專題提升Ⅲ 非純電阻（電動(dòng)機(jī)）的計(jì)算（解析版）

專題提升Ⅲ非純電阻（電動(dòng)機(jī)）的計(jì)算學(xué)習(xí)目錄學(xué)習(xí)目錄目錄模塊一、知識(shí)掌握 1知識(shí)點(diǎn)、非純電阻電路做功與發(fā)熱分析 1模塊二鞏固提高 5知識(shí)重點(diǎn)知識(shí)重點(diǎn)模塊一、知識(shí)掌握知識(shí)點(diǎn)、非純電阻電路做功與發(fā)熱分析（一）常見的純電阻電路:白熾燈、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電熱毯、電爐等常見的非純電阻電路:電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)等（二）所謂純電阻電路指的是工作時(shí)將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。電動(dòng)機(jī)屬于典型的非純電阻電路，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。任何電機(jī)都相當(dāng)于串聯(lián)著一個(gè)內(nèi)阻，內(nèi)阻發(fā)熱為無用功，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)為有用功（三）電動(dòng)機(jī)的耗電功率即為總功，計(jì)算公式：P總＝UI。發(fā)熱功率指電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率，計(jì)算公式：P熱＝I2R(此處的R指電動(dòng)機(jī)的純電阻)。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率不能直接求得，只能通過前兩者相減：P有＝P總－P熱＝UI－I2R。（四）以電動(dòng)機(jī)為例，同學(xué)們?cè)谟龅椒羌冸娮桦娐窌r(shí)，可牢記以下公式，解答所消耗的電能和產(chǎn)生的熱能。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)所消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一小部分才轉(zhuǎn)化為熱能。因此，在計(jì)算電動(dòng)機(jī)電路可用以下公式。電流做功是所消耗的總能量W總=UIt；工作時(shí)所產(chǎn)生的熱能Q=W熱=I2Rt;所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能W機(jī)=W總-W熱-UIt-12Rt【能力拓展】若機(jī)械能做功，如電機(jī)將物體升高，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P有＝Gh/t=Fs/t=Fv（2020秋?柯橋區(qū)期末）如圖所示，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電路中的電流為1A，電壓表V2的示數(shù)是10V，定值電阻R的阻值為4Ω，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為1Ω，不計(jì)摩擦，下列說法正確的是（）A．電壓表V1的示數(shù)為10V B．電路消耗的總功率是6W C．通電1分鐘電流通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量是240J D．通電1分鐘電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能是300J【解答】解：A、由圖知，定值電阻R與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，電壓表V1測(cè)量電動(dòng)機(jī)的電壓，電壓表V2測(cè)量電源的電壓，電路中的電流為1A，定值電阻R的阻值為4Ω，根據(jù)I=UR得，定值電阻R的電壓為：UR＝IR＝1A×4電壓表V2的示數(shù)是10V，則電源的電壓為10V，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律得，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：UM＝U﹣UR＝10V﹣4V＝6V，電壓表V1與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，則電壓表V1的示數(shù)為6V，故A錯(cuò)誤；B、電路中總功率為：P＝UI＝10V×1A＝10W，故B錯(cuò)誤；C、由題知，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為1Ω，則通電1分鐘電流通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為：Q＝I2RMt＝（1A）2×1Ω×60s＝60J，故C錯(cuò)誤；D、通電1分鐘電動(dòng)機(jī)消耗的總電能為：W＝UMIt＝6V×1A×60s＝360J，根據(jù)能量守恒定律知，則通電1分鐘電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能為：W機(jī)械＝W﹣Q＝360J﹣60J＝300J，故D正確。故選：D。（2021秋?衢州期末）破壁機(jī)集合了榨汁機(jī)、豆?jié){機(jī)、冰激凌機(jī)、料理機(jī)、研磨機(jī)等產(chǎn)品功能，完全達(dá)到一機(jī)多用功能。某品牌破壁機(jī)技術(shù)參數(shù)如表：產(chǎn)品類型破壁機(jī)適用范圍家用額定電壓220V產(chǎn)品容量1.7L（1）圖為破壁機(jī)的簡易電路圖，電熱絲正常工作時(shí)電流為4A，電熱絲的電阻值為多大？（2）小衢用破壁機(jī)為家人做熱豆?jié){，他觀察到開關(guān)打到“B檔位”工作時(shí)間為15分鐘，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電流為5A，當(dāng)開關(guān)打到“A檔位”時(shí)工作了10分鐘，請(qǐng)問整個(gè)熱豆?jié){制作過程，破壁機(jī)共消耗了多少電能？（3）若豆?jié){的初溫為20℃，豆?jié){的密度為1.0克/毫升，豆?jié){的比熱為4200焦/（千克?℃），假設(shè)在裝滿的情況下，加熱10分鐘恰好煮沸（100℃），此過程中豆?jié){吸收了焦的熱量。（4）豆?jié){富含蛋白質(zhì)，小衢每天早餐都要喝一杯，除此之外他還要吃一個(gè)番薯、一根香腸，從膳食平衡的角度考慮，你建議他還需再補(bǔ)充以下食物中的。（填字母）A.煎荷包蛋B.肉松面包C.蔬菜沙拉D.菲力牛排【解答】解：（1）根據(jù)公式：R=U（2）開關(guān)打開到B檔，只有電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W1＝UIt＝220V×5A×15×60s＝9.9×105J；開關(guān)打開到A檔位時(shí)，只有電熱絲工作，電熱絲消耗的電能：W2＝UIt＝220V×4A×10×60s＝5.28×105J，共消耗的電能W＝W1+W2＝9.9×105J+5.28×105J＝1.518×106J；（3）豆?jié){質(zhì)量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.7×10﹣3m3＝1.7kg；豆?jié){吸收的熱量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×1.7kg×（100℃﹣20℃）＝5.712×105J；（4）從膳食平衡的角度，豆?jié){、番薯、香腸主要提供了糖類、脂肪、白質(zhì)，缺少維生素和粗纖維，還需補(bǔ)充蔬菜沙拉，故選：C。故答案為：（1）5.5A；（2）1.518×106J；（3）5.712×105；（4）C。（2023?定海區(qū)三模）如圖是某種鋰電池的部分參數(shù)，小舟同學(xué)將電池安裝到遙控車上，進(jìn)行花樣賽車訓(xùn)練。已知小車質(zhì)量為0.5千克，行駛時(shí)功率為2W，電動(dòng)機(jī)效率為80%（表中“Ah”讀作“安時(shí)”，2Ah表示該電池在4V電壓下能以2A的電流放電1小時(shí)）。（取g＝10N/kg）求。名稱：充電式鋰電池容量：2Ah標(biāo)稱電壓：4V充電模式：恒流/恒壓……（1）該電池充電一次可以儲(chǔ)存的最大能量是。（2）造成電動(dòng)機(jī)效率不能達(dá)到100%的原因可能是。（3）充滿電一次，可供小亮同學(xué)訓(xùn)練多少小時(shí)？【解答】解：（1）該電池在4V電壓下能以2A的電流放電時(shí)間：t＝1h＝3600s；充電一次可以儲(chǔ)存的最大能量是：W＝UIt＝4V×2A×3600s＝28800J；（2）電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，電動(dòng)機(jī)的效率為機(jī)械功與總功的比值，電動(dòng)機(jī)因線圈存在的電阻，所以電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，效率不可能達(dá)到100%；（3）電能轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能W有用＝ηW＝80%×28800J＝23040J；車行駛的功率P＝2W，可供小亮訓(xùn)練時(shí)間：t'=模塊二鞏固提高（2021秋?江干區(qū)校級(jí)期中）電風(fēng)扇工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能和線圈發(fā)熱、摩擦等產(chǎn)生的內(nèi)能按如圖所示連接好電路，閉合開關(guān)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)變阻器滑片至某一位置時(shí)，葉片剛好不轉(zhuǎn)動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)分別為U0、I0。移動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為額定電壓U，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)為I，電風(fēng)扇正常工作。若忽略摩擦，只考慮線圈發(fā)熱損耗，則下列說法正確的是（）A．電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝U0I0 B．電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能效率η=UI?C．電風(fēng)扇正常工作時(shí)的電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為r=UD．電風(fēng)扇正常工作時(shí)的電功率P＝UI【解答】解：（1）葉片剛好不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（即電動(dòng)機(jī)不工作時(shí)），可看作純電阻電路，則由歐姆定律可得，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r=U電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻不變，所以電風(fēng)扇正常工作時(shí)的電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻仍然為r=U（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的發(fā)熱功率：P熱＝I2r＝I2×U電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的總功率為P總＝UI，故D正確。則輸出的機(jī)械功率：P機(jī)＝P總﹣P熱＝UI?I所以電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η=P機(jī)P故選：D。（2023?鄞州區(qū)校級(jí)一模）2023年的植樹節(jié)，我國利用無人機(jī)在沙漠地區(qū)播撒植物種子。如圖所示的小型四旋翼無人機(jī)是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器。若質(zhì)量m＝2kg的無人機(jī)從地面上由靜止開始豎直向上起飛，20s末無人機(jī)離地高度h＝50m，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)提供升力F＝24N，所受空氣阻力f大小不變，且無人機(jī)動(dòng)能增加量ΔE＝25J。已知?jiǎng)恿ο到y(tǒng)的電動(dòng)機(jī)工作電壓U＝25V，電流I＝3A。下列說法不正確的是（）A．無人機(jī)在上升過程中做加速運(yùn)動(dòng) B．20s內(nèi)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能（升力所做的功）為1200J C．所受空氣阻力f為4N D．該電動(dòng)機(jī)的線圈電阻約為1.7Ω【解答】解：（1）無人機(jī)的重力：G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N，無人機(jī)克服重力做功：W1＝Gh＝20N×50m＝1000J，20s內(nèi)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能（升力所做的功）為：W2＝Fh＝24N×50m＝1200J，故B正確；無人機(jī)動(dòng)能增加量ΔE＝25J，根據(jù)能量守恒定律可知無人機(jī)克服空氣阻力做功：W′＝W2﹣W1﹣ΔE＝1200J﹣1000J﹣25J＝175J，無人機(jī)所受空氣阻力：f=W'（2）無人機(jī)受到的重力方向向下，空氣阻力方向向下，升力方向向上，無人機(jī)受到的合力為：F′＝F﹣G﹣f＝24N﹣20N﹣3.5N＝0.5N，方向向上，所以無人機(jī)在上升過程中做加速運(yùn)動(dòng)，故A正確；（3）20s內(nèi)電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W＝UIt＝25V×3A×20s＝1500J，電流通過電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量：Q＝W﹣W2＝1500J﹣1200J＝300J，線圈的電阻：R=QI2故選：C。（2020秋?江干區(qū)校級(jí)月考）近期一些餐廳出現(xiàn)了用送餐機(jī)器人進(jìn)行無接觸配送，其運(yùn)動(dòng)依靠底部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)線圈為銅制，比熱容為0.4×103J/（kg?℃），整個(gè)線圈質(zhì)量為0.2kg，產(chǎn)生的能量有80%轉(zhuǎn)化為線圈的內(nèi)能，電動(dòng)機(jī)與電流表串聯(lián)后接在24V直流電源上工作，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)機(jī)器人并未運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電流表示數(shù)為8A．檢查發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的齒輪被卡住了，排除故障后，正常剛工作時(shí)電流表的讀數(shù)為1A，忽略所有摩擦，計(jì)算：（1）電動(dòng)機(jī)線圈的阻值。（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率。（3）不考慮線圈與其他材料之間的熱傳遞，在卡住的1分鐘內(nèi)線圈的溫度會(huì)升高多少?！窘獯稹拷猓海?）電動(dòng)機(jī)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是純電阻用電器，由I=UR=UI=（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)是非純電阻用電器，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率：PM＝UI′＝24V×1A＝24W，電動(dòng)機(jī)線圈電阻的熱功率：P熱＝（I′）2R＝（1A）2×3Ω＝3W，正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率：P機(jī)械PM﹣P熱＝24W﹣3W＝21W，所以電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率：η=W機(jī)W電×100%=（3）卡住的1分鐘內(nèi)電流通過線圈產(chǎn)生熱量：Q＝I2Rt＝（8A）2×3Ω×60s＝11520J，由題意知，轉(zhuǎn)化為線圈的內(nèi)能：Q'＝80%Q＝80%×11520J＝9216J，由Q＝cmΔt可得，線圈的溫度會(huì)升高的溫度：Δt=Q'答：（1）電動(dòng)機(jī)線圈的阻值為3Ω；（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率為87.5%；（3）不考慮線圈與其他材料之間的熱傳遞，在卡住的1分鐘內(nèi)線圈的溫度會(huì)升高115.2℃。（2020秋?鎮(zhèn)海區(qū)期末）如圖是小科設(shè)計(jì)的電動(dòng)窗簾（利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)窗簾打開或關(guān)閉）。如表是他所使用的微型電動(dòng)機(jī)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。堵轉(zhuǎn)電流是“在額定電壓下，讓電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸固定不動(dòng)時(shí)的電流”。同時(shí)測(cè)定得到每半邊的窗簾滑軌長度為1.5m，要求自動(dòng)窗簾能夠在6s內(nèi)從完全關(guān)閉到完全打開。拉動(dòng)半邊窗簾時(shí)，掛鉤和滑軌間的平均摩擦力為2N。型號(hào)額定電壓額定電流堵轉(zhuǎn)電流RS﹣360SH﹣1428012V0.3A1.5A請(qǐng)根據(jù)以上信息計(jì)算：（1）以額定功率運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)額外功率主要由熱損耗造成的，則該電動(dòng)機(jī)的有用功率為多少？（2）窗簾從完全閉合到完全打開需要克服摩擦力做功多少？（3）圖中飛輪、皮帶、滑輪、拉繩共同構(gòu)成了傳動(dòng)裝置。則安裝電動(dòng)窗簾時(shí)，傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率是多少？【解答】解：（1）電動(dòng)機(jī)的額定功率：P總＝U額I額＝12V×0.3A＝3.6W，由表中數(shù)據(jù)可知，堵轉(zhuǎn)電流為1.5A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸不動(dòng)，歐姆定律是適用的，由I=UR可得，電動(dòng)機(jī)線圈電阻：R=U電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，線圈的發(fā)熱功率：P熱＝（I額）2R＝（0.3A）2×8Ω＝0.72W，電動(dòng)機(jī)的輸出功率：P輸出＝P總﹣P熱＝3.6W﹣0.72W＝2.88W；（2）打開半邊窗簾時(shí)克服摩擦力做功：W＝fs＝2N×1.5m＝3J，窗簾從完全閉合到完全打開（兩邊窗簾都打開），需要克服摩擦力做功：W有用＝2W＝2×3J＝6J；（3）傳動(dòng)裝置的有用功率：P有用=W電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率：P輸出＝2.88W，則傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率：η=P有用P答：（1）該電動(dòng)機(jī)的有用功率為2.88W；（2）窗簾從完全閉合到完全打開需要克服摩擦力做的功為6J；（3）安裝電動(dòng)窗簾時(shí)，傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率是34.7%。（2023?杭州一模）如圖為某品牌運(yùn)動(dòng)果汁杯及其銘牌參數(shù)。運(yùn)動(dòng)果汁杯內(nèi)置一個(gè)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過金屬桿帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)，將水果打成果汁。此款運(yùn)動(dòng)果汁杯以額定功率工作時(shí)，一次打汁時(shí)間是48s，充滿電后可以打汁20次，20次后指示燈閃爍提示電量不足，需要充電。則：（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過線圈的電流約為A。（保留1位小數(shù)，下同）（2）在打汁時(shí)，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為0.1Ω，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率是多少？（3）此款運(yùn)動(dòng)果汁杯，當(dāng)電池容量低于%時(shí)需要充電。（電池容量“5100mAh是指當(dāng)工作電流為5100mA，能持續(xù)供電1h）【解答】解：（1）根據(jù)P＝UI得，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)通過線圈的電流：I=P（2）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率：P熱＝I2r＝（17.0A）2×0.1Ω＝28.9W，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：P機(jī)械＝P﹣P熱＝126W﹣28.9W＝97.1W；（3）20次打汁消耗的電能：W1＝Pt＝126W×48s×20＝120960J，電池容量“5100mAh”，則該電池充滿電時(shí)儲(chǔ)存的電能：W＝UIt＝7.4V×5.1A×3600s＝135864J，剩余的電能：W剩＝W﹣W1＝135864J﹣120960J＝14904J，剩余電能與總電能的比值：η=W即當(dāng)電池容量低于11.0%時(shí)需要充電。答：（1）17.0；（2）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率是97.1W；（3）11.0。（2023?慈溪市校級(jí)模擬）科技改變生活，某大型立體停車場(chǎng)使用“車位引導(dǎo)及尋車系統(tǒng)”，該系統(tǒng)主要包括：攝像頭、升降停車設(shè)備（如圖甲）和信息平臺(tái)。系統(tǒng)通過攝像頭收集車位信息。取車時(shí)，只要在查詢終端輸入車輛信息，屏幕上就會(huì)顯示車主所處位置、車輛停放位置和最佳取車路線，實(shí)現(xiàn)車位引導(dǎo)功能。（1）圖甲的攝像頭在抓拍車位信息時(shí)在感光屏PSH型簡易升降類停車設(shè)備相關(guān)參數(shù)上能成一個(gè)倒立、實(shí)像；（2）對(duì)該停車設(shè)備的鋼構(gòu)表面鍍鋅或噴塑處理能防止鋼構(gòu)生銹，其原理是；PSH型簡易升降類停車設(shè)備相關(guān)參數(shù)客車最大質(zhì)量2000kg升降平均速度2.2m/min電動(dòng)機(jī)功率2.2kW升降高度2.2m電源電壓220V鋼構(gòu)表面處理鍍鋅噴塑（3）小柯將質(zhì)量為1.6噸的汽車停在一層車位后，車輪與車位總的接觸面積為0.08m2，設(shè)備以升降平均速度將其升至二層車位，請(qǐng)計(jì)算：①汽車停在車位上時(shí)，對(duì)車位產(chǎn)生的壓強(qiáng)。②電動(dòng)機(jī)在提升汽車過程中的效率?！窘獯稹拷猓海?）攝像頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，物距大于兩倍焦距，成倒立、縮小的實(shí)像，因此攝像頭在抓拍車位信息時(shí)在感光屏上能成一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像；（2）對(duì)該停車設(shè)備的鋼構(gòu)表面鍍鋅或噴塑處理有利于防止生銹，其原理是隔絕空氣；（3）①汽車停在車位上時(shí)，車對(duì)車位的壓力：F＝G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N，車對(duì)車位的壓強(qiáng)：p=FS=②電動(dòng)機(jī)在提升汽車過程中所做的有用功：W有＝Gh＝1.6×104N×2.2m＝3.52×104J，已知升降平均速度為2.2m/min，由v=st=s由P=WW總＝Pt＝2.2×103W×60s＝1.32×105J，電動(dòng)機(jī)在提升汽車過程中的效率：η=W有用W答：（1）縮小；（2）隔絕空氣；（3）①汽車停在車位上時(shí)，對(duì)車位產(chǎn)生的壓強(qiáng)為2×105Pa；②電動(dòng)機(jī)在提升汽車過程中的效率為26.7%。（2021秋?象山縣期中）如圖是一個(gè)電動(dòng)機(jī)提升物體的示意圖。電動(dòng)機(jī)用電壓為110V的電源供電，不計(jì)各處摩擦。電動(dòng)機(jī)將一個(gè)質(zhì)量為50kg的物體1s內(nèi)勻速提升0.9m，電路中的電流為5A。該電動(dòng)機(jī)1s消耗的電能為J，這段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)消耗的電能物體獲得的機(jī)械能（選填“＞”“＜”或“＝”），電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為Ω?！窘獯稹拷猓弘妱?dòng)機(jī)消耗電功率為：P＝UI＝110V×5A＝550W；1s內(nèi)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為：W總＝Pt＝550W×1s＝550J，1s內(nèi)電動(dòng)機(jī)克服物體重力做的有用功為：W有用＝Gh＝mgvt＝50kg×10N/kg×0.9m＝450J＜550J，1s內(nèi)電動(dòng)機(jī)的線圈消耗的電能為：W＝W總﹣W有用＝550J﹣450J＝100J，電動(dòng)機(jī)的線圈的電阻為：R=WI2故答案為：550；＞；4。（2020秋?建德市校級(jí)月考）某款油電混合動(dòng)力小汽車的相關(guān)信息如表。在某次水平道路測(cè)試中，描繪出了從啟動(dòng)到中速過程，速度與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖所示。已知v1＝90km/h為中速范圍，t1＝20s。該車以中速勻速行駛193km，共消耗汽油10L。中速行駛過程中，內(nèi)燃機(jī)既向車輪提供能量，又向蓄電池充電，同時(shí)蓄電池又將部分能量通過電動(dòng)機(jī)向車輪輸送，此時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。若平均阻力為車重的0.1倍，則驅(qū)動(dòng)模式純電動(dòng)（輸出15kW）啟動(dòng)、低速油電混動(dòng)（輸出25kW以上）中速純?nèi)加停ㄝ敵?0kW以上）高速汽車質(zhì)量1000kg（1）從啟動(dòng)到中速過程，純電動(dòng)時(shí)牽引力做功是多少？（2）在水平道路以中速勻速行駛測(cè)試中，牽引力做的功是多少？（3）在水平道路以中速勻速行駛測(cè)試中，若該車內(nèi)燃機(jī)的效率為60%，此過程最終使蓄電池增加了多少能量？（忽略蓄電池和電動(dòng)機(jī)的熱損失，ρ汽油取0.7×103kg/m3，q汽油＝4.6×107J/kg）【解答】解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知，純電動(dòng)時(shí)的功率：P1＝15kW，由P=Wt可知，從啟動(dòng)到中速過程，純電動(dòng)時(shí)牽引力所做的功：W1＝P1t1＝15×103W×20s＝3×10（2）汽車受到的阻力：f＝0.1G車＝0.1m車g＝0.1×1000kg×10N/kg＝1000N，汽車勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，即汽車的牽引力：F＝f＝1000N，在水平道路以中速勻速行駛測(cè)試中，牽引力做的功：W2＝Fs＝1000N×193×1000m＝1.93×108J；（3）消耗汽油的體積V＝10L＝10dm3＝0.01m3，由ρ=mV可知，消耗汽油的質(zhì)量：m＝ρ汽油V＝0.7×103kg/m3×0.01m汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq汽油＝7kg×4.6×107J/kg＝3.22×108J，由η=W有用Q放可知，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)化的有用能量：W有用＝ηQ放＝60%×3.22×10蓄電池增加的能量：W電＝W有用﹣W2＝1.932×108J﹣1.93×108J＝0.002×108J＝2×105J。答：（1）從啟動(dòng)到中速過程，純電動(dòng)時(shí)牽引力做功是3×105J；（2）在水平道路以中速勻速行駛測(cè)試中，牽引力做的功是1.93×108J；（3）此過程最終使蓄電池增加的能量為2×105J。（2022秋?西湖區(qū)期末）如圖甲所示為家用棉花糖機(jī)，使用時(shí)插上電源，按動(dòng)開關(guān)發(fā)熱絲發(fā)熱，糖盤轉(zhuǎn)動(dòng)。往糖盤槽口加入蔗糖，待溫度升高蔗糖熔化，隨著糖盤的轉(zhuǎn)動(dòng)熔化的蔗糖被甩出，遇到空氣固成固態(tài)的細(xì)絲，再用竹棒在承接盤內(nèi)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以得到可口的棉花糖了。如表為棉花糖機(jī)部分參數(shù)，圖乙為電路圖。棉花糖機(jī)正常工作時(shí)：（1）電熱絲的電阻是多少？（2）通過電動(dòng)機(jī)的電流為多少安？（3）棉花糖機(jī)工作1分鐘，消耗電能為多少焦耳？產(chǎn)品名稱棉花糖機(jī)額定電壓220V發(fā)熱絲功率440W電動(dòng)機(jī)功率44W【解答】解：（1）由圖可知，發(fā)熱絲和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)，所以U發(fā)＝U電＝U＝220V；由圖乙可知，P發(fā)＝440W，由P＝UI變形可知發(fā)熱絲正常工作電流：I發(fā)=P發(fā)U發(fā)=（2）由圖乙可知，P電＝44W，通過電動(dòng)機(jī)電流，I電=P（3）棉花糖機(jī)工作時(shí)的總功率：P＝P發(fā)+P電＝440W+44W＝484W，t＝1min＝60s，消耗的電能W＝Pt＝484W×60s＝2.904×104J。故答案為：（1）110Ω；（2）0.2A；（3）2.904×104J。（2021秋?舟山期末）爆米花松脆可口，幾乎是年輕人看電影時(shí)的“標(biāo)配”。如圖是舟山某影城中爆米花機(jī)的電路圖，該爆米花機(jī)具有制作和保溫功能。只閉合開關(guān)S2時(shí)，R2加熱，電動(dòng)機(jī)攪拌，開始制作爆米花；只閉合開關(guān)S1時(shí)，R1保溫，防止爆米花變涼。爆米花機(jī)的銘牌如表所示。額定電壓220V加熱功率200W保溫功率20W電動(dòng)機(jī)功率44W（1）保溫電阻R1的阻值是多少？（2）將100克20℃玉米粒加熱到300℃成為爆米花時(shí)，玉米粒吸收熱量是多少？【不考慮熱量的損失，c玉米＝1.2×103J/（kg?℃）】（3）制作一份爆米花用時(shí)5分鐘，為了防止糊鍋，需要電動(dòng)機(jī)不停攪拌。已知電動(dòng)機(jī)線圈電阻是1歐，求此過程中電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是多少？【解答】解：（1）由圖和題意可知，保溫時(shí)只有R1連入電路，由P＝UI=U2R可得，R1的阻值：R1=（2）玉米吸收的熱量：Q吸＝c玉米m（t﹣t0）＝1.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（300℃﹣20℃）＝3.36×104J；（3）由表中數(shù)據(jù)可知，電動(dòng)機(jī)的功率為44W，由P＝UI可得，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流：I=P電動(dòng)機(jī)工作5min線圈產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×1Ω×5×60s＝12J。答：（1）保溫電阻R1的阻值是2420Ω；（2）將100克20℃玉米粒加熱到300℃成為爆米花時(shí)，玉米粒吸收熱量是3.36×104J；（3）此過程中電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是12J。（2016?杭州）如圖為某些型號(hào)玩具電動(dòng)機(jī)的工作電路圖，電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“6V6W，線圈電阻2Ω”字樣，當(dāng)開關(guān)閉合的瞬間，電動(dòng)機(jī)尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流稱為啟動(dòng)電流，為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電流不得超過2A，求：（1）啟動(dòng)時(shí)，變阻箱R的阻值至少多大？（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再次調(diào)節(jié)變阻箱R，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，此時(shí)R消耗的電功率為多大？【解答】解：（1）啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有對(duì)外輸出機(jī)械能，此時(shí)的電路為純電阻電路，線圈電阻和電阻箱串聯(lián)，由I=UR=UI=變阻箱電阻R變＝R﹣R線＝6Ω﹣2