12.1.3 电动机的功率 讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.1　电路中的能量转化 第三讲　电动机的功率 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.1 电路中的能量转化　·　学生版 知识点范围　1．电动机的三个功率　2．电动机的效率 3．电动机被卡住　4．含电动机的串并联电路　5．从铭牌读信息 班级________　姓名________　学号________　得分________ 知识点 5 讲　例题 4 道　判断速查表 10 条　建议用时 45 分钟 这一讲只讲一种用电器：转着的电动机。电能进去以后分成两份，一份在线圈上发热，一份变成机械能送出去，所以电压、电流、电阻之间不再满足欧姆定律。做这类的题，第一步永远是先看电动机转不转。 本讲内容 知识点 1　电动机的三个功率 知识点 2　电动机的效率 知识点 3　电动机被卡住不转 知识点 4　含电动机的串并联电路 知识点 5　从铭牌和容量表里读信息 第一部分　知识点精讲 知识点 1　电动机的三个功率 原理　电动机通电以后转起来，输入的电能分成两笔用途：一笔在线圈电阻上发热，一笔变成机械能对外输出。三个功率说的是同一笔电能的分配，不是三个各自独立的量： 结论　转动的电动机不服从欧姆定律，U 比 IR 大，多出来的那部分电压对应机械输出。求线圈电阻只能从发热功率反推，用发热功率除以电流的平方。 易错　拿电压除以电流的比值当线圈电阻。转动的电动机这个比值不是电阻，它会随负载变化，电阻只能由发热功率反推。 知识点 2　电动机的效率 原理　输入的电能没有全部变成机械能，效率就看机械功率占输入功率的比例： η＝ 结论　把三个功率的关系代进去，分子分母同除 UI，效率还能化成更简单的形式： 易错　拿电压之比或者发热功率之比当效率。效率的分子只能放机械功率。 知识点 3　电动机被卡住不转 原理　转子被卡住就转不动，没有机械能输出，电能全部在线圈上变成热。这时电动机就是一个电阻，欧姆定律重新成立： 结论　同样的电压下，卡住时的电流比正常工作时大得多，线圈很快发烫甚至烧坏。电动机刚合上开关电流特别大，就是这个道理。 易错　卡住以后还拿正常工作时的电流算发热。电流已经变成电压除以电阻，要重新求。 知识点 4　含电动机的串并联电路 原理　电动机在电路里不能当成电阻来算，能用上的只有它两端的电压和流过的电流；电路里其余的电阻照常用欧姆定律。 条件　串联时各元件电流相同，并联时各支路电压相同，先用这条把未知量定下来，再算功率。电动机那条支路的三个功率单独算，其余电阻按串并联规律算，最后把各支路的电流或者功率相加。 图 1　灯泡 L 与电动机 M 并联后再串接电阻 R，干路电流由两支路相加 结论　求干路电流只能把各支路电流相加，不要把电动机折算成等效电阻去算总电阻。 易错　把电动机的电压除以电流当成它的电阻放进总电阻里算，这样求出的干路电流偏小。 知识点 5　从铭牌和容量表里读信息 原理　铭牌上给的是额定电压和额定功率，有的还标额定电流，由额定值求电流，用额定功率除以额定电压。电池上标的 mA·h、A·h 是容量，也就是电荷量，求能用多久，用电荷量除以电流： 图 2　电吹风的简化电路，挡位不同接入的电热丝不同 结论　额定功率指的是输入功率，输出功率要扣掉发热那一笔；容量乘上电压，才是电池储存的电能。 易错　把 A·h 当成能量单位，或者把额定功率直接当成机械功率。 第二部分　判断速查表 题里的现象 判断 依据 电动机正常转动 P入＝UI，P热＝I2R，P机＝UI－I2R 电能分成机械能和内能 求线圈电阻 R＝ 转动的电动机不能用电压除以电流 电动机被卡住 I＝，P热＝ 没有机械输出，退化为纯电阻 求电动机的效率 η＝ 效率一定小于 1 串联电路里有电动机 电流处处相同，电压按元件分配 串联规律与元件性质无关 并联电路里有电动机 各支路电压相同，干路电流相加 电动机不参与等效电阻折算 铭牌标“220 V 22 W” 额定电流 I＝ 正常工作时才用额定值 电池标 2400 mA·h 这是电荷量，t＝ 不是能量单位 输入功率变大 电流变大，热功率按 I2R 增长更快 热功率与电流的平方成正比 电动机不转时测出 U、I R＝ 不转时是纯电阻，欧姆定律成立 第三部分　例题精讲 例1．一个小型电动机加上电压，电动机没有转动，测得电流为；加上电压，观察到电动机转动了，则此时关于电动机的功率说法正确的是（　　） A．电动机的热功率等于 B．电动机的热功率小于 C．电动机的总功率等于 D．电动机的总功率大于 例2．小型直流电动机（其线圈内阻为r=1Ω）与规格为“4V、4W””的小灯泡L并联，再与电阻（5Ω）串联，然后接至U=12V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机的输出功率P出； (3)电动机的效率。 