题目
一台接在220V的电路中的电动机，通过它的电流是6A，电动机的电阻为5Ω。求：
（1）电动机工作5分钟消耗的电能为多少？
（2）电动机工作5分钟产生的电热为多少？
（3）电动机工作5分钟转化的机械能为多少？
（4）电动机的机械效率为多少？ |
题型：计算题难度：偏难来源：0117 期中题
所属题型：计算题
试题难度系数：偏难
答案
解：（1）W=UIt=220V×6A×300s=396000J
（2）Q=I2Rt=（6A）2×5Ω×300s=54000J
（3）W机械=W－Q=396000J－54000J=342000J
（4）η= ×100％= ×100％≈86.36％。 |
考点梳理
初中三年级物理试题“一台接在220V的电路中的电动机，通过它的电流是6A，电动机的电阻”旨在考查同学们对
电功或电能的计算、
机械能转化与守恒、
机械效率的计算、
焦耳定律及计算公式、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
此练习题为精华试题，现在没时间做？添加到收藏夹，以后再看。
根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。
- 电功或电能的计算
- 机械能转化与守恒
- 机械效率的计算
- 焦耳定律及计算公式
考点名称：电功或电能的计算
电能是表示电流做多少功的物理量，电能指电以各种形式做功的能力(所以有时也叫电功 )，分为直流电能、交流电能，这两种电能均可相互转换。
电功计算基本公式及推导公式(适用于纯电阻电路)：W=UIt，W=I2Rt，W=U2t/R，W=Pt，W=Uq。
电能单位是“度”，它的学名叫做千瓦时，符号是kW·h。在物理学中，更常用的能量单位(也就是主单位，有时也叫国际单位)是焦耳，简称焦，符号是J。它们的关系是：1kW·h=3.6×106J，电能公式：W=UIt=Pt 根据欧姆定律(I=U/R)可以进一步推出：W=I2Rt=U2t/R
电功计算：
1. W=UQ电
电能也是一种能量，而这种能量的实施者就是电荷，电荷量就是这种能量在一般的时间内所有参与作功从A点到B点的实行者，每个电荷从A点到B点做的功就是电压，两者相乘就是AB的电功，就是消耗的电能
2. W=UIt
我们来看一下电功的含义，电功通俗的讲就是AB之间的一段时间A点到B点所消耗的电能(A点到B点可以是一个用电器，也可以是一部分电路)电压的实质是一个单位的电荷从A点到B点所做的功，电流提供的是在一个单位时间内AB之间的电荷量，时间也有了，那么AB之间的电荷量在一定时间内从A点到B点所做的功也就是消耗的电能就是W=UIt
3. W=Pt
W电功、P电功率、t时间
像功的计算方法一样就是功率乘以时间，在生活中可以理解为工作总量=工作效率×工作时间，同样道理电所做的功当就等于电做功的效率乘以时间。
W=I2Rt (纯电阻电路)
考点名称：机械能转化与守恒
机械能转化与守恒的意义
“能量的转化和守恒”是自然科学的核心内容之一，它反映了物质运动和相互作用的本质，广泛渗透在各门学科这，并和各种产业及日常社会息息相关。机械能是这一主题下的重要组成部分，也是最基础的部分，对今后的学习具有基础性的意义。
机械能转化的分析方法
对于学生而言，简单的机械能转化现象易于理解，如苹果从树上落下，在下落过程中是重力势能转化为动能。可是对于比较复杂的机械能转化现象就会无从下手，不知道该如何分析，下面是有关机械能转化的分析方法。
第一步：看过程
在对机械能转化的分析时，一定看清题目所要研究的是哪一个过程。因为同一物体在不同的过程中，其机械能的转化是不同的。例如这一题，如果题目是这样说的就不一样了：“乒乓球从手中下落的过程中，说出机械能转化情况。”都是乒乓球下落，但是它们所研究的不是同一个过程，因此所得出的结果也就不同了。
为了能更能形象地看出研究的过程，我们可以通过画图的方式来把物体运动的过程呈现出来。从图上我们能很形象地看出，这道题所要研究的过程是从A点到E点这一过程。
第二步：分阶段
对于简单的机械能转化现象同学们都已掌握，可是对于较为复杂的现象就不会分析了。其实，任何一个复杂的过程都是由简单的过程所组成的。像例题中，就是把从A点到E点的过程分解成四个阶段：A点→B点→C点→D点→E点。
第三步：抓要素
在第二步中，已经把整个过程分成四个阶段，然后分析每一个阶段中机械能的转化情况。在分析机械能的转化时，关键是要抓住每种机械能的要素变化情况。
(1)A点→B点
在这一阶段，乒乓球由静止开始下落，高度逐渐减小，重力势能减小，运动的速度逐渐增大，动能增大，所以是重力势能转化为动能。
(2)B点→C点
在乒乓球落地的瞬间，乒乓球发生形变，乒乓球由运动变为静止，所以是动能转化为弹性势能。
(3)C点→D点
在这一阶段，乒乓球恢复原状，开始向上运动，所以是弹性势能转化为动能。
(4)D点→E点
在这一阶段，乒乓球上升，速度减慢，所以是动能转化为重力势能。
根据以上的分析，我们可以把“乒乓球从手中落到地上又弹跳起来。”出这一过程中的能量转化情况概括为重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
机械能还能转化成什么能?
