專題提升Ⅲ非純電阻（電動(dòng)機(jī)）的計(jì)算（原卷版）

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 3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（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）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（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)？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（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Ω（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×103J/（kg?℃），整個(gè)線圈質(zhì)量為，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。（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)測定得到每半邊的窗簾滑軌長度為，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﹣1428012V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？（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Ω，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）（2023?慈溪市校級(jí)模擬）科技改變生活，某大型立體停車場使用“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升降平均速度電動(dòng)機(jī)功率升降高度電源電壓220V鋼構(gòu)表面處理鍍鋅噴塑（3）小柯將質(zhì)量為噸的汽車停在一層車位后，車輪與車位總的接觸面積為2，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。（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，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。（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×103kg/m3，q汽油＝×107J/kg）（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（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＝×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？（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？如圖所示是利用電動(dòng)機(jī)提升重物的示意圖，其中D是直流電動(dòng)機(jī)，P是一個(gè)質(zhì)量為m的重物，它用細(xì)繩拴在電動(dòng)機(jī)的軸上。閉合開關(guān)S重物P以速度v被勻速提升，這時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別是I＝安和U＝220伏。若重物P上升的速度v＝米/秒，質(zhì)量m＝100千克，不計(jì)一切摩擦（g取10N/kg），求：（1）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率；（2）電動(dòng)機(jī)線圈的電阻。（2023?寧波模擬）在東京奧運(yùn)會(huì)男子舉重