2024年浙江省科学中考一轮复习：电动机(非纯电阻电路)的计算

2024年科学中考专题复习：电动机(非纯电阻电路)的计算 1. 电动机模型 我们可以将其看作是一个没有电阻但两端有一定的电压U的线圈M（理想的电机）与一个电阻R串联，如图所示．从能量转化的角度看，电动机主要是通过线圈M把电能转化为机械能，还有一部分在电阻R中产生的形式散失。 2.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽 能量转化情况 具体能量转化模型 ( 输入电能： W 电 =UIt P 电 =UI 电动机 输出机械能： W 机 =W 电 — Q= UIt- I 2 Rt P 机 =P 电 — P 热 = UI- I 2 R 电动机发热： Q=I 2 Rt P 热 =I 2 R ) 电功和电热的 关系 W=Q 即UIt=I²Rt W=Q+E其他 UIt=I²Rt+E其他 电功率和热功 率的关系 P=P热 即UI=I²R P=P热+P其他 即UI=I²R+P其他 欧姆定律是否 成立 欧姆定律成立 欧姆定律不成立 说明 W=UIt、P电=UI适用于任何电路计算电功和电功率 Q=I²Rt、P热=I²R适用于任意电路计算电热和热功率 只有纯电阻电路满足W=Q ,P电=P热； 非纯电阻电路W>Q,P电>P热 3. 电动机相关公式 （U为电动机两端的电压，I为流过电动机的电流，R电动机的内阻，t电动机工作的时间） （1）电动机工作时将输入的电能绝大部分转化为机械能，但还有一部分转化为热能，属于非纯电阻，因此计算时要注意含电阻的公式不能随便用。 （2）公式：基本公式：P=UI，W=UIt。 推导式，在纯电阻电路中，电功和电热公式通用；电功率和电热功率公式通用：P=UI=I2R=U2/R ；W=Pt= UIt=I2Rt=（U2/R）t。 在非纯电阻电路中，电热Q=I2Rt，电热功率：P热=I2R。 （3）在计算电动机电路可用以下公式： ①电动机不转动时：无机械能输出，电能全部转化为内能，不转的时候是用来求线圈内阻r。所以W电=Q；P电=P热=I2R ②电动机正常工作时： a.电流做功是所消耗的总能量W电=UIt；电流做功的功率P电=UI； b.工作时所产生的热能Q=W热=I2Rt；其发热功率P热=I2R； c.所转化的机械能W机＝W总-W热＝UIt-I2Rt；转化的机械能功率P机=P总-P热＝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】 【能力拓展】 若机械能做功，如电机将物体升高，电动机的机械功率P有＝Gh/t=Fs/t=Fv 机械效率：ŋ=W有/W总=P机t/P总t=P机/P总×100% 考点一：电动机的概念 例1：电功率的表达式有三个，P=UI、P=I2R、P=U2/R，对这三个表达式的认识正确的是（　　） A．P=UI适合于纯电阻电路电功率的计算，对于非纯电阻电路不适用 B．P=I2R适合于一切电路的热功率的计算 C．P=U2/R适合于一切电路电功率和热功率的计算 D．三个公式各自的适用条件与电路的连接方式有关 2.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是( ) A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B.W =UIt适用于任何电路，而 只适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中,UI>I2R D.焦耳热Q = I2Rt 适用于任何电路 考点二：电动机的计算 例1：如图所示,电源电压恒为12 V。闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10 Ω时,电压表的示数为10 V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是________W;若电动机内部线圈的电阻为2 Ω,则通电5 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是________J。   （例1） （例2） 例2：如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A。 （1）电源的输出功率是________。 （2）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为________m/s。 变式1：如图为某品牌运动果汁杯及其铭牌参数。运动果汁杯内置一个电动机，电动机通过金属杆带动刀片旋转，将水果打成果汁。此款运动果汁杯以额定功率工作时，一次打汁时间是48 秒，充满电后可以打汁20次，20次后指示灯闪烁提示电量不足，需要充电。则： （1）电动机正常工作时，通过线圈的电流约为______安。（保留1 位小数，下同） （2）在打汁时，电动机线圈电阻为0.1