例3．小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题： 热风温度 50~75°C 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg (1)电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ (2)正常工作时电热丝的电阻是多大？ (3)电吹风内电动机的线圈电阻是，电吹风吹冷风线圈产生的热量是多少？ 例4．某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动，假设电动机在工作过程中忽略机械之间的摩擦损耗。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列有关说法正确的是（     ） 额定电压 220 V 高温挡加热功率 1650 W 电动机功率 44 W 电动机线圈电阻 6 Ω A．电热扇吹温热风时，电路正常工作消耗的总功率为550 W B．电热扇处于高温挡时，通过电热丝和的电流之比为 C．电动机正常工作10 min，产生的机械能为 D．改变电路中所有开关的通断，当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1　电路中的能量转化 第三讲　电动机的功率 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.1 电路中的能量转化　·　教师版 知识点范围　1．电动机的三个功率　2．电动机的效率 3．电动机被卡住　4．含电动机的串并联电路　5．从铭牌读信息 班级________　姓名________　学号________　得分________ 知识点 5 讲　例题 4 道　判断速查表 10 条　建议用时 45 分钟 这一讲只讲一种用电器：转着的电动机。电能进去以后分成两份，一份在线圈上发热，一份变成机械能送出去，所以电压、电流、电阻之间不再满足欧姆定律。做这类的题，第一步永远是先看电动机转不转。 本讲内容 知识点 1　电动机的三个功率 知识点 2　电动机的效率 知识点 3　电动机被卡住不转 知识点 4　含电动机的串并联电路 知识点 5　从铭牌和容量表里读信息 第一部分　知识点精讲 知识点 1　电动机的三个功率 原理　电动机通电以后转起来，输入的电能分成两笔用途：一笔在线圈电阻上发热，一笔变成机械能对外输出。三个功率说的是同一笔电能的分配，不是三个各自独立的量： 结论　转动的电动机不服从欧姆定律，U 比 IR 大，多出来的那部分电压对应机械输出。求线圈电阻只能从发热功率反推，用发热功率除以电流的平方。 易错　拿电压除以电流的比值当线圈电阻。转动的电动机这个比值不是电阻，它会随负载变化，电阻只能由发热功率反推。 知识点 2　电动机的效率 原理　输入的电能没有全部变成机械能，效率就看机械功率占输入功率的比例： η＝ 结论　把三个功率的关系代进去，分子分母同除 UI，效率还能化成更简单的形式： 易错　拿电压之比或者发热功率之比当效率。效率的分子只能放机械功率。 知识点 3　电动机被卡住不转 原理　转子被卡住就转不动，没有机械能输出，电能全部在线圈上变成热。这时电动机就是一个电阻，欧姆定律重新成立： 结论　同样的电压下，卡住时的电流比正常工作时大得多，线圈很快发烫甚至烧坏。电动机刚合上开关电流特别大，就是这个道理。 易错　卡住以后还拿正常工作时的电流算发热。电流已经变成电压除以电阻，要重新求。 知识点 4　含电动机的串并联电路 原理　电动机在电路里不能当成电阻来算，能用上的只有它两端的电压和流过的电流；电路里其余的电阻照常用欧姆定律。 条件　串联时各元件电流相同，并联时各支路电压相同，先用这条把未知量定下来，再算功率。电动机那条支路的三个功率单独算，其余电阻按串并联规律算，最后把各支路的电流或者功率相加。 图 1　灯泡 L 与电动机 M 并联后再串接电阻 R，干路电流由两支路相加 结论　求干路电流只能把各支路电流相加，不要把电动机折算成等效电阻去算总电阻。 易错　把电动机的电压除以电流当成它的电阻放进总电阻里算，这样求出的干路电流偏小。 知识点 5　从铭牌和容量表里读信息 原理　铭牌上给的是额定电压和额定功率，有的还标额定电流，由额定值求电流，用额定功率除以额定电压。电池上标的 mA·h、A·h 是容量，也就是电荷量，求能用多久，用电荷量除以电流： 图 2　电吹风的简化电路，挡位不同接入的电热丝不同 结论　额定功率指的是输入功率，输出功率要扣掉发热那一笔；容量乘上电压，才是电池储存的电能。 易错　把 A·h 当成能量单位，或者把额定功率直接当成机械功率。 