题目
小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读2A；电动机正常转动，电流表读数I=0.8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b）所示，摩擦不计，求：
（1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q．
（2）电动机输出的机械功率P．
（3）电动机能量转换效率η． |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
（1）t=1min=60s，由W=UIt得
电机正常运转时消耗的电能W=3V×0.8A×60s=144J．
电机不转时：由I=得：R===1.5Ω；
由Q=I2Rt得
Q=（0.8A）2×1.5Ω×60=57.6J
（2）由能量守恒得，电机输出的机械功W1=W-Q=144J-57.6J=86.4J
机械功率P====1.44W
（3）由能量转化与守恒知，电能转化为机械能与内能，
能量利用率η=×100%=×100%=60%．
答：（1）电机正常运转时消耗的电能为144J，线圈产生的热量Q为57.6J．
（2）电动机输出的机械功率P为1.44W．
（3）电动机能量转换效率η为60%． |
考点梳理
初中三年级物理试题“小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的”旨在考查同学们对
电功或电能的计算、
焦耳定律的变形公式的应用、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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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。
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：焦耳定律的变形公式的应用
焦耳定律的推导公式：
，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。
电热器的“双挡”问题：
1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡” 和“低温挡”。根据
可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大。所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。
2．“双挡”的控制开关
(1)短路式
两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。
当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡。
(2)单刀双掷式
主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。
当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。
焦耳定律的变形公式的应用：
纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件；事例：例如：电灯，电烙铁，熨斗，电炉等等，他们只；焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电；电热器的“双挡”问题：；1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”；2．“双挡”的控制开关；(1)短路式；两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所；当闭合开关时，有一个电焦耳定律的变形公式的应用
纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路。 基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。
事例：例如：电灯，电烙铁，熨斗，电炉等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。但是，发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能，只有很少转化为光能。所以，在中学电学计算中，白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因（节能灯几乎将电能全部转化为了光能）
