搜索
1含电动机电路的计算一、知识点梳理知识点一：电功的计算公式W=UIt=Pt=I2Rt=U2t/R（对于纯电阻电路）。知识点二：电功率的计算公式：P=W/t=UI=I2R=U2/R。知识点三：含电动机电路的计算公式：PPP输入热输出。二、重难点突破考点1.电功1．W=UIt=Pt，即电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端电压、电路中的电流和通电时间的乘积。2．W=I2Rt=U2t/R（对于纯电阻电路）。例1.图是某款电热水龙头的电路原理图。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切换。当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是水（选填“冷”、“温”或“热”）。若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为2000W，则它在热水挡正常工作1min消耗的电能为J。变式训练：下图是一种煲汤用的电热锅工作原理图，其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间。电热锅的部分参数如下表所示。（1）三脚插头上标着E的导线和_______相连，插座上相应的导线和________相连。（2）调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“_______”时为保温档。小明发现，当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因可能是________________________。（3）该电热锅处于高温档正常工作时，使4.5L的水温度升高54℃需要42min，那么电热锅的效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]2考点2.电功率1．P=W/t=UI，即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是电功率的普适公式，适用于所有的用电器。2．导出式：P=I2R，P=U2/R。这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为内能的用电器。例2.在某一温度下，两个电路元件甲和乙中的电流与电压的关系如下图所示。由图可知，元件甲的电阻是Ω，将元件甲、乙并联后接在电压为2V的电源两端，则流过元件甲的电流是A，流过元件乙的电流是A。变式训练：甲、乙两只灯泡，其I﹣U关系图象如图所示．现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端的电压为2V时，乙灯消耗的功率是（）A．1.2WB．0.8WC．2WD．3W3考点3.含电动机电路的计算含电动机的电路由于涉及电能转化为机械能，电动机正常工作的电压电流关系不再满足UIR，我们需要从能量守恒的角度去研究。电动机正常工作时的输入功率（即电动机消耗的总功率）一部分转化为电热，一部分转化为机械能输出。根据能量守恒：PPP输入热输出应用：1．求电动机的内阻r；2．求电动机输入功率P输入，用电功率公式P=IU计算；3．求电动机内阻消耗的电热功率P热，根据焦耳定律求出2PIr热；4．求效率。注：（1）4、5中的两个公式不能使用纯电阻电路中的其他变形；（2）求出P输入、P热之后，不难求出P输出。（3）如果已知P输出、P输入、P热中的任意两个，则另一个可以通过解能量守恒方程求出。例3.某同学对录音机中的小电动机用题图所示电路进行实验研究．闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.40V时，电流表的示数为0.20A，此时电动机未转动．当电压表的示数为2.0V时，电流表的示数为0.30A，此时电动机匀速转动，求：（1）电动机线圈的电阻；（2）电动机转动时消耗的电功率；（3）电动机转动时产生的机械功率．变式训练一：用一台直流电动机提升质量为200kg的重物，读得并联在电动机两端电压表读数为220V，串联在电动机电路中的电流表读数为5A，若此电动机在8s内能将重物提升4m，则此电动机的电阻和效率为（g=10N/kg，不计摩擦损失的能量）（）A．44Ω91%B．4Ω91%C．4Ω9%D．44Ω9%4三、优化与提高（一）选择题1.如右图所示，当滑片P置于中点时，小灯泡刚好正常发光，当滑片P由中点向b端滑动时，电流表的示数和小灯泡的亮度变化情况是（）A.电流表示数变小，小灯泡变暗B.电流表示数变大，小灯泡变亮C.电流表示数不变，小灯泡变暗D.电流表示数变小，小灯泡亮度不变2.某同学准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转化效率较高的电动机。设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后电流表读数为2安，然后放手，当电动机正常转动时，电流表的读数为0.6安。该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为（）A．91%B．70%C．30%D．9%3.一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R。设通过它们的电流相同（电动机正常运转），则在相同的时间内，下述说法中不正确的是（）A．电炉和电动机产生的电热相等B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率C．电炉两端电压小于电动机两端电压D．电炉和电动机两端电压相等4.有两灯如图所示，L1，L2分别标有“15V1A”“10V0.5A”的字样，其中一灯正常发光时，它们的功率之比是（）A.4:3B.3:4C.5:3D.3:255.电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作的时间为t，则下列说法中正确的是（）A．电动机消耗的电能为UItB．电动机消耗的电能为I2RtC．电动机线圈产生的热量为I2RtD．电动机线圈产生的热量为U2t/R6.加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的电热功率为（）A．PB．C．D．二、非选择题7.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，则电动机的线圈电阻R=Ω，电动机提升重物的效率η=．（取g=10N/kg）8.如图是一个玩具汽车上的控制电路，其电动机上的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω当闭合开关S后，电动机工作，两电压表的示数分别为6V和2V，则电路中的电流▲A，电动机的功率为▲W，电动机的机械效率为▲．9.电动机是一种使用广泛地动力机械。从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。（1）如果某电动机线圈的电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流为I，请推导此电动机电能转化为机械能的效率η=（U-IR）/U。（2）如果有一个直流电动机，把它接入0．3V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0．6A，若把它接入3V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是2A。如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）6蓄电池R2MAR11234KP10.电动机（如图）是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？（2）若该电动机线圈的电阻是0．4Ω，则线圈每分钟产生多少热量？（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少？11.小明准备参加玩具赛车比赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。请问：电动机的电压/V电动机工作状态通过电动机的电流/A0.2不转动0.42.0正常转动1.0(1)这只电动机线圈的电阻为多少?(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少?(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少?(4)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少?12.在今年5月份助残活动中，某校初三同学为伤残军人买了一辆电动轮椅。同学们对这辆车的工作原理产生了兴趣。他们对照说明书的电路原理图（如图所示）了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关K以及滑动变阻器R1的滑片P。前推操纵杆时轮椅前进，再向前推时快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。又知蓄电池的电压U=24V（保持不变）、定值电阻R2=10Ω，电动机的额定功率P0=72W、额定电压U0=24V。（1）从原理图可知，当开关K接到哪两个接线柱时，轮椅前进？（2）当轮椅后退时，电流表示数为I=1A，此时电动机的实际功率为多少？（3）当电动机以额定功率工作时，轮椅匀速前进的速度为1.5m/s，电动机线圈电阻损耗的功率为12W，求此时轮椅受到的阻力大小。