第二部分　判断速查表 题里的现象 判断 依据 电动机正常转动 P入＝UI，P热＝I2R，P机＝UI－I2R 电能分成机械能和内能 求线圈电阻 R＝ 转动的电动机不能用电压除以电流 电动机被卡住 I＝，P热＝ 没有机械输出，退化为纯电阻 求电动机的效率 η＝ 效率一定小于 1 串联电路里有电动机 电流处处相同，电压按元件分配 串联规律与元件性质无关 并联电路里有电动机 各支路电压相同，干路电流相加 电动机不参与等效电阻折算 铭牌标“220 V 22 W” 额定电流 I＝ 正常工作时才用额定值 电池标 2400 mA·h 这是电荷量，t＝ 不是能量单位 输入功率变大 电流变大，热功率按 I2R 增长更快 热功率与电流的平方成正比 电动机不转时测出 U、I R＝ 不转时是纯电阻，欧姆定律成立 第三部分　例题精讲 例1．一个小型电动机加上电压，电动机没有转动，测得电流为；加上电压，观察到电动机转动了，则此时关于电动机的功率说法正确的是（　　） A．电动机的热功率等于 B．电动机的热功率小于 C．电动机的总功率等于 D．电动机的总功率大于 【答案】B 【详解】AB．当电动机不转动时，其相当于纯电阻，电阻 当加12V 电压时，电动机转动，则 即 实际电流 热功率，故A错误，B正确； CD．电动机的总功率，故CD错误。 故选 B。 例2．小型直流电动机（其线圈内阻为r=1Ω）与规格为“4V、4W””的小灯泡L并联，再与电阻（5Ω）串联，然后接至U=12V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机的输出功率P出； (3)电动机的效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）灯泡正常发光，且与电动机并联，因此两者两端电压均为。设串联电阻为，干路电流为。由串联电路的电压关系和电阻的欧姆定律得 解得干路电流为 设灯泡电流为，额定功率为。由电功率公式得 解得灯泡电流为 设通过电动机的电流为，由并联电路的电流关系得 所以电动机电流为 （2）由第（1）问的电压、电流，电动机的输入电功率为 电动机线圈内阻为，由焦耳定律得线圈的发热功率为 电动机正常工作时，输入电能转化为机械能和线圈的内能，由能量守恒得 因此电动机的输出功率为 （3）电动机的效率等于机械输出功率与输入电功率之比，因此 例3．小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题： 热风温度 50~75°C 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg (1)电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ (2)正常工作时电热丝的电阻是多大？ (3)电吹风内电动机的线圈电阻是，电吹风吹冷风线圈产生的热量是多少？ 【答案】(1)0.5A (2) (3)120J 【详解】（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流 （2）电热丝的电功率， 吹热风时电动机和电热丝并联，则有 联立解得电热丝的阻值为 （3）根据焦耳定律可得电吹风吹冷风线圈产生的热量 例4．某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动，假设电动机在工作过程中忽略机械之间的摩擦损耗。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列有关说法正确的是（     ） 额定电压 220 V 高温挡加热功率 1650 W 电动机功率 44 W 电动机线圈电阻 6 Ω A．电热扇吹温热风时，电路正常工作消耗的总功率为550 W B．电热扇处于高温挡时，通过电热丝和的电流之比为 C．电动机正常工作10 min，产生的机械能为 D．改变电路中所有开关的通断，当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A 【答案】D 【详解】A．当开关同时接触1、2触点时，两电阻处于断路状态，电热丝的电功率为零，电热扇吹冷风； 当开关同时接触2、3触点时，电路中只有接入电路，电路中的电阻最大，根据 可知，在电压一定时，电热丝电功率最小，电热扇吹温热风，此时电路正常工作消耗的总功率 其中电动机功率，电阻丝的电流 解得，故A错误； B．当开关同时接触3、4触点时，两电阻并联，电路中电阻最小，电功率最大，电热扇处于高温挡，此时电阻丝的电流 电阻丝的电流 其中电动机电流 干路电流 解得，故B错误； C．电动机正常工作时，热功率 机械功率 正常工作10 min，产生的机械能，故C错误； D．当开关同时接触1、2触点时，两电阻处于断路状态，电路中电流最小，电路总电流 当开关同时接触3、4触点时，两电阻并联，电路中电流最大，干路电流为 故当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $