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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 直流电动机 机械能与其他形式能量的转化 电功或电能的计算 试题正文
  • 计算题
    一电动机线圈的电阻为1 Ω，线圈两端所加电压为2V 时，电流为0.8A ，电动机正常工作．
    （1）在求电动机正常工作l min 所消耗的电能时，有以下两种不同的解法
    小明解：W ＝UIt ＝2V ×0.8 A ×60s ＝96J
    小华解：W ＝I2Rt ＝(0.8A)2×1 Ω×60s ＝38.4J
    你认为哪位同学做得对，请作出判断并说明理由．
    （2）求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少?
    （3 ）将来电动机线圈采用了超导体材料，性能上有哪些变化？
    本题信息：2012年期末题物理计算题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “一电动机线圈的电阻为1 Ω，线圈两端所加电压为2V 时，电流为0.8A ，电动机正常工作．（1）在求电动机正常工作l min 所消耗的电能时，有以下两种不同的解法小...” 主要考查您对

直流电动机

机械能与其他形式能量的转化

电功或电能的计算

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 直流电动机
  • 机械能与其他形式能量的转化
  • 电功或电能的计算
电动机的原理：
工作原理 直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的，它在工作时将电能转化为机械能
基本构造 直流电动机主要由两部分组成，即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子，电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。如图所示
能量转化 电能转化为机械能
换向器  (1)构造：由两个铜制半球环构成
(2)作用：能自动地改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动
优点 构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小，价格便宜、无污染

直流电动机和交流电动机的比较：
直流电动机 交流电动机
构造 相同 均由磁体，线圈组成
不同
需要换向器(两个半铜环)，外电路上有电源
用两个铜环和电刷连接电路，外电路上无电源
原理 相同 均受磁场方向影响
不同 磁场对通电线圈的作用 电磁感应现象
用途 相同 两者一起帮助人类利用水能、内能、核能等
不同 电能转化为机械能机械能 转化为电能
补充：区别电动机与发电机，要分清是运动产生电，还是通电后运动，从而确定电能与机械能的转化；装置方面一个有电源，一个没有电源，电动机是通电产生运动，所以有电源的是电动机，没电源的是发电机。

直流电动机不转或转速过小的原因：
     安装直流电动机模型时，线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。

例1正确连接好直流电动机模型的电路后，合上开关，电动机不转，试列出可能产生故障的原因及相应排除故障的方法。
(1)____，排除故障的办法____；
(2)____，排除故障的办法____；
(3)____，排除故障的办法____。

解析：通电线圈在磁场作用下才能运动，如果磁铁失去磁性，电动机就不会转动。电动机靠换向器改变线圈中电流方向，使线圈连续转动，但若换向器接触不良，则不能使线圈连续转动。线圈通过平衡位置时靠的是惯性，但线圈如果原来是静止在平衡位置的，那么线圈将保持静止的状态。

答案：(1)磁铁无磁性   更换磁铁(2)线圈处于平衡位置  让线圈转过平衡位置(3)电刷与换向器接触不良 可压紧电刷与换向器

用控制变量法判断通电导体在磁场中受力情况：
      通电导体在磁场中受力情况的判定常与电动机原理对应结合，通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关：

例如图所示，导体放入(a)图磁场中的受力方向已经标出，请在(b)图、(c)图上标出它的受力方向。

解析：通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向都有关系。
比较图(a)、(b)：磁感线方向相同，都是垂直纸面向里，电流方向相反，受磁场力方向也应相反，(a)图向左，则(b)图向右。
比较图(b)、(c)：电流方向相同而磁场方向相反，受到磁场力的方向也应该相反，因(b)图水平向右，所以(c)图应水平向左。

答案：如图甲、乙


能量的转化形式：
     有什么运动形式就有什么性质的能量，机械能是与物体的机械运动相关的能量。不仅动能和势能之间可以互相转化，在一定的条件下机械能还可以与内能、电能、光能、化学能、核能等等进行转化。
如何判断机械能的形式：
      机械能有动能、势能两种形式，势能又分重力势能和弹性势能。判断一个物体具有哪种形式的机械能，应根据动能、重力势能、弹性势能的定义进行分析。
例1：现有四种不同情景中的物体：①在水平冰面上滑行的冰块；②悬挂在教室屋顶上的日光灯；③钟表内被卷紧的发条；④发射升空的火箭。其中，______具有动能；____具有重力势能；______具有弹性势能(选填物体序号)。

解析：动能是由于物体的运动而具有的能，故在水平冰面上滑行的冰块具有动能；重力势能是由于物体被举高而具有的能，故悬挂的日光灯具有重力势能；弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能，故被卷紧的发条具有弹性势能；发射升空的火箭既在运动，又被举高，故它既具有动能，又具有重力势能。

答案：①④②④③

说明：重力势能具有相对性，通常是以水平地面为参考平面，认为位于水平地面的物体不具有重力势能(或重力势能为零)，而位于高处或空中的物体都具有重力势能。

如何判断机械能的变化:
    判定机械能的变化时，要同时判定动能与势能的变化，看两者的总和怎样变。
例1下列事例中，物体机械能增加的是(   )
A．随直升机匀速上升的救灾物资
B．落地又弹起的皮球
C．缓缓降落的“神舟“飞船返回舱
D．上升的滚摆

解析：A中物资的动能不变，重力势能增加，所以机械能会增加；B中的皮球最终会静止在地面上，所以机械能会减小；C中返回舱的动能减小，重力势能减小，所以机械能会减小；D中的滚摆在转动过程中会与空气摩擦，有一部分机械能会转化成内能，所以机械能会减小。

答案：A
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）
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