
（2）該電動機的線圈電阻R．（保留1位小數）
【答案】（1）無人機上升過程中受到的空氣阻力f為3.5N；（2）該電動機的線圈電阻R為1.7Ω
8、當下有一種流行的平衡車，它的內部其實是一個帶多種壓力傳感器的電動機，外形如圖。動力系統的電動機工作時電壓U＝36V，電流I＝2A，電阻R＝3Ω．當平衡車以3m/s的速度勻速前進時，求：
（1）電動機機械功率（2）電動機機械效率（3）平衡車受到的阻力。
【答案】（1）電動機機械功率為60W；（2）電動機機械效率為83.3%（3）平衡車受到的阻力為20N
9、如圖所示，滑輪一邊吊了一個正在以v米/秒勻速向下運動的質量為m千克的砝碼，另一邊吊在發電機的轉輪上，整個裝置繩重、摩擦不計、發電機外部連接導線電阻也忽略不計，額定電壓為U0伏特的普通燈泡正常工作，此時燈泡中電流大小為I0安培，10N/kg用g表示．問：
（1）發電機正常發電時需要的機械功率為多大？
（2）發電機線圈電阻為多大？
（3）發電機的機械效率為多大？
【答案】發電機線圈電阻為為；（3）發電機的機械效率為效率為：
用12V的電源為微型電動機供電的電路如圖（甲）所示。當單刀雙擲開關S1、S2均向上合上時，電動機開始轉動，電流I隨時間t變化的圖象如圖（乙）所示。當電流穩定時，電動機正常工作。已知電動機轉動時歐姆定律不適用，并忽略溫度對電阻的影響，試解答下列問題。
（1）當單刀雙擲開關S1、S2　
　合上時可實現電動機的反轉。
（2）當電動機正常工作時，電動機消耗的電功率為　
　W。
（3）求電動機的電阻及正常工作時的輸出功率。
【答案】（1）均向下；（2）4.8；（3）電動機的電阻為10Ω，正常工作時的輸出功率為3.2W。
浙教版科學九年級上冊“重、難點知識”精講精練（五）
電動機
12V
M
A
R【解題思路】
①電動機將電能轉化為內能和機械能；將電能轉化內能功率稱為電動機的熱功率，將電能轉化為機械能功率稱為機械功率或輸出功率，電動機消耗能電能的功率稱為電動機的電功率或消耗功率。
②能量轉化原理：線圈存在一定的電阻，電流流過線圈的時候由于電流的熱效應就會產生熱量；通電導體在磁場中受到力的作用，線圈轉動就將電能轉化成機械能。
③電動機功率的計算：（正常工作時唯一計算公式）熱功率計算：熱；根據能量守恒可以得出機械功率計算：機熱。
④電動機的效率：
例1、如圖，電動機M的線圈電阻為0.5歐，當S斷開時，電流表讀數1安．當S閉合時，電流表讀數3安．問：
（1）電阻R為多大？
（2）電動機的機械功率為多大？
（3）電動機工作2分鐘，電動機線圈產生了多少熱量？
例2、某同學根據如圖所示電路進行實驗，先用夾子夾住電動機轉軸使其不能轉動，閉合開關S，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數；后松開夾子，使電動機轉軸轉動，移動滑動變阻器滑片，記下電壓表讀數和電流表讀數．數據記錄如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不轉動
0.2
0.2
W1
Q1
轉動
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表數據計算和分析：
（1）電動機不轉動時，通電10s，電動機所做的電功W1和所產生的熱量Q1．
（2）電動機轉動時，通電10s，電動機所做的電功W2和所產生的熱量Q2．
如圖為某些型號玩具電動機的工作電路圖，電動機名牌上標有“6V
6W，線圈電阻2Ω”字樣，當開關閉合的瞬間，電動機尚未轉動，此時通過電動機的電流稱為啟動電流，為了保護電動機，啟動電流不得超過2A，求：
（1）啟動時，變阻箱R的阻值至少多大？
（2）當電動機啟動后，再次調節變阻箱R，使電動機進入正常工作狀態，此時R消耗的電功率為多大？
【跟蹤演練】
1、某工地用電動起重機吊起重物，重物的質量m=400kg，電源提供的電壓U=220V，不計一切摩擦。當電動起重機以v=0.lm/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I=2A
(g取l0N/kg)
（1）電動機線圈的電阻R是多少？
（2）動機勻速提升質量m’
=
200kg的重物，電動機的輸入功率不變，提升速度是多少？
2、如圖所示，直流電動機通過電流做功提升重物，但在電能轉化成機械能的過程中，有部分電能變成內能．已知線圈電阻1.5Ω，電動機正常工作時，通過線圈電流2A，物體質量540g，以10m/s勻速上升，不計繩的重力和一切摩擦．物體上升20s的過程中．求：
