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【解题思路】
①电动机将电能转化为内能和机械能；将电能转化内能功率称为电动机的热功率，将电能转化为机械能功率称为机械功率或输出功率，电动机消耗能电能的功率称为电动机的电功率或消耗功率。
②能量转化原理：线圈存在一定的电阻，电流流过线圈的时候由于电流的热效应就会产生热量；通电导体在磁场中受到力的作用，线圈转动就将电能转化成机械能。
③电动机功率的计算：（正常工作时唯一计算公式）热功率计算：热；根据能量守恒可以得出机械功率计算：机热。
④电动机的效率：
例1、如图，电动机M的线圈电阻为0.5欧，当S断开时，电流表读数1安．当S闭合时，电流表读数3安．问：
（1）电阻R为多大？
（2）电动机的机械功率为多大？
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生了多少热量？
【答案】（1）10Ω．（2）18W．（3）240J
例2、某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数．数据记录如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不转动
0.2
0.2
W1
Q1
转动
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1．
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2．
【答案】（1）电动机所做的电功为0.4J，所产生的热量Q1是0.4J；（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J；（3）W1=Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2．
如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机名牌上标有“6V
6W，线圈电阻2Ω”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过2A，求：
（1）启动时，变阻箱R的阻值至少多大？
（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为多大？
【答案】（1）启动时，变阻箱R的阻值至少4Ω；（2）此时R消耗的电功率为6W．
【跟踪演练】
1、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）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？
【答案】（1）电动机线圈的电阻R是10Ω；（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0.2m/s．
2、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10m/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：
（1）电流通过线圈产生的热量；
（2）提升物体的有用功；
（3）电压表读数；
（4）电动机工作效率．
【答案】（1）电流通过线圈产生的热量为120J；（2）提升物体的有用功为1080J；（3）电压表读数为30V；（4）电动机工作效率为90%．
3、桥式起重机是利用电动卷扬机和滑轮组工作。已知电动卷扬机工作电压为
380V，某提升物体时通过的电流为
5A，动滑轮重
500N，被提升的物体
M
重为
2500N，卷扬机拉着物体
M
以
0.5m/s
的速度匀速上升
15m．不计钢丝绳的重、绳与滑轮的摩擦，求：
（1）此滑轮组提升重物的机械效率是多少？
（2）提升过程中电动卷扬机线圈产生了多少热量？
（3）该电动卷扬机线圈的电阻是多大？
【答案】（1）此滑轮组提升重物的机械效率为83.3%；
（2）提升过程中电动卷扬机线圈产生了1.2×104J热量；
（3）该电动卷扬机线圈的电阻是16Ω。
4、用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为720N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计钢丝绳的重、摩擦力大小。求：
（1）在这个过程中卷扬机做的有用功是多少？
（2）滑轮组提升重物的机械效率是多少？
（3）拉力F和动滑轮的重各是多少？
【答案】（1）滑轮组提升重物所做的有用功是7200J；
（2）滑轮组提升重物的机械效率是90%；
（3）拉力F为400N；动滑轮的重力是80N
5、如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图，开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度，接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U），由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为　　（填
写表达式）；
（2）在电动机转动时，电流所做的功　　电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
【答案】（1）
（2）大于
（3）
由以上推导可知电动机由卡住到转动，电路中电流会变小，根据可知小灯功率变小，亮度变小
6、市场上流行着这样一款风速可调的风扇帽子（如图），深受中小学生欢迎。小陈观察发现其实这就是一个小型电动机。已知：该电动机线圈电阻为r，电源电压为U，风扇以最大转速工作时，通过的电流是I。
（1）这个电动机可以调节风速，一定还有一个元件是　
　；
（2）风扇以最大转速工作时，电动机的机械效率是多少？
（3）按住扇叶一段时间，再放开，发现风扇没动。仔细检查发现，电动机已烧毁。小陈疑惑：转都没转怎么就烧毁了！请帮助推导分析原因。
【答案】（1）滑动变阻器；（2）风扇以最大转速工作时，电动机的机械效率为η＝
（2）如果电动机停转后，此时电动机为纯电阻电路，通过电动机电流为I1，电流通过电动机将电能全部转化为内能，所以：W＝Q，即有：UI1t＝t，且此时电路中电流：I1＝，
电动机转动时，通过电动机电流为I2，将电能转化为机械能和内能，所以W＞Q，即有：UI2t＞I22rt，
所以I2＜，故：I1＞I2，即不转时电流增大，由P热＝I2r知发热功率会大大增加，有烧毁的可能
7、如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。若质量m＝2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h＝50m，整个运动过程中电动机提供升力F＝24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量△E＝25J．已知动力系统的电动机工作电压U＝25V，电流I＝3A．求：
（1）无人机上升过程中受到的空气阻力f．（g＝10N/kg）
（2）该电动机的线圈电阻R．（保留1位小数）
【答案】（1）无人机上升过程中受到的空气阻力f为3.5N；（2）该电动机的线圈电阻R为1.7Ω
8、当下有一种流行的平衡车，它的内部其实是一个带多种压力传感器的电动机，外形如图。动力系统的电动机工作时电压U＝36V，电流I＝2A，电阻R＝3Ω．当平衡车以3m/s的速度匀速前进时，求：
（1）电动机机械功率（2）电动机机械效率（3）平衡车受到的阻力。
【答案】（1）电动机机械功率为60W；（2）电动机机械效率为83.3%（3）平衡车受到的阻力为20N