理论上讲，我们可以将机械能转化成一切我们需要的能量，简单的列举几个：
(1)发电机：转化成电能
(2)摩擦生热：转化成热能
(3)压缩弹簧：转化成弹性势能
机械能守恒：
物体的动能和势能之和称为物体的机械能，势能可以是引力势能，弹性势能，库伦势等。例如：只有在重力(或弹簧的弹力)做功的情形下，物体的重力势能(或弹性势能)和动能发生相互转化，但总机械能保持不变。
机械能守恒计算公式
动能为
1)系统的初、末状态机械能守恒
2)系统的动能增加量等于势能减少量
考点名称：机械效率的计算
机械效率
机械效率是指任何机械本身都受到力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。机械效率用来衡量机械对机械能有效利用的程度，只考虑机械能传递过程中的摩擦损失，而不考虑由非机械能转变成机械能过程中的能量损失。
机械效率的计算公式
机械效率指有用功与总功的比值，用符号η表示，计算公式为η=W有/W总*100%，用符号η表示。
功、功率和机械效率的比较
影响机械效率的因素
1.从额外功考虑——机械自重、机械的摩擦影响机械效率。例如，我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水。
2.从有用功考虑——例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高。
考点名称：焦耳定律及计算公式
焦耳的定律及公式：
焦耳定律或焦耳－冷次定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。1841年，英国物理学家詹姆斯·焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成比例。而在1842年时，俄国物理学家海因里希·楞次也独立发现上述的关系，因此也称为“焦耳－冷次定律”。
采用国际单位制时，焦耳定律的表达式为：
Q = I2Rt 或 P = I2R
其中Q（热量）、I（电流）、R（电阻）、t（时间）、P（热功率）各量的单位依次为焦耳、安培、欧姆、秒和瓦特。
焦耳定律是设计电照明，电热设备及计算各种电气设备温升的重要公式。
与欧姆定律的关系：
根据欧姆定律：
U=IR
焦耳定律的公式亦可表示为：
关于焦耳定律的历史：
关于导体中通过的电流与所产生的热量之间的定律。1840年由詹姆斯·普雷斯科特·焦耳提出。定律揭示了电流通过导线时所产生的热量和导线的电阻与电流平方的乘积成比例，即
H＝0.24IRt
式中H 为产生的总热量，单位为卡；I 为电流，单位为安；R 为电阻,单位为欧；t为时间，单位为秒；0.24为由实验定出的比例常量。
焦耳是通过实验测定发现这个定律的。但是从理论上也不难理解，当电流的大小不变，产生的热量全部来源于电荷通过导体失去的势能。电荷的数量为It，失去的势能为W，W＝RIt。因此,在单位时间中转变为热的电能为RI（焦），或者说在导体上消耗的电功率P为
P＝RI（瓦）
焦耳定律是设计电照明，电热设备及计算各种电气设备温升的重要公式。
焦耳定律在串联电路中的运用：
在串联电路中，电流是相等的，则电阻越大时，产生的热越多。
焦耳定律在并联电路中的运用：
在并联电路中，电压是相等的，通过变形公式，W=Q=Pt=(U^2/R)×t，当U定时，R越大则Q越小。
需要注明的是，焦耳定律与电功公式W=UIt适任何元件及发热的计算，即只有在像电热器这样的电路（纯电阻电路）中才可用Q=W=UItq=I^2×Rt =(U^2/R)×t。
另外，焦耳定律还可变形为Q=IRq（后面的Q是电荷量，单位库仑（c））。
在热力学中指，气体的内能只是温度的函数，与体积无关。即内能对体积的偏导数为零。
