2015中考物理电动机的效率的计算

2015中考物理电动机的效率的计算

电动机的效率计算题（带答案）‎ 一、分析 ‎1.能量转化问题：‎ 通电不转动的时候：电能转化成热能（纯电阻电路）W=Q 可以根据已知通过的电流和两端电压求出线圈的电阻：R=U0/I0‎ 通电转动的时候：电能转化为机械能和热能（非纯电阻电路）‎ 电动机消耗的总功率：P=UI 消耗的热功率：P热=I2R 机械功率：P= UI—I2R 电动机不转动时通过的电流【启动电流】大于 转动时的电流【工作电流】‎ ‎2.例题分析 例： 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A；松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求：该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？电动机的效率是多少？‎ 分析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：R===1，电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P入= Ul ·I1=2V ×0.8A =1.6W，电动机的机械功率P机=P入一I12·R=1.6W一(0.8A)2×1=0.96W ‎ η=P机/P入=0.96W /1.6W=60%‎ 二、巩固练习 ‎1、小明认为：电风扇工作时，电能转化为叶片转动的机械能和线圈发热、摩擦等产生的内能。其中转化为机械能所做的功是 ，转化为内能所做的功是 (填“有用功”或“额外功”)。为了粗略探测电风扇正常工作的电能转化效率，小明用一个铭牌上标有额定电压为U，但其他字迹不清的小型直流电风扇来进行实验，实验设计如下： ‎ ‎(1)按右图所示连接好电路，闭合开关，叶片转动，移动变阻器滑片至某一位置时，叶片刚好不转动，测出此时电压表和电流表的示数分别为U0、I0，则线圈导体的电阻为 ；‎ ‎(2)向 (填“左”或“右”)移动变阻器滑片，使电压表示数为额定电压U，读出此时电流表的示数为I；‎ ‎(3)若忽略摩擦，只考虑线圈发热损耗，则电风扇正常工作时电能 ‎ 转化效率的表达式= (用测出的已知量表示)。‎ ‎2、小华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换效率较高的电动机．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，闭合开关后读出电流表的读数2A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A，则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、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=？4，电动机提升重物的效率η= ？8（取g=10N/kg）‎ ‎4、 某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量m=‎400kg，电源提供的电压U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.lm/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=2A (g取l0N/kg)‎ ‎(1)电动机线圈的电阻R是多少？‎ ‎(2)电动机匀速提升质量m= ‎200kg的重物，电动机的输入功率不变，提升速度是多少？‎ ‎5、如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以1Om/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20s的过程中。求：(l)电压表读数；(2)电流通过线圈产生的热量；(3)提升物体的有用功；(4)电动机工作效率。‎ 整 车 质 量 ‎35kg 最高车速 ‎30km/h 轮胎限压 ‎2×105Pa 最大噪声 ‎62dB 蓄电池 ‎36V／10Ah 电动机 额定电压 ‎36V 额定功率 ‎240W 电动机效率 ‎80%‎ ‎6、电动自行车已是我们生活中必不可少的交通工具。电动骑行时，蓄电池给车上的电动机供电，为车提供动力。下表是某种型号电动自行车主要的技术参数。问：‎ ‎（1）该电动自行车以额定功率行驶时的工作电流是多大？‎ ‎（2）行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为‎0.005m2‎，某中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶，试计算地面受到的压强是多大？（g取10N/kg，中学生体重取‎50 kg）‎ ‎（3）从环保的角度考虑，与摩托车相比，电动自行车有什么优点？（列举两条）‎ ‎7、在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V， 额定功率38kW，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s，把重物吊起‎20m．求：‎ ‎（1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．‎ ‎（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．‎ ‎（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t？ ‎ ‎8、地铁可以缓解城市公交运输压力，某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：‎ ‎××型号 地铁机车 地铁电力机车 功率106W 平均速度60 km／h 牵引力5×104 N 额定载客量500人 ‎××型号 公交汽车 燃油热值 ‎4x107 J／kg 平均速度15 km／h 牵引力3000 N 额定载客量40人 ‎（1）甲、乙两地铁站相距1.8 km，地铁运行需要多长时间？消耗多少电能？‎ ‎（2）公交汽车每千米消耗燃油0.3kg，行驶1.8 km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？‎ ‎（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈地铁作为交通工具的优点．（写出两条即可）‎ ‎1、答案：有用功 额外功 (1) (2)左 (3)‎ ‎2答案：B 3、R= 44Ω η= 81.8%81.8%． 4、10欧 0.2米/秒 ‎ ‎5、1电压表测的是电动机的电压，电动机不是纯电阻，欧姆定律不适用。‎ P热=I2R=(2A)2×1.5Ω=6W P机械=Fv=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/s=54W P总=P热+P机械=6W+54W=60W 电动机的电压U=P总/I=60W/2A=30V （2） 电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J （3） 提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J （4） 提升物体的总功W总=P总t=60W×20s=1200J 电动机工作效率η=W有用/W总=1080J/1200J=90%‎