9、如图所示，滑轮一边吊了一个正在以v米/秒匀速向下运动的质量为m千克的砝码，另一边吊在发电机的转轮上，整个装置绳重、摩擦不计、发电机外部连接导线电阻也忽略不计，额定电压为U0伏特的普通灯泡正常工作，此时灯泡中电流大小为I0安培，10N/kg用g表示．问：
（1）发电机正常发电时需要的机械功率为多大？
（2）发电机线圈电阻为多大？
（3）发电机的机械效率为多大？
【答案】发电机线圈电阻为为；（3）发电机的机械效率为效率为：
用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示。当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
（1）当单刀双掷开关S1、S2　
　合上时可实现电动机的反转。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为　
　W。
（3）求电动机的电阻及正常工作时的输出功率。
【答案】（1）均向下；（2）4.8；（3）电动机的电阻为10Ω，正常工作时的输出功率为3.2W。
浙教版科学九年级上册“重、难点知识”精讲精练（五）
电动机
12V
M
A
R【解题思路】
①电动机将电能转化为内能和机械能；将电能转化内能功率称为电动机的热功率，将电能转化为机械能功率称为机械功率或输出功率，电动机消耗能电能的功率称为电动机的电功率或消耗功率。
②能量转化原理：线圈存在一定的电阻，电流流过线圈的时候由于电流的热效应就会产生热量；通电导体在磁场中受到力的作用，线圈转动就将电能转化成机械能。
③电动机功率的计算：（正常工作时唯一计算公式）热功率计算：热；根据能量守恒可以得出机械功率计算：机热。
④电动机的效率：
例1、如图，电动机M的线圈电阻为0.5欧，当S断开时，电流表读数1安．当S闭合时，电流表读数3安．问：
（1）电阻R为多大？
（2）电动机的机械功率为多大？
（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生了多少热量？
例2、某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数．数据记录如表：
/
U（V）
I（A）
W（J）
Q（J）
不转动
0.2
0.2
W1
Q1
转动
3.0
1.2
W2
Q2
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1．
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2．
如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机名牌上标有“6V
6W，线圈电阻2Ω”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过2A，求：
（1）启动时，变阻箱R的阻值至少多大？
（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为多大？
【跟踪演练】
1、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）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？
2、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10m/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：
（1）电流通过线圈产生的热量；
（2）提升物体的有用功；
（3）电压表读数；
（4）电动机工作效率．
3、桥式起重机是利用电动卷扬机和滑轮组工作。已知电动卷扬机工作电压为
380V，某提升物体时通过的电流为
5A，动滑轮重
500N，被提升的物体
M
重为
2500N，卷扬机拉着物体
M
以
0.5m/s
的速度匀速上升
15m．不计钢丝绳的重、绳与滑轮的摩擦，求：
（1）此滑轮组提升重物的机械效率是多少？
（2）提升过程中电动卷扬机线圈产生了多少热量？
（3）该电动卷扬机线圈的电阻是多大？
4、用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为720N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计钢丝绳的重、摩擦力大小。求：
（1）在这个过程中卷扬机做的有用功是多少？
（2）滑轮组提升重物的机械效率是多少？
（3）拉力F和动滑轮的重各是多少？
5、如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图，开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度，接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U），由此请你回答：
（1）在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为　　（填
写表达式）；
（2）在电动机转动时，电流所做的功　　电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）；
（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。
6、市场上流行着这样一款风速可调的风扇帽子（如图），深受中小学生欢迎。小陈观察发现其实这就是一个小型电动机。已知：该电动机线圈电阻为r，电源电压为U，风扇以最大转速工作时，通过的电流是I。
（1）这个电动机可以调节风速，一定还有一个元件是　
　；
（2）风扇以最大转速工作时，电动机的机械效率是多少？
（3）按住扇叶一段时间，再放开，发现风扇没动。仔细检查发现，电动机已烧毁。小陈疑惑：转都没转怎么就烧毁了！请帮助推导分析原因。
7、如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。若质量m＝2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h＝50m，整个运动过程中电动机提供升力F＝24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量△E＝25J．已知动力系统的电动机工作电压U＝25V，电流I＝3A．求：
（1）无人机上升过程中受到的空气阻力f．（g＝10N/kg）
（2）该电动机的线圈电阻R．（保留1位小数）
8、当下有一种流行的平衡车，它的内部其实是一个带多种压力传感器的电动机，外形如图。动力系统的电动机工作时电压U＝36V，电流I＝2A，电阻R＝3Ω．当平衡车以3m/s的速度匀速前进时，求：
（1）电动机机械功率（2）电动机机械效率（3）平衡车受到的阻力。
9、如图所示，滑轮一边吊了一个正在以v米/秒匀速向下运动的质量为m千克的砝码，另一边吊在发电机的转轮上，整个装置绳重、摩擦不计、发电机外部连接导线电阻也忽略不计，额定电压为U0伏特的普通灯泡正常工作，此时灯泡中电流大小为I0安培，10N/kg用g表示．问：
（1）发电机正常发电时需要的机械功率为多大？
（2）发电机线圈电阻为多大？
（3）发电机的机械效率为多大？
用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示。当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
（1）当单刀双掷开关S1、S2　
　合上时可实现电动机的反转。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为　
　W。
（3）求电动机的电阻及正常工作时的输出功率。
浙教版科学九年级上册“重、难点知识”精讲精练（五）
电动机
12V
M
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