中考科学—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=U 0/I 0
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=I 2R
机械功率：P= UI —I 2R
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=I U =3
.03.0Ω=1Ω，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= U l ·I 1=2V ×0.8A =1.6W ，
电动机的机械功率P 机=P 入一I 12·R=1.6W 一(0.8A)2×1Ω=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U 0、I 0，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η= (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=？，电动机提升重物的效率η= ？（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。
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0.005m 2，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 ？
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%
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
××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
（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)00I U (2)左 (3)0
00UI IU UI 2答案：B 3、R= 4Ω η= 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=I 2R=(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=I 2Rt=(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%。