（1）電流通過線圈產生的熱量；
（2）提升物體的有用功；
（3）電壓表讀數；
（4）電動機工作效率．
3、橋式起重機是利用電動卷揚機和滑輪組工作。已知電動卷揚機工作電壓為
380V，某提升物體時通過的電流為
5A，動滑輪重
500N，被提升的物體
M
重為
2500N，卷揚機拉著物體
M
以
0.5m/s
的速度勻速上升
15m．不計鋼絲繩的重、繩與滑輪的摩擦，求：
（1）此滑輪組提升重物的機械效率是多少？
（2）提升過程中電動卷揚機線圈產生了多少熱量？
（3）該電動卷揚機線圈的電阻是多大？
4、用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知被提升的物體M重為720N，卷揚機加在繩子自由端的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度，拉力做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，不計鋼絲繩的重、摩擦力大小。求：
（1）在這個過程中卷揚機做的有用功是多少？
（2）滑輪組提升重物的機械效率是多少？
（3）拉力F和動滑輪的重各是多少？
5、如圖是小金研究電動機轉動是否對小燈泡的亮度有影響的電路圖，開始小金先抓住轉軸合上開關，觀察小燈泡的亮度，接著放開轉軸讓電動機轉動，繼續觀察小燈泡亮度的變化（已知：小燈泡的電阻為R，電動機線圈電阻為r，電源電壓為U），由此請你回答：
（1）在電動機未轉動時，t時間內電流在電路中產生的熱量為　　（填
寫表達式）；
（2）在電動機轉動時，電流所做的功　　電流在電路中產生的熱量（選填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判斷電動機轉動后小燈泡會更亮，你認為小金的判斷正確嗎？并根據學過的知識給以解釋。
6、市場上流行著這樣一款風速可調的風扇帽子（如圖），深受中小學生歡迎。小陳觀察發現其實這就是一個小型電動機。已知：該電動機線圈電阻為r，電源電壓為U，風扇以最大轉速工作時，通過的電流是I。
（1）這個電動機可以調節風速，一定還有一個元件是　
　；
（2）風扇以最大轉速工作時，電動機的機械效率是多少？
（3）按住扇葉一段時間，再放開，發現風扇沒動。仔細檢查發現，電動機已燒毀。小陳疑惑：轉都沒轉怎么就燒毀了！請幫助推導分析原因。
7、如圖所示的小型四旋翼無人機是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器。若質量m＝2kg的無人機從地面上由靜止開始豎直向上起飛，20s末無人機離地高度h＝50m，整個運動過程中電動機提供升力F＝24N，所受空氣阻力f大小不變，且無人機動能增加量△E＝25J．已知動力系統的電動機工作電壓U＝25V，電流I＝3A．求：
（1）無人機上升過程中受到的空氣阻力f．（g＝10N/kg）
（2）該電動機的線圈電阻R．（保留1位小數）
8、當下有一種流行的平衡車，它的內部其實是一個帶多種壓力傳感器的電動機，外形如圖。動力系統的電動機工作時電壓U＝36V，電流I＝2A，電阻R＝3Ω．當平衡車以3m/s的速度勻速前進時，求：
（1）電動機機械功率（2）電動機機械效率（3）平衡車受到的阻力。
9、如圖所示，滑輪一邊吊了一個正在以v米/秒勻速向下運動的質量為m千克的砝碼，另一邊吊在發電機的轉輪上，整個裝置繩重、摩擦不計、發電機外部連接導線電阻也忽略不計，額定電壓為U0伏特的普通燈泡正常工作，此時燈泡中電流大小為I0安培，10N/kg用g表示．問：
（1）發電機正常發電時需要的機械功率為多大？
（2）發電機線圈電阻為多大？
（3）發電機的機械效率為多大？
用12V的電源為微型電動機供電的電路如圖（甲）所示。當單刀雙擲開關S1、S2均向上合上時，電動機開始轉動，電流I隨時間t變化的圖象如圖（乙）所示。當電流穩定時，電動機正常工作。已知電動機轉動時歐姆定律不適用，并忽略溫度對電阻的影響，試解答下列問題。
（1）當單刀雙擲開關S1、S2　
　合上時可實現電動機的反轉。
（2）當電動機正常工作時，電動機消耗的電功率為　
　W。
（3）求電動機的電阻及正常工作時的輸出功率。
浙教版科學九年級上冊“重、難點知識”精講精練（五）
電動機
12V
M
A